行业量化投资系列之三：铜行业变量定价规律与量化投资模型

铜价是铜行业的业绩锚。铜行业指数成分股的主营业务多为铜矿开采与冶炼，其业绩一定程度上取决于铜价。铜行业指数超额收益在多数时间与铜价波动趋势接近。 铜行业的业绩受需求、供给和库存影响。需求端取决于宏观经济以及电力、房地产、家电和“新风光”等下游行业，供给端取决于资本开支、铜精矿和精炼铜供给；库存端可以分为报告库存和非报告库存。 长期投资逻辑方面，需求端关注“新风光”行业未来持续带来增量；供给端关注供需平衡逆转与铜矿品位长期下降趋势。 从各维度选取指标、并使用基于状态划分的量化模型探索其定价规律。结论如下：国内外经济对价格有长期良好指示作用，说明宏观经济周期对铜行业景气程度传导较强。产能更能代表人们心中的供给逻辑，产量及其利用率更多时候是对行业需求的反应。国内需求整体对价格指示作用较好，制造业表现突出，其中家电与机械等行业都表现出了长期正向指示作用，电力与房地产行业整体指示效果一般，但有部分指标指示效果较好。进口与库存指示作用分段明显，需结合需求来判断其行为对价格的影响。金融属性定价能力在长期维度上弱于供需，但在特定时期内作用也较为显著。冶炼费用能够反映铜精矿与精炼铜的供需关系，对价格有负向指示作用。 分别合成供需、金融与综合景气指数并构建投资策略，策略能帮助我们比较好地捕捉到铜的上行收益，并减小波动与回撤。依据各指标定价逻辑强度分配权重，计算指标投票得分。最终景气得分=60%*供需得分+40%*金融属性得分，该指标可以较好地捕捉到铜价的上行收益，并减小波动与回撤。若观察2016年至今的样本区间，策略的胜率为61%，夏普比率为0.66，而一直持有铜价的夏普比率为0.50；若观察2020年至今，策略的胜率为73%，策略的夏普比率为0.74，而一直持有铜价的夏普比率为0.53。 风险提示：本篇报告所述相关文章结论以及实证结论完全由量化模型和历史数据得到，请注意样本外存在失效的可能性。 1.铜的产业链与业绩锚 1.1.铜产业链介绍 铜产业链的上游为铜矿开采，主要包括资源勘探、铜矿建设与开采，获得未经加工的铜精矿石，含铜量在3%-30%之间；中游主为铜矿冶炼，冶炼企业在向上游铜矿企业获得了铜矿石后经过粗炼与精炼后得到含铜量99.9%的精炼铜产品，也称阴极铜；下游为对精炼铜产品的加工，形成铜板、铜线、铜棒、铜管、铜带、铜箔六大产品种类，并根据下游用铜行业的不同需求进一步加工为最终产品。 图1：铜产业链结构一览 在铜的产业链中，上游与中游是较为重要的组成部分。由于铜的产地产区较为集中，在开采与勘探方面受自然资源因素制约，长期来看上游铜矿的供给变化对铜的整体供给影响较大，加上我国是贫铜国家，70%以上的铜资源依赖进口，使得铜矿的供给环节是市场关注的热点问题之一。我国精炼铜产量位居世界第一，且近年来占世界总产量的50%，因此中游冶炼环节的变化对铜行业业绩有较大影响。 图2：我国铜资源进口依赖度高 图3：我国精炼铜产量占世界比重大 1.2.铜行业的业绩锚——铜价 对铜行业的投资需要把握市场预期变动，具体来说就是需要找到能够指示铜行业指数业绩的指标。 铜行业指数业绩由多家上市公司业绩加权复合构成，前文已经提到我国铜行业上市公司主营业务基本为铜矿冶炼，而冶炼环节市场普遍认为的业绩表征指标有两个：铜价（期货价格）与冶炼费（TC/RC），因为其中铜价反映冶炼产业中铜原料与产品的供需关系，而冶炼费直接反映冶炼产业的利润。对于这两个业绩表征指标我们应该如何选择呢？ 答案是选择铜价，因为冶炼费虽然是冶炼企业的直接利润来源，但其受铜价影响程度相当高，而铜价本身更能够反映产业链中的供需情况，所以选择铜价来指示铜行业指数业绩。 铜行业上市公司主营业务往往遍及铜产业链的上中下游。以铜行业指数两大成分股：紫金矿业为例，其主营业务覆盖采矿、冶炼与下游贸易加工。这意味着铜行业基本面任何一个环节的变化都可能对上市公司产生或多或少的影响，换言之要想研究铜行业及其上市公司投资逻辑就必须对产业链整体结构有一定的了解。 图4：紫金矿业2023年营业收入比重 图5：铜行业业绩与铜价波动近似，但某些时候也会发生脱节 2.铜行业分析框架 根据铜产业链的特点，我们归纳了铜行业的分析框架如下： 图6：铜行业研究框架 下面我们将对框架内的变量进行简单介绍。 2.1.行业变量介绍 2.1.1.需求 需求端，我们首先考察宏观经济整体。铜作为重要的工业金属，深度参与了经济发展的方方面面。中国是目前世界精炼铜生产和消费量最大的国家，也是全球第二大经济体，国的经济发展对铜行业影响颇深。 此外，海外的情况同样重要。从GDP、OECD综合领先指标和PMI指标来看，宏观经济的周期为6年左右。 图7：中美GDP同比走势有相似性，大致周期为8年 图8：PMI周期约为4-6年 考察铜的下游行业，包括电力、房地产、家电和“新风光”等。在我国，对铜需求量排前三的行业为电力、房地产与家电，结合我国经济发展的规律，不难发现房地产在三者中起带领作用，地产施工端带动电力、电网配套需求，地产竣工端带动家电需求。在房地产开工、施工、竣工、销售这一链条中，商品房销售同比和商品房平均售价是常用的领先指标,大致周期在3-4年左右。 图9：商品房销售面积增速周期为3-4年 图10：商品房价格指数增速周期为3-4年 电力行业受宏观经济周期与房地产周期的影响，也表现出一定的周期规律，我国电力与电网投资完成额历年来均处于快速增长的状态，但如果对这种高增速做一定区分，也能得到其跟随经济周期与地产周期的波动规律。 图11：电力供应投资具有一定的周期性 图12：电网建设投资具有一定周期性 家电是我国铜需求量第三大行业，房地产竣工端对家电需求有拉动作用。空调、冰箱、洗衣机是家电主要产品，也是对铜需求量最大的三种产品。家电产量同样跟随经济周期与地产周期具有一定波动规律。 图13：家电行业产量累计同比表现出周期波动趋势 以上电力、房地产、家电三大行业已覆盖我国70%的用铜需求，且近年来增速较为稳定。在这三大行业之外，以新能源、风电、光伏为代表“新风光”行业虽对铜需求占比不高，但增速迅猛，年均达到30%以上，是未来铜需求结构中不可忽视的变量。 图14：新能源汽车销量整体增速高 图15：风电设备容量产能整体增速高 2.1.2.供给 铜供给与经济环境、需求变化联系紧密。要观察铜的供给情况，可以从三方面入手：资本开支、铜精矿供给和精炼铜供给。我们观察到这三者均具有一定的周期性。 资本开支周期与铜价周期关联较大。资本开支指的是铜矿企业对提高其生产能力进行的资本性投入，比如现有铜矿的扩建与新矿开采，这直接关系到未来铜矿产能，对供给有着长期影响。铜矿的资本开支受铜价起伏影响较大，高铜价意味着矿企收入增加，资本开支意愿也增加，其周期与铜价涨跌周期相似。 图16：全球铜矿资本开支 铜精矿供给周期与需求周期关联较大。铜矿是整个铜行业供给源头，整体来说，铜精矿的供给一直都具有增长的长期趋势，我们观察其同比增速变化。整体来看，铜精矿供给受需求影响大，绕不开经济大环境的波动，具有6年左右的大周期，而铜精矿从勘探规划到最终投产的周期也为6年左右。 图17：铜精矿产量周期约为6年 图18：铜精矿产能周期约为6年 精炼铜供给周期约为2-3年。铜精矿的下一步是精炼铜，也即将铜精矿加工为精炼铜的过程。我们选取全球精炼铜产量同比来观察精炼铜供给存在的波动于周期性。精炼铜产量周期较短，产量同比波峰与波谷出现次数较多，周期长度约为两年，而铜冶炼厂从规划到投产的整个周期正好为2-3年左右，二者在周期长度上表现比较吻合。 图19：全球精炼铜产量周期为2-3年 2.1.3.库存 库存是供需相互匹配后形成的动态结果。库存整体可分为报告库存与非报告库存，报告库存指三大铜期货交易所中每日披露的库存数量，非报告库存主要指社会库存，也就是市场上真正可供调动的库存总量。 非报告库存的披露频率往往较低，比如ICSG报告的全球精炼铜总库存为月频数据，所以我们采用铜期货交易量最大的三大期货交易所报告库存（日频或周频）来观察铜库存的波动情况。 铜库存的波动周期较短，大约为1年。通过观察发现，沪铜库存表现出了强烈的周期性，周期为1年，而伦铜库存周期大致也为1年，不过伦铜库存的周期性较沪铜库存更弱，但二者波峰波谷值的差距均较大。 理论上，铜的库存不仅受基本面因素影响，还受到金融属性的影响。 图20：LME库存周期约为1年 图21：SHFE库存周期约为1年 铜的库存周期变化受季节性因素影响较大，尤其在国内每当春节临近时往往库存高涨，因此观察库存时还需要结合其与价格的关系。回顾过去的二十年，观察库存行为变化规律可以得到两点结论： 结论一：库存低位时易对价格形成支撑，高位时易形成压制 在2004年至2008年，2020年至今，全球精炼铜库存都处于相对低位，而铜价都处于相对高位。在2011年至2019年，库存处于相对高位而铜价处于相对低位。 结论二：库存与铜价同向上行多为经济复苏，同向下行多为需求疲软过去二十年经历过三次主动补库存阶段，其发生时间点多为宏观经济由衰退转为复苏的时间，企业需求稳定，而主动去库存多发生在宏观经济疲软期，企业需求下行。 图22：库存行为与铜价 2.2.铜行业复盘 基于上述研究框架，我们对铜行业二十多年来的走势进行复盘： 图23：近二十年铜价与经济周期 2001-2006年第三季度：中国加入WTO，世界经济复苏驱动铜价上升 在经历1997-1998年亚洲金融风暴，2001年美国互联网泡沫破裂之后，全球经济最大经济体美国陷入衰退，由此引发全球经济体出现不同程度的衰退。为刺激经济回暖，美国政府出台一系列经济刺激政策，使美国经济在2001年Q4触底回升，并带动全球经济复苏。在此后的2001年年底，我国正式加入WTO组织，全面接入世界经济体系，形成了南美提供资源、我国提供制造、欧美提供消费的产业链，我国经济在外需带动下高速发展，带动房地产、电力与家电行业增速上升。 2006年第四季度-2008年底：经济增速下滑，金融危机席卷，铜价下降 2006年开始全球经济出现波动，中美单季度增速出现下滑，铜价在此期间处于高位震荡。2008年美国次贷危机引发了全球性金融危机，世界主要经济体都发生经济衰退，引发流动性枯竭，结束了2002年启动的铜价牛市行情，铜价最低跌至24000元下方，跌幅超60%。经济衰退同样影响着下游行业，市场遇冷导致房地产成交量锐减，进而连带影响电力、家电产量增速下降。 2009年至2011年第二季度：全球大刺激，经济复苏，铜价上升 经过2008年金融危机以后，全球各国均开启了经济刺激计划，进入新一轮经济周期。美国政府启动量化宽松政策，中国则推出“四万亿”大投资计划促进经济恢复，世界经济在这一环境中开始复苏，GDP增速逐渐上升。经济复苏同样带动房地产行业复苏，成交量大幅上涨，带动电力、家电行业同步向好，也是从这一轮周期开始，中国铜消费量快速扩大在世界范围内的比重。 2011年第三季度-2015年底：需求动能不足，经济疲软，铜价下行 在2012年前后，随着全球逐渐摆脱金融危机的影响，美国量化宽松政策与中国“四万亿”计划对经济的促进作用慢慢消失，世界各国GDP增速也从高位回归回落。随着流动性紧缩，市场投资热度下降，总需求增速放缓，我国各行业投资增速也出现下行，电力、房地产行业投资增速均发生下降，此外，全球铜精矿供给也在2011年进入了一个增产周期，期间铜矿供给增速较高。在宏观经济、行业需求与供给三重因素的压制作用下，带动铜价进入下跌趋势，铜价从高位回落至2015年底的35000元下方，跌幅超50%。 2016年初-2018年初：全球弱复苏，“棚改”带动地产，铜价上行 2016年开始，全球经济进入新一轮的复苏周期，走出经济低点，各国央行普遍改变货币政策方向，全球流动性得到改善，我国经济也受益于大规模“棚改”需求，下游各行业需求增速加快，电力、房地产、家电等行业