铁矿石、焦炭与螺纹钢期货跨品种套利研究
中国作为世界上最大的焦炭生产国和消费国，每年焦炭出口约1400万吨，占国际焦炭贸易量的60%，却始终掌握不了自己的定价权。焦炭期货的推出，将给整个行业发展、企业经营运作带来深远影响，有利于加强我国焦炭在国际上的话语权。不仅如此，焦炭与关系密切，焦炭产量的90%用于高炉冶炼，且主要用于冶炼钢铁，因此，焦炭与钢材是产业链的上下游关系。焦炭与钢材期货能够实现焦炭钢材产业链联动，有助于企业实现“全产业链”套保操作，增强企业抵御风险的能力，提升企业经营的灵活性。
&焦炭期货不仅可以为企业提供市场信息，也可以为企业提供新的工具，企业不仅可以进行套期保值，还可以利用焦炭、钢材相关品种之间的上下游关系，采取更加稳健的套利操作，我们在深入分析产业相关性后，通过对焦炭与钢材现货价格的历史数据进行数理统计分析，对焦炭与螺纹钢进行跨品种套利分析，希望对现实操作能起到借鉴意义。
　　一、焦炭与螺纹钢期货跨品种套利可行性分析
　　跨商品套利主要是指利用走势具有较高相关性的商品（如替代品之间、原料和下游产品之间）之间强弱对比关系差异所进行的套利活动。这种相关关系是指品种间具有相互关系，利用这种相关性对不同品种的期货合约分别进行买入和买出，通过品种间的强弱变化引发价差的收缩与扩大，从而实现价差收益。因此，在考虑跨品种套利时，不仅要分析品种相关性的内在机理，还要考虑相关性的影响因素，并结合数理统计分析，总结出一般规律。
　　铁矿石、焦炭、焦煤期货都已经上市，而螺纹钢期货也已经上市，为了提高统计的准确性，本文所涉及的焦炭与螺纹钢价格的数据分析均采用现货价格数据。
1.内在逻辑：铁矿石是钢铁生产的主要原料
我国大中型钢企主要采取长流程进行钢材生产，即以铁矿石、焦炭为主要原料实现高炉炼铁、转炉炼钢，1吨生铁约消耗1.6吨铁矿石和0.3吨—0.5吨焦炭。横向比较来看，铁矿石约占原料成本的40%，焦炭约占20%，废钢约占10%。纵向比较来看，近年来，随着铁矿石年度协议价逐步转向月度定价甚至现货定价，定价周期的缩短使得其价格波动全面体现在钢材成本上，铁矿石的成本占比由低价时的30%左右上升至高价时的50%以上。铁矿石价格波动直接影响着钢材的成本与价格，直接触动钢厂的神经。
　　焦煤、焦炭、螺纹钢属于产业链上下游关系。炼焦煤行业处于产业链最前端，其通过洗选得到精煤，多种品质精煤混合后经过炼焦环节形成焦炭。在配煤过程中，焦煤是必不可少的煤种，属于基础炼焦煤。按照目前的配煤技术，生产1吨焦炭大约需要1.3吨炼焦煤，主焦煤约占35%左右。按此计算，主焦煤约占焦炭生产成本的38%左右，对焦炭价格走势影响巨大。
　　（1）90%的焦炭用于炼铁
　　焦炭广泛用于高炉炼铁、冲天炉熔铁、铁合金冶炼和有色金属冶炼等生产，作为还原剂、能源和供炭剂，也应用于电石生产、气化和合成化学等领域。据统计，世界焦炭产量的90％以上用于高炉炼铁，冶金焦炭已经成为现代高炉炼铁技术的必备原料之一，被喻为钢铁工业的“基本食粮”，具有重要的战略价值和经济意义。因此，对于焦炭来说，钢铁行业可称之为焦炭的“唯一”下游行业，焦炭的需求情况完全取决于钢铁行业的状况。
　　（2）焦炭是钢材生产的第二大原料
　　从钢材的生产工艺流程来看，焦炭是钢材生产的第二大原料。钢材的制作工艺包括高炉炼铁、转炉炼钢，然后通过连铸制成钢坯、轧钢，最后制成钢材成品。炼钢的主要任务是按所炼钢种的质量要求，调整钢中碳和合金元素含量到规定范围之内，并使P、S、H、O、N等杂质的含量降至允许限量之下。在高炉中，通过对铁矿石、焦炭、石灰石等高温燃烧，形成铁水；铁水经过脱硫、挡渣等处理后即可倒入转炉中作为主要炉料，另加10%左右的废钢；然后，向转炉内吹氧燃烧，铁水中的过量碳被氧化并放出大量热量，当探头测得达到预定的低碳含量时，即停止吹氧并出钢。焦炭是高炉炼铁过程中必不可少的原料，起到了发热剂、还原剂、骨架支撑和渗碳剂以及为炉料下降提供自由空间等作用。
　　（3）焦炭对钢材成本的影响
　　按照行业平均生产工艺，目前钢铁行业中平均生产1吨炼钢生铁需要1.6吨铁矿石、0.5吨焦炭，并参照2007年中国钢铁行业的平均铁钢比（0.96）和废钢单耗（0.15吨），加入水电、管理成本的平均消耗系数作为测算依据，炼制成1吨粗钢。因此，从成本角度来看，1吨粗钢需要使用约0.5吨焦炭，目前约占钢材成本的22%左右。
　　（4）焦炭—螺纹钢的价格传导机制
　　以上我们对焦炭与螺纹钢关系进行了静态分析，由于焦炭与螺纹钢存在密切的上下游产业链关系，因此，从历史现货价来看，螺纹钢与焦炭的价格趋势保持一致。为何螺纹钢与焦炭的价格有如此高的相关性？下面我们从动态角度来分析焦炭与螺纹钢的价格传导关系。
　　焦炭与螺纹钢价格是相互影响、相互制约的。在钢价上涨阶段，钢厂利润空间被拉大，钢厂在利润丰厚的情况下会持续高速增产，因此，对于原材料的需求上升，导致原料价格跟随钢价上行，随后，钢材供给增加，供大于求导致库存上升对钢价形成压力，钢价回落。在钢价下跌阶段，钢铁业盈利能力弱化，受钢价下跌影响利润空间受挤压，钢厂可能采取限产、减产等措施来减少市场供给，从而使钢厂对焦炭等原料的需求减弱，焦炭价格追随钢价下跌，成本的下跌也在很大程度上加剧了钢价的回落幅度。在钢价回落、供给减少的情况下，市场出现供给偏紧或钢价回落至终端需求商的心理价位时，钢价又将企稳回升，重回上行通道。因此，焦炭与螺纹钢形成相互影响、互为因果的闭合关系。在这样的价格传导机制下，螺纹钢与焦炭价格趋势呈现高度相关。
二、焦炭与螺纹钢期货跨品种套利机会分析
　　在具体操作上，我们应更多地考虑两者的强弱变化特点及其价差波动区间，然后探究焦炭与螺纹钢的趋势套利和模型套利的机会。
　　1.趋势套利机会分析
　　为了更好地把握两者间趋势性套利机会，我们对焦炭与螺纹钢价格进行分析，总结出焦炭与螺纹钢价格波动的特点。
　　（1）钢材的波动幅度大于焦炭
　　从现货价格走势来看，螺纹钢价格与焦炭价格呈现一大特点：螺纹钢价格的波动幅度大于焦炭价格的波动幅度，焦炭价格的变化相对迟钝，趋势性波动频率以及幅度都远远小于螺纹钢。我们选取日到日的1046个数据计算焦炭与螺纹钢价格的日均波动率情况，并对日波动率进行绝对值处理，得出螺纹钢的日均波动率为0.515%，焦炭的日均波动率为0.35%。由于螺纹钢的波动幅度大于焦炭的波动幅度，在上涨过程中，螺纹钢与焦炭的比价呈现扩大趋势，在套利操作中可采取买螺纹钢卖焦炭的策略；在下跌过程中，螺纹钢与焦炭的比价呈现缩小趋势，即焦炭表现出抗跌性，因此可采取买焦炭卖螺纹钢的策略。
究其原因主要在于：第一，螺纹钢的价格更具市场化。螺纹钢现货的流通模式主要以贸易形式为主，因此受市场影响较大，而且自钢材期货上市后，螺纹钢的金融属性日益增强，期货市场的集中交易集结了市场各方对远期价格的看法，同时期货市场还充斥着国内外宏观经济、政治等各种信息，因此，短期内钢材期货价格可能受外界因素以及自身基本面的影响而发生剧烈波动，其对现货市场的影响以及价格波动更加频繁，更能体现市场化。第二，焦炭价格的波动相对迟钝且波动不频繁，主要是由于焦炭流通模式和价格传导机制所致。
（2）焦炭价格波动存在滞后性
　　由于焦炭与螺纹钢的价格传导存在时滞，因此，从焦炭与螺纹钢的价格趋势来看，焦炭价格存在明显的滞后性。对历史价格进行分析可知，无论在上涨阶段还是下跌阶段，焦炭价格的波动一般滞后期为半个月至一个月。
　　螺纹钢价格对焦炭价格具有指导和牵引的作用，其原因在于：第一，焦炭产量的90%用于高炉冶炼，因此，消费用途上的唯一性使得焦炭价格完全受制于钢铁行业的景气程度。第二，焦炭的流通模式使得焦炭价格的波动缺乏主动性。一方面，钢铁企业的焦炭自给率较高。2009年国内焦炭全年产量为3.53亿吨，据估算，其中独立焦化厂共生产焦炭2.2亿吨，钢铁企业自产焦炭1.33亿吨左右。焦炭的商品化率达到69％，31%的焦炭是钢铁企业内部消化，这部分焦炭价格不具备市场性。另一方面，焦炭现货贸易模式使得钢铁企业更具主动权。对于焦炭现货市场来说，点对点直销是最主要的贸易模式，通常买卖双方可以就品质进行协商，交收场所大多是钢铁厂或焦化厂，中间贸易环节较少，在这种贸易模式中，钢厂的强势地位使得69%进入市场化流通的焦炭也大多受制于钢厂的定价。第三，价格传导机制使得焦炭价格波动滞后。钢价的涨跌影响到钢厂的利润空间，利润空间的大小决定了钢厂对于焦炭等原料的需求情况，进而左右了焦炭价格。
　　通过以上对焦炭与螺纹钢价格波动的特点分析，我们发现，在两者的价格波动中，存在明显的趋势性套利机会。由于螺纹钢的波幅大于焦炭，因此，趋势性套利机会与行情趋势保持一致。在价格上涨过程中，螺纹钢与焦炭的比价呈现扩大趋势，在套利操作中可采取买螺纹钢卖焦炭的策略；在价格下跌过程中，螺纹钢与焦炭的比价呈现缩小趋势，可采取买焦炭卖螺纹钢的策略。
　　焦炭与螺纹钢价格波动存在联动性是套利操作的基础，两者之间的滞后性在某一时间内强弱对比更加明显，但同时也带来一个问题：当螺纹钢价格由上涨转向下跌时，焦炭价格却由于滞后可能继续保持惯性上涨，因此可能会导致短时间内比价迅速缩小；当螺纹钢价格由下跌转向回升时，焦炭价格可能继续下跌，导致比价短时间内迅速扩大。因此，在实际操作中，焦炭与螺纹钢的时滞问题可能会出现价格短时间内变化的情况，要把握好这个滞后的节奏问题。
（2）焦炭价格波动存在滞后性
　　由于焦炭与螺纹钢的价格传导存在时滞，因此，从焦炭与螺纹钢的价格趋势来看，焦炭价格存在明显的滞后性。对历史价格进行分析可知，无论在上涨阶段还是下跌阶段，焦炭价格的波动一般滞后期为半个月至一个月。
　　螺纹钢价格对焦炭价格具有指导和牵引的作用，其原因在于：第一，焦炭产量的90%用于高炉冶炼，因此，消费用途上的唯一性使得焦炭价格完全受制于钢铁行业的景气程度。第二，焦炭的流通模式使得焦炭价格的波动缺乏主动性。一方面，钢铁企业的焦炭自给率较高。2009年国内焦炭全年产量为3.53亿吨，据估算，其中独立焦化厂共生产焦炭2.2亿吨，钢铁企业自产焦炭1.33亿吨左右。焦炭的商品化率达到69％，31%的焦炭是钢铁企业内部消化，这部分焦炭价格不具备市场性。另一方面，焦炭现货贸易模式使得钢铁企业更具主动权。对于焦炭现货市场来说，点对点直销是最主要的贸易模式，通常买卖双方可以就品质进行协商，交收场所大多是钢铁厂或焦化厂，中间贸易环节较少，在这种贸易模式中，钢厂的强势地位使得69%进入市场化流通的焦炭也大多受制于钢厂的定价。第三，价格传导机制使得焦炭价格波动滞后。钢价的涨跌影响到钢厂的利润空间，利润空间的大小决定了钢厂对于焦炭等原料的需求情况，进而左右了焦炭价格。
　　通过以上对焦炭与螺纹钢价格波动的特点分析，我们发现，在两者的价格波动中，存在明显的趋势性套利机会。由于螺纹钢的波幅大于焦炭，因此，趋势性套利机会与行情趋势保持一致。在价格上涨过程中，螺纹钢与焦炭的比价呈现扩大趋势，在套利操作中可采取买螺纹钢卖焦炭的策略；在价格下跌过程中，螺纹钢与焦炭的比价呈现缩小趋势，可采取买焦炭卖螺纹钢的策略。
　　焦炭与螺纹钢价格波动存在联动性是套利操作的基础，两者之间的滞后性在某一时间内强弱对比更加明显，但同时也带来一个问题：当螺纹钢价格由上涨转向下跌时，焦炭价格却由于滞后可能继续保持惯性上涨，因此可能会导致短时间内比价迅速缩小；当螺纹钢价格由下跌转向回升时，焦炭价格可能继续下跌，导致比价短时间内迅速扩大。因此，在实际操作中，焦炭与螺纹钢的时滞问题可能会出现价格短时间内变化的情况，要把握好这个滞后的节奏问题。
　根据历史经验，螺纹钢与焦炭价格比通常在2.1—2.6之间。为了得到实际比值图，笔者用唐山二级冶金焦价格除以上海三级螺纹钢得到一个比值序列，并做了进一步统计性分析，螺纹钢与焦炭的平均比值为2.33（观察值个数：1046）。
三、焦炭与螺纹钢期货跨品种套利策略
　　趋势套利是跟随市场基本面以及市场主力资金动向来进行套利，即市场热点变化往往对行情起着推波助澜的作用。趋势套利往往重势不重价，忽略实际理论价差，不以理论价差的上下限作为操作依据。而模型套利则基于品种之间的价差（比值）波动，而价差波动偏离是基于历史交易价格数据模型的统计边界值，其本质是利用市场的暂时无效性。市场暂时无效性会使价差（比值）在一定时间内偏离正常价差水平，但最终还是会回归正常水平，价差向正常水平回归的过程即套利交易盈利的过程。一般来说，价差偏离正常水平幅度越大，盈利空间就越大。趋势套利和模型套利具有较强的互补性，在价差处于趋势中，运用趋势套利能获得良好的收益，而当价差在振荡期间内，则用模型套利往往能获得稳定收益。
　　2007年以来螺纹钢和焦炭现货市场的实际情况为例，分析两个品种的套利机会。考虑到之前拟合方程结果，其中系数为0.53，我们可以近似1吨螺纹钢、2吨焦炭的比例进行套利。
&全球金融危机对全球大宗商品的影响深远。焦炭由于定价模式不同，与螺纹钢相比，价格走势有一定的滞后性。在2008年8月到10月间，螺纹钢价格下跌幅度远远超过焦炭，因而两者价差出现巨大偏离。在这种宏观环境存在较大不确定性的背景下，我们应以趋势套利模型为主。面对金融危机，全球主要经济体统一立场，纷纷采取宽松的财政政策，全球经济顺利地从危机中走出。此时，焦炭与螺纹钢的价差也逐渐回归到正常水平，在这种情况下，就比较适合进行模型套利。
　　根据相关数据，如果当前比值属于低位区（如比价小于2），则采用正向套利，即买入上海三级螺纹钢卖出唐山二级冶金焦；反之，若当前比值属于高位区（如大于2.8），则反向套利，即卖出上海三级螺纹钢买入唐山二级冶金焦。焦炭期货上市后，考虑到螺纹钢期货1手是5吨，焦炭期货1手是100吨，经过计算则应以5手螺纹钢与1手焦炭配对来构建套利组合。
　　四、焦炭期货上市后市场可能出现的变化
　　1.焦炭价格逐步市场化，焦炭与钢材价格步调有望一致
　　焦炭期货上市后，焦炭与钢材之间的价格联系将更加密切。当前我国焦炭定价以焦炭行业协会指导价为主，也有部分中间贸易商根据市场供需情形适当自主定价。除此之外，部分焦炭市场人士还参考天津渤海商品交易所焦炭现货价格和动力煤价格，以确定最终现货供销价格。焦炭期货上市或将对国内现货定价模式产生较大影响，焦炭期货采用保证金交易方式，可以大幅降低交易成本，吸引大量的交易者，市场参与者努力寻找和评估有关焦炭期货的价格信息，并根据这些信息进行买卖交易，从而使期货价格能及时、准确地反映各种信息变化，因此，焦炭价格变化的滞后性或将逐渐减弱。我们预计，焦炭期货上市后，焦炭与螺纹钢价格变化步调将更加一致，两者相互作用将更为密切，套利风险将进一步降低，操作稳定性将日益增强。
&五、套利配比
焦煤与焦炭的套利比例应考虑设为3：1，即3吨焦煤与1吨焦炭进行套利。
焦煤与螺纹钢的套利比例应考虑设为2：1，即2吨焦煤与1吨螺纹钢进行套利。
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生产1吨钢坯需要消耗1.7吨含铁量65%的铁矿石及0.5吨焦炭，其他费用还包括：生铁制成费400元/吨，粗钢制成费450元/吨，轧钢费200元/吨。假如含铁量65%的铁矿石价格为972元/吨，焦炭价格为2000元/吨，则每吨钢坯成本为（　　）元。A. 3586B. 3702C. 3874D. 3998
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