因子与指数投资揭秘系列十七：螺纹钢基本面量化及数据分析的研究框架

期货研究 二〇二四年度 国泰君安期货研究所 2024年4月8日 因子与指数投资揭秘系列十七：螺纹钢基本面量化及数据分析的研究框架 虞堪投资咨询从业资格号：Z0002804yukan010359@gtjas.com 高宇飞（联系人）从业资格号：F03124155gaoyufei028920@gtjas.com 报告导读： 在之前的系列专题报告中，我们阐述了基本面量化数据选取的一些一般性的标准，并以铁矿石这个品种为例，阐述了其基本面量化和数据分析的研究框架（参见《因子与指数投资揭秘系列十六：铁矿石基本面量化及数据分析的研究框架》）。我们在文中提出，铁矿石的下游较为单一，其主要应用是冶炼钢材。 因此，本文将进一步研究黑色系产业链的另一个重要品种：螺纹钢。螺纹钢期货自2009年在上期所上市交易以来，历经十余载时间，历史数据相对充足。它向上承接铁矿石、焦煤、焦炭等原材料，向下承接房屋建设、桥梁、道路建设等重点产业。在国民经济发展和宏观分析中，我们也经常能看到螺纹钢的身影。分析螺纹钢的手段相对较多，量化数据和指标也较为丰富。在上游端，可以从原材料的占比和成本测算。中游端，可以考虑不同型号和规格的螺纹钢现货价格，提取基差、价差等指标。钢厂一些指标，例如钢厂铁水产量、钢厂开工率、螺纹钢长短流程的产能利用率等，亦可对后市期货价格的预测提供参考。下游端则可以提取螺纹钢消费量、全国钢材贸易量、房屋新开工面积、房屋销售数据等指标。 本文将首先按照类别，对螺纹钢各相关指标进行梳理和介绍。然后，选择表现较好的指标并对其回测绩效进行结果展示，最后再结合结果以及近期螺纹钢的行情进行相关的总结。 特别感谢实习生李泽豪对于本文撰写、数据搜集的贡献。 风险提示：近期螺纹钢行情波动较大，注意关注政策面和情绪面的影响。 （正文） 1.螺纹钢产业链的介绍 现代工业中，钢材是使用最为广泛的金属材料之一。螺纹钢是一种带肋钢筋，是横断面为圆形并且带肋的混凝土结构用钢材。而我国则是全球最大的钢材生产和消费国，且随着经济发展，对钢材数量和质量上的需求也与日俱增。绝大多数生产的螺纹钢都在国内被消费掉，因而进出口占比相对较少。 螺纹钢的上游是铁矿石、焦煤和焦炭这些原料，铁矿石的占比约一半以上。在我们之前的报告中提到，铁矿对于进口的依存度很高，主要从澳洲和巴西的四大矿山进口。因此铁矿的进口情况对于螺纹钢的成本有一定影响。螺纹钢下游最大的应用是建筑建材行业，房屋新开工面积、商品房销售量等对上游的螺纹钢需求有一定的影响。 生产螺纹钢主要有以下两种流程，一种是以废钢为原材料的电炉生产（短流程），占比约13%；另一种是使用铁矿石作为主要原料的高炉生产（长流程），约占87%。不过，因为电炉生产没有煤炭的烧结环节，较为环保，在政策的鼓励下，未来可能会扩大产能。 螺纹钢的生产主要集中在华东和华北地区，这两个区域的钢产量合计超过我国全国产量的一半。螺纹钢是主流钢材中占比最高的品种，超过了三分之一，其他常见的钢材包括线材、热轧卷、冷轧卷、中厚板等。而主要消费地则集中在基建和地产较为集中的华东、华南地区。 2015年，钢材价格持续大幅度下降，全行业几乎都在亏损，产能严重过剩，市场预期恶化，面临一系列挑战。在中央经济工作会议上，确定要对于钢铁和煤炭行业进行供给侧改革，因为这两个行业结构矛盾较为突出。在解决产能过剩问题的同时，又要对生产质量严格把控。因此从2016年开始，螺纹钢价格稳步提升，在后续的数据选取和因子测试中，我们将把重点放在供给侧改革之后。 图1：螺纹钢生产原材料构成图2：螺纹钢电炉生产成本构成 资料来源：国泰君安期货研究资料来源：国泰君安期货研究 图3：螺纹钢产业链流程 资料来源：国泰君安期货研究 2.螺纹钢基本面数据举例 接下来，我们将分类别列举一些基本面数据。依照《因子与指数投资揭秘系列十五：探究量化基本面因子品种和数据的选取方法》文中提到的基本面数据选择标准，所选取数据应尽可能具有较长的历史长度，较频繁的更新频率（日度或周度），以及有较强的代表性。 2.1螺纹钢基差 本数据选自“商品基差-主流现货基差-螺纹钢-rb”，数据源为国泰君安期货数据库，更新频率为日度。主要选择期货贴水较大时择时做多，因为基差走扩，期货价格往往被低估，下一步可能反转走强；反之当期货价格升水较大时择时做空，由于商品交割机制的存在，基差往往会在临近交割时收敛。 图4：螺纹钢价格和基差走势 资料来源：国泰君安期货研究 可以看出，螺纹钢期货在2020年前常贴水于现货，基差大于零。从2016年到2020年若不择时，长期 做多螺纹钢也可以带来可观的收益。在2021年之后，基差则时常在0上下波动，螺纹钢价格处于震荡下跌的趋势中。 2.2螺纹钢现货价格 我们可以参考一些主流地的常见螺纹钢型号的现货价格，例如上海地区HRB400系列20mm螺纹钢的价 格： 图5：螺纹钢常见现货价格 资料来源：国泰君安期货研究 黑海独联体地区与中国是螺纹钢出口价格最低的两个地区，当黑海地区价格过低时，会导致客户偏向于采购黑海地区螺纹钢，此消彼长，国内螺纹钢的需求会被抑制。反之若黑海地区价格过高，国内以及海外的客户则更偏向于我国的螺纹钢消费，从而需求增加。因此我们可以构建内外现货价差因子，例如黑海地区螺纹钢FOB出口价格减去中国FOB出口价格： 图6：海内外螺纹钢现货价格对比图7：螺纹钢内外价差 资料来源：国泰君安期货研究、钢联资料来源：国泰君安期货研究、钢联 2.3加工利润 不同于铁矿石，由于螺纹钢更多地是自产自销，较少依赖进口。我们更关注钢厂的生产和加工利润。不过需要注意，加工利润的影响可能相对负责。一方面，当加工利润较高时，钢厂更倾向于多开工制造成材，从而会使螺纹钢供给增大；而另一方面，当钢厂利润较高时，往往也是价格较高，成交较为活跃的时段，通常需求也不会太差。下图也可以较为直观的反映这种关系，在某些年份或时段，加工利润和螺纹钢价格正相关性较强，而在另外一些年份或时段，则负相关性较强。在钢联中，此指标对应的相关的数据为“螺纹钢：高炉：利润：中国（日）”。 图8：加工利润 资料来源：国泰君安期货研究 2.4供给类指标 在2015年供给侧改革之后，螺纹钢在全国的产能因调控而趋于固定，随时间没有太多波动。因此我们可以转而关注产能利用率，它是衡量企业生产能力的重要指标，它反映了企业在一定时期内的生产能力的利用程度，是衡量企业生产经营效率的重要指标，它的定义是实际产量与理论产量的比值。一般来说，产能利用率越高，企业的生产效率就越高，企业的经营效益也就越好。 一般来说，当螺纹钢价格有上涨趋势时，钢厂会逐步提高产能利用率。而产能利用率的提升，则会增大螺纹钢的供给，从而使得价格上涨趋势减缓甚至趋于稳定。由于钢材消费有季节性的规律，加之钢厂也有定期检修停产等，产能利用率呈现一定的季节性规律，特别在短流程上面更加明显。 图9：螺纹钢长短流程产能利用率 资料来源：国泰君安期货研究、钢联 图10：全国产能利用率与期货价格 资料来源：国泰君安期货研究、钢联 除了研究全国性的指标，我们还可以分析在主要产区钢厂的生产情况。唐山是华北重要的工业城市和钢材生产基地，因此唐山钢厂的产能边际变化情况对螺纹钢价格也有一定参考价值。从2021年初至2023年下半年，唐山钢厂的产能利用率在逐渐提升，总产能也在扩大，而相应地，螺纹钢价格在趋跌。 图11：唐山钢厂产能利用率、产能与期货价格 资料来源：国泰君安期货研究、钢联 其他供应类型的指标包括钢厂高炉的开工率，螺纹钢实际周产量，从原料端还可以参考铁水产量等。 图12：钢厂开工率与期货价格 资料来源：国泰君安期货研究、钢联 图13：螺纹钢周产量和期货价格图14：铁水产量与期货价格 资料来源：国泰君安期货研究、钢联资料来源：国泰君安期货研究、钢联 2.5螺纹钢库存、仓单指标 库存和仓单是商品的重要基本面特征。我们可以选取以下库存指标进行参考：仓单数量:螺纹钢（交易所每日盘后公布） rb_社会库存 Mysteel全国建材钢厂螺纹钢库存（周）中国螺纹钢库存：35城市：合计（周） 社会库存上升反映现货供应过剩，对于螺纹钢价格会有压制。呈反向变动关系。钢厂库存，出现累库时对价格有压力。仓单是商品交割时的提货凭证，类似交易所库存。此外，我们还可以研究主要城市的螺纹钢库存。从下面几张图的分析中，可以看出库存指标和产能利用率类似，随着钢材消费的淡旺季转换，有较强的季节性变化规律。 图15：仓单数量和期货价格图16：社会库存与期货价格 资料来源：国泰君安期货研究、同花顺资料来源：国泰君安期货研究 图17：钢厂库存和期货价格图18：主要城市库存与期货价格 资料来源：国泰君安期货研究、钢联资料来源：国泰君安期货研究、钢联 2.6螺纹钢下游需求端指标 如前文所述，我们大致可以选取如下的一些螺纹钢需求端指标：房屋新开工施工面积：累计同比（月） 中国：商品房：待售面积合计累计同比（月）螺纹钢：消费量：中国（周） 全国钢材成交量：主流贸易商：合计（日） 图19：房地产新开工施工面积：累计同比图20：商品房待售面积：累计同比 资料来源：国泰君安期货研究、同花顺资料来源：国泰君安期货研究、万得 图21：螺纹钢消费量与期货价格图22：全国钢材成交量：主流贸易商：合计 资料来源：国泰君安期货研究、钢联资料来源：国泰君安期货研究、钢联 需要注意，房地产相关的数据和一些宏观数据类似，通常频率为月度，且经常滞后天数较长。因此此类指标在实际构建量化因子时难度较大，且由于样本点数目偏少，不易抓住短周期的行情波动变化。而螺纹钢总体消费量、建筑钢材成交量等需求指标，与产能利用率类似，随着淡旺季的切换，有较强的季节性。 3.因子的构造与模型回测 3.1数据的处理和因子构造方法 我们提取单条时间序列数据，周度的数据向后填充到交易日中，例如某数据周五更新，则在更新之前均使用上周五的数据作为最新值。同时对于有缺失值的数据，也向后填充补足。我们对于得到的时间序列将进行一系列处理，最终将其映射为1（做多）、0（不持有合约，进行现金管理）、-1（做空）。当信号由0 变为1或者-1时，则选择开仓，从1或-1变为0时，则平当前仓位。由1变成-1或由-1变成1时，则先平当前仓位，再进行反向开仓。 对于基本面因子的处理方法通常有以下几种：1.取N周期的同环比，以此来衡量数据的增减变化情况。2.取N周期的差值，通常用在库存、开工率等数值常为正的情况。3.取N周期的移动平均，通常适用与数据变化剧烈或不够光滑的情况。4.设定阈值，例如当数据偏离N个标准差时触发信号，反之则不触发交易信号。5.构造特定规则，例如分别求较短的移动均线和较长移动均线，当短均线突破长均线触发信号，长均线突破短均线触发相反的信号。 3.2因子回测绩效展示 下面选取一些回测相对较好的因子进行展示，手续费设为双边万三。 图23：黑海-国内价差，夏普比率1.29，卡玛0.57，其图24：螺纹钢高炉利润，夏普比率1.88，卡玛0.93，2021 中2021年后夏普1.79，卡玛2.69年后夏普0.19，卡玛0.14 资料来源：国泰君安期货研究资料来源：国泰君安期货研究 图25：短流程产能利用率，夏普1.65，卡玛1.26，2021图26：消费量指标，夏普1.17，卡玛0.6，2021年后夏 年后夏普1.75，卡玛1.9普0.7，卡玛0.52 资料来源：国泰君安期货研究资料来源：国泰君安期货研究 图27：螺纹钢厂库存，夏普1.07，卡玛0.59，2021年后夏普0.06，卡玛0.04 图28：螺纹钢仓单，夏普0.96，卡玛0.62，2021年后夏普0.74，卡玛0.66 资料来源：国泰君安期货研究资料来源：国泰君安期货研究 3.3因子组合 下面我们将简单叙述一些因子组合的方法。我们首先研究较为简单的两因子组合情形。例如我们考虑库存和基差的两因子组合。我们设定库存阈值为X，若当期指标小于（大于）阈值X，我们则在下一