【浙商金工】原油:量化框架与实战操作

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摘要

原油同时具备商品、交易、政治三重属性。原油首先是一类大宗商品,其价格走势会受到供需平衡关系的影响。其次,原油具备成熟的期货交易体系,这意味着投资者情绪等交易面因素也会对原油价格造成影响。此外,原油对现代工业意义重大,而全球原油产量集中在中东等地,这使得原油同时具备政治属性,历史上多次成为地缘政治博弈的工具。最后,从计价机制上,由于原油以美元作为计价货币,美元指数的涨跌也会对原油价格造成影响。


综合构建原油景气指数以预判油价走势。基于原油的三大属性,我们分别从需求、库存、投资者预期、宏观风险水平、计价机制几个维度筛选得到12项指标,构成原油景气指标组。由于这些指标短期走势一致性相对较弱,若简单加总,基于综合指标边际变化进行择时,稳定性略显不足。因此,我们考虑构建具备均值回复特性的景气指数,根据指数最新值相对历史中枢值的位置进行择时,这样就可以过滤指标短期波动的影响,实现更稳健的择时效果。在此做法下,指标内涵实际上类似于PMI,中枢值以上为景气扩张,而中枢值以下为景气收缩。


原油景气指数对原油期货及石油石化行业指数均具备较优的择时能力。当指数位于0轴以上时,表明原油景气度高于历史中枢水平,此状态下配置布伦特原油期货,在2008年2月至2023年9月的回测区间内,择时策略收益675%,同期布伦特原油期货收益仅5%。而若在指数位于0轴以上时配置申万石油石化指数,其余状态下配置Wind全A指数,在2008年2月至2023年9月的回测区间内,择时策略实现收益77%,同期石油石化指数收益-48%,Wind全A指数收益40%。此外,指标的边际走势亦有意义,择时策略的大部分收益都集中在“0轴以上+边际上行”组合状态下。


风险提示

1、本文中的模型及统计结果均基于历史数据统计得到,历史数据不代表未来。2、平滑参数等超参数设定对模型结果存在一定影响。3、本报告不涉及证券投资基金评价业务,不涉及对基金产品的推荐,亦不涉及对任何基金持仓股票的推荐。


01

引言



原油是大宗商品之母,其价格走势对宏观及中观判断均具有重要意义。原油经加工后可以得到汽油、柴油等重要燃料,同时是聚烯烃、化纤、橡胶等众多化工品的上游原材料,其终端需求囊括汽车、纺服、家电等,与我们的衣食住行息息相关。因此,原油价格走势对宏观及中观判断均具有重要意义:宏观层面,原油价格变动对通胀影响较大,进而会影响到央行的货币政策;中观层面,作为众多化工品的上游原料,其价格变化亦会对化工等行业的盈利能力造成影响。



因此,本文主要针对原油进行分析。下文中,我们首先基于原油的商品、交易、政治三大属性,构建原油价格预测框架,随后观察该框架在原油及石油石化行业上的择时效果。



02

原油价格的影响因素



原油同时具备商品、交易、政治三重属性。原油首先是一类大宗商品,其价格走势会受到供需平衡关系的影响。其次,原油具备成熟的期货交易体系,这意味着投资者情绪等交易面因素也会对原油价格造成影响。此外,原油对现代工业意义重大,而全球原油产量集中在中东等地,这使得原油同时具备政治属性,历史上多次成为地缘政治博弈的工具。最后,从计价机制上,由于原油以美元作为计价货币,美元指数的涨跌也会对原油价格造成影响。下文中,我们就从这几个角度出发,进行更深入的分析。


2.1 商品属性


商品属性维度,主要关注原油的供需平衡关系。虽然原油价格短期易受到交易情绪等非基本面因素的影响,但拉长周期来看,供需基本面仍然是决定原油价格的重要因素。由图2可见,当供过于求时,油价往往倾向于下跌,而当供小于求时,油价往往倾向于上涨。因此,基本面因素是原油价格分析的核心所在,我们主要从供给、需求、库存三个维度展开分析。



2.1.1 供给


供给端,全球原油储量及产量均高度集中。OPEC成员国已探明原油储量占全球近70%,原油产量占全球近40%,基本主导了全球原油供应,对原油价格的影响力较强。而近年来,伴随美国页岩油革命爆发,美国在全球原油产量中的占比迅速提升至16%左右,亦成为原油供给的重要来源之一。




以沙特为代表的OPEC国家收入结构相对集中,对原油出口的依赖度较高,这使得OPEC有意愿通过调节产量将原油价格维持在较高水平。以沙特为例,历史上沙特的石油出口额约占其总出口额的70%-90%,国家经济与原油价格紧密相关。因此,将油价维持在合理水平符合OPEC国家的共同利益,历史上在油价跌幅较大时,为平衡供求关系,OPEC成员国也往往会一致减产,从而推动油价回归合理水平。



但是,OPEC的产量决策并非一成不变,历史上油价与OPEC原油产量也曾显著背离。为了最大化利益,OPEC的原油产量与原油价格大多情况下成正相关关系。但在2014-2015年间,在油价持续下跌的背景下,为与美国页岩油竞争,OPEC却大幅增产,以期扩大自身的市场份额。



整体上来看,供给端指标往往在拐点处存在滞后性,在预测油价时可提供的增量信息有限。由于产量决策往往是对价格走势的滞后反映,这使得供给数据相对油价往往存在滞后性。而对于上文中提到的原油供需平衡差异指标,其为季频公布,难以帮助我们进行高频跟踪。



除了直接的产量数据之外,投资者有时也会通过当前油价与产油国财政平衡油价之间的偏离,来预判产油国的产量决策。这种方法的底层逻辑是,沙特等主要产油国的财政收入高度依赖原油价格,若油价长期处于偏低位置,将会对国家的正常运转造成巨大影响,当油价偏离中枢水平的程度越大,就越可能通过减产来促进油价上行。但是,一方面,原油具有政治属性,历史上油价下跌时OPEC也不一定就会减产;另一方面,即便减产落地,原油供给向下拐点与原油价格向上拐点之间也会存在较长时滞,因此我们认为参考意义同样有限。


总结来说,在正常环境下,供给决策滞后于价格变化,而在政治属性主导的非正常环境下,供给端数据的公布同样会滞后于实际事件的发生,因此供给端可以提供的增量信息有限,我们在监测体系中也不做考虑。


2.1.2 需求


原油下游需求分布广泛,与全球总量经济景气度密切相关。根据OPEC统计数据,原油下游消费结构中以交通及工业需求为主,均与经济景气度关系密切。因此,我们可以发现,全球原油需求增速与全球GDP增速的走势高度一致,对原油需求的判断可归结为对全球经济景气度的判断。




结构上,美国、欧洲、中国的原油消费占比最高,其景气度变化可重点关注。从原油下游分国别消费结构上来看,美国、欧洲及中国的原油消费合计约占全球的50%左右,其景气度变化对我们判断原油需求具备重要意义。因此,我们分别从PMI及OECD综合领先指标两个指标体系出发,刻画美国、欧洲及中国的景气变化。




另外,原油经裂解可以得到汽油等多种不同用途的油品,原油裂解价差对应炼油厂的利润空间,从而对炼油厂的原油需求造成影响。汽油-原油价差反映了炼油厂的利润空间,若价差扩大,则炼油厂有扩大生产的动力,从而推动炼油厂增加对原油的需求,价差收窄则相反。从数据上来看,RBOB汽油-WTI原油价差在拐点处相对WTI原油价格具有明显领先性,可帮助我们前瞻判断原油价格走势。



2.1.3 库存


原油作为液体,存储成本相对较高,因此投机属性也相对较弱,库存可直接反映供需平衡关系变化。对于存储成本较低的大宗商品而言,持有存货的边际成本较低,这使得当市场预期未来价格持续上行时,往往也会刺激投机需求,投机者可通过增加库存来获取未来价格上涨的收益,这就导致库存无法直接反映供需关系。而对于原油而言,其作为液体,必须在储油罐等容器中进行储存,存储成本相对较高,这意味着套利空间较小,投机属性也就相对较弱。因此,原油库存可以更加直接地反映供需平衡变动,库存下行意味着供不应求,库存上行则意味着供过于求。从数据上来看,原油及石油产品商业库存与油价走势在趋势上持续呈现负相关性,因此库存数据可帮助我们高频判断供需平衡变化,进而判断油价走势。




2.2 交易属性


2.2.1 期货投资者情绪


原油具备成熟的期货交易体系,可通过原油期货多空持仓比来衡量投资者情绪强弱。原油的投资属性使得其价格会受到投资者情绪等交易因素的影响。WTI原油期货的非商业持仓变化反映了投资者对原油后续的走势判断,我们将多头持仓与空头持仓的比值作为多空持仓比指标,由下图可见,该指标与原油价格相关性较强。



2.2.2 通胀预期


原油被称为“通胀之母”,美国通胀走势与油价关系密切。原油产业链条很长,深入到衣食住行的方方面面,其价格变化一方面直接影响CPI能源分项,另一方面也会间接带来服装等产品的价格上涨。从数据上亦可发现,美国CPI同比与原油价格同比之间相关性明显。下图中,我们展示的是布伦特原油价格同比增速,主要由于WTI原油价格在2020年初出现了负值,不方便计算同比增速。



TIPS隐含通胀预期可视为投资者对未来通胀的预期,相对原油价格走势具有一定领先性。国债的名义收益率可以被拆分为实际收益率和通胀预期,而通胀保护债券(TIPS)的本金会根据通胀率进行调整,其收益率可视为实际收益率。因此,国债收益率与TIPS收益率之差,就可视为投资者对未来通胀的预期。而上文中已经说明,原油价格变动对通胀影响较大,因此TIPS隐含通胀预期理应与油价存在密切关系。由下图可见,隐含通胀预期指标(10年期美债收益率与10年期TIPS收益率之差)与油价走势基本相同,且拐点处往往具有一定领先性,可帮助我们前瞻判断油价变化。此处,由于隐含通胀预期也是投资者交易得到的,因此我们将其归类在原油的交易属性维度。



2.3 政治属性


当发生局部冲突等风险事件时,易对原油供需造成冲击,从而对油价产生影响。阿富汗战争等地缘政治冲突,以及金融危机等全球风险事件,均会对原油的供需预期造成明显冲击,从而对油价产生影响。以标普500 VIX指数作为全球宏观风险的代理指标,可以发现,当风险较高时,油价往往表现较弱,而风险较低时,油价则更倾向于上行。



2.4 计价机制


原油作为美元计价的大宗商品,其价格与美元指数呈负相关关系。原油以美元作为计价货币,这意味着当美元购买力提升时,原油价格就会倾向于降低。由下图可见,美元指数与原油价格呈现稳定负相关关系。




2.5 小结


根据上文梳理,我们分别从原油的商品属性、交易属性、政治属性及计价机制四个角度出发,共计筛选出12项指标,用以判断油价走势。





03

原油景气指数构建



此前研究中,我们在进行行业景气指数构建时,往往是选取一系列与行业景气相关的指标,通过主成分分析法合成构建最终的行业景气指数,根据指数的边际变化方向进行择时。此类方法对于行业逻辑相对简单、分指标走势一致性强的行业来说,均实现了不错的效果。


但是,原油影响因素众多,且各分项指标间走势的一致性较差,按照前述做法可能会导致模型稳定性不足。做一个简单的测试,将各项指标简单合成后(先对四大维度内分指标等权,再维度间等权),在景气指数边际向上时买入原油,否则空仓,在此策略下,虽然也能够有不错的择时效果,但明显可见指标走势稳定性较弱,观点切换较为频繁。


因此,我们考虑构建具备均值回复特性的景气指数,根据指数最新值相对历史中枢值的位置进行择时,这样就可以过滤指标短期波动的影响,实现更稳健的择时效果。在此做法下,指标内涵实际上类似于PMI,中枢值以上为景气扩张,而中枢值以下为景气收缩。


第一步,滤除长期趋势以获得平稳序列。要使得指标最新值与历史中枢值的比较有意义,就需要指标中枢值随时间保持不变,也即需要指标是平稳时间序列。因此,我们首先对入选指标做一次HP滤波以去除长期趋势,确保各分指标的平稳性。以美元指数为例,去趋势前其2011年后走势明显长期向上,而去趋势后则基本围绕0轴波动。ADF检验结果也显示,去趋势前美元指数序列非平稳,而去趋势后变为平稳序列。



第二步,细分维度指标合成后,减去历史中位数以使得各项分指标围绕0轴波动。我们首先对需求及投资者预期两个维度的分指标进行等权合成,得到各个维度的代理指标。随后,考虑到VIX指数等数据容易存在极端值,与均值相比,中位数更适宜作为序列历史中枢水平的代表。因此,我们再将各维度分指标减去其历史中位数,得到围绕0轴波动的指标组。



第三步,等权加总得到最终的原油景气指数。我们将需求、库存等五项分指标等权加总,得到最终的原油景气指数。该指数位于0轴以上时表示当前原油景气度高于历史中枢水平,位于0轴以下时则表示低于历史中枢水平。由下图可见,我们构建得到的原油景气指数对原油价格具有较强指示意义,当指数大于0时,原油大概率处于上行趋势中,而当指数小于0时,原油则大概率处于下行趋势中。




04

择时策略构建


4.1 原油期货


依据原油景气指数对布伦特原油期货进行择时,可获取显著超额收益。由于美国制造业PMI一般在每月月初2号发布,为防止使用未来数据,我们每月3号盘中更新模型,若景气指数在0轴以上,则以3号收盘价配置布伦特原油期货,否则空仓。在2008年2月至2023年9月的回测区间内,择时策略收益675%,同期布伦特原油期货收益仅5%。同时,择时策略最大回撤32%,而布伦特原油期货最大回撤达87%,在风险控制上的表现也更加优秀。



另外,虽然我们的策略主要观察景气指数是否位于0轴以上,但指标的边际变化本身也具有意义,我们分“0轴以下+边际上行”、“0轴以上+边际上行”、“0轴以上+边际下行”、“0轴以下+边际下行”四类组合状态分别进行回测。


逻辑上,这四类状态应分别对应原油价格走势的底部拐点、上行趋势、顶部拐点、下行趋势阶段。实际回测结果也支持这一先验判断,原油的绝大部分收益均集中在“0轴以上+边际上行”状态下,顶底部拐点附近虽然也有正收益但更不稳定。而从不同组合状态下的月度收益表现上来看,“0轴以上+边际上行”状态下的月均收益最高,可达2.6%。另外,指标边际上行时,月度胜率整体较高,均可达58%左右。





需要注意的是,由于我们在指标构建过程中进行了滤波处理,每新增一个月的数据后,指标走势实际上会有一定差异,图23中所展示的是每期的景气指数最新的时点值。而在进行边际走势判断时,更应结合全部已知信息,因此我们判断的是基于最新可得数据计算得到的指标边际走势。因此,图25-28中展示的不同状态下的开仓时点与图23所示略有差异。


4.2 石油石化行业


石油石化为典型的上游资源行业,其业绩表现与油价走势密切相关。由下图可见,申万石油石化行业营收及净利润增速均与原油价格增速具有明显相关性,因此对油价的判断也应可应用于对石油石化行业股价相对强弱的判断。



原油景气指数对石油石化行业亦具备择时能力。当指数大于0时,认为原油景气度处于较高水平,此时配置申万石油石化指数,否则配置Wind全A指数。在2008年2月至2023年9月的回测区间内,策略实现收益77%,同期石油石化指数收益-48%,Wind全A指数收益40%。




不同指标状态下,石油石化行业指数的表现与原油期货类似。整体上,“0轴以上+边际上行”状态下表现最优,“0轴以下+边际下行”状态下表现最差,其余两种状态则与基准基本相当。





05

总结



原油同时具备商品、交易、政治三重属性。原油首先是一类大宗商品,其价格走势会受到供需平衡关系的影响。其次,原油具备成熟的期货交易体系,这意味着投资者情绪等交易面因素也会对原油价格造成影响。此外,原油对现代工业意义重大,而全球原油产量集中在中东等地,这使得原油同时具备政治属性,历史上多次成为地缘政治博弈的工具。最后,从计价机制上,由于原油以美元作为计价货币,美元指数的涨跌也会对原油价格造成影响。


综合构建原油景气指数以预判油价走势。基于原油的三大属性,我们分别从需求、库存、投资者预期、宏观风险水平、计价机制几个维度筛选得到12项指标,构成原油景气指标组。由于这些指标短期走势一致性相对较弱,若简单加总,基于综合指标边际变化进行择时,稳定性略显不足。因此,我们考虑构建具备均值回复特性的景气指数,根据指数最新值相对历史中枢值的位置进行择时,这样就可以过滤指标短期波动的影响,实现更稳健的择时效果。在此做法下,指标内涵实际上类似于PMI,中枢值以上为景气扩张,而中枢值以下为景气收缩。


原油景气指数对原油期货及石油石化行业指数均具备较优的择时能力。当指数位于0轴以上时,表明原油景气度高于历史中枢水平,此状态下配置布伦特原油期货,在2008年2月至2023年9月的回测区间内,择时策略收益675%,同期布伦特原油期货收益仅5%。而若在指数位于0轴以上时配置申万石油石化指数,其余状态下配置Wind全A指数,在2008年2月至2023年9月的回测区间内,择时策略实现收益77%,同期石油石化指数收益-48%,Wind全A指数收益40%。此外,指标的边际走势亦有意义,择时策略的大部分收益都集中在“0轴以上+边际上行”组合状态下。



06

风险提示



1、本文中的模型及统计结果均基于历史数据统计得到,历史数据不代表未来。


2、平滑参数等超参数设定对模型结果存在一定影响。


3、本报告不涉及证券投资基金评价业务,不涉及对基金产品的推荐,亦不涉及对任何基金持仓股票的推荐。


报告作者:

陈奥林 从业证书编号  S1230523040002

徐浩天 从业证书编号  S1230123060024

详细报告请查看20230928发布的浙商证券金融工程深度报告《原油:量化框架与实战操作》

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