行业轮动系列报告之五：大炼化主题域景气研究：燃料型炼化与油服

2023年2月17日 金融工程 大炼化主题域景气研究：燃料型炼化与油服 ——行业轮动系列报告之五 要点 按照分域建模的思想，我们对石化产业链中的油气开采、炼油、油服行业进行景气建模。结合产业链上业务相关性与股价波动相关性，我们基于中信行业分类进行了研究对象重组，将石油开采同炼油合并为燃料型炼化行业，油服工程同油气装备合并为油服行业——以上两个合并后的行业是本报告的景气研究对象。本报告重点回答三个问题： 燃料型炼化行业业绩驱动因素及预测模型 根据一桶原油完全炼化产物的最终形态及其质量分数占比（收率），我们构建了综合产量因子、综合价格因子及光大金工燃料型炼化行业盈利指数（裂解价差），可以实现对行业盈利水平实时跟踪。结合原油运输加工周期，考虑滞后期的成本因子能明显提高业绩预测准确度。 以考虑营业税影响的成本可变模型，我们预测燃料型炼化行业22Q4单季度利润同比增速约2%，23年1月利润同比增速约3%。主要原因是综合产品价格、原油成本变化的影响大致相当。由于行业内主要公司“三桶油”业绩占比极高，该预测亦可作为“三桶油”的整体业绩增速预测。 燃料型炼化行业配置信号：油价同比上行+裂解价差上行+边际库存正收益 燃料型炼化行业的生意模式是赚取裂解价差加工费，但由于生意模式天然存在库存要求，在油价下行周期，公司相当于高位买原油、低位卖成品油，加工费收益易被库存油价下跌吞噬。同理在油价上行周期，公司相当于不断低买原油、高卖成品油，库存期间的油价上涨为公司增厚利润。因此我们认为，油价 上涨的大环境、裂解价差环比上行、油价>3月前油价带来库存收益时，投资者容易对行业前景进行乐观展望。回测发现该信号择时效果明显。截至2023年2 月，我们观察到1月油价出现同比小幅下跌且油价低于3个月前，1月裂解价差环比小幅下降，暂不满足配置信号。 油服工程、油气装备配置信号：关注油价同比上行+新钻井同比上行 从生意模式看，油服行业的订单变化直接取决于开采行业的资本支出/扩大产能的意愿，受现金储备不足和上轮下行周期带来的经营保守心态影响，扩产行为往往发生在油价进入上涨周期之后。由于暂未找到国内油服公司的相关高频经营指标，我们以美国新钻井数作为代理指标进行观察，历史经验来看扩产行为的确滞后于油价上涨数月。因此我们以油价同比上行大环境、新钻井同比上行的明确扩产信号，作为油服行业配置信号。截至2023年2月，可观测的新钻井仍呈较高同比增长，若后续油价小幅反弹，油服行业有望满足配置信号。 风险分析：报告结果均基于模型及历史数据，模型存在失效的风险，历史数据存在不被重复验证的可能。 作者分析师：祁嫣然 执业证书编号：S0930521070001010-56513031 qiyanran@ebscn.com 分析师：宋朝攀 执业证书编号：S0930522030002010-56513042 songchaopan@ebscn.com 相关研报 《行业景气度研究框架暨煤炭行业景气度研究 ——行业轮动系列报告之一》（2022-06-07） 《畜牧业景气度研究：猪周期下看起伏——行业轮动系列报告之二》（2022-06-13） 《大基建主题域景气研究：钢铁何时迎来配置时机——行业轮动系列报告之三》（2022-09-09） 《大基建主题域景气研究：结构材料与建筑工程——行业轮动系列报告之四》（2022-11-20） 目录 引言4 1、燃料型炼化景气度模型6 1.1、一桶原油的完全炼化6 1.2、燃料型炼化业绩景气度模型8 1.2.1、产销因子8 1.2.2、价格因子9 1.2.3、成本因子10 1.2.4、考虑营业税作用下的生产成本可变模型11 1.2.5、燃料型炼化行业业绩预测12 2、策略信号14 2.1、燃料型炼化策略信号14 2.2、油服工程+油气装备行业策略信号16 3、总结18 4、风险分析18 图目录 图1：中信行业一级石油化工、基础化工细分行业4 图2：石化产业链业务范围与行业分类（指数）映射关系4 图3：燃料型炼化行业内“三桶油”单季度业绩占比非常高5 图4：燃料型炼化工艺及各种成品产物收率梳理6 图5：各类成品油统计收率变化7 图6：柴汽油产量比逐年走低7 图7：产销因子9 图8：燃料型炼化行业综合价格变化10 图9：炼化所需原油主要依赖进口10 图10：天然气进口远大于出口10 图11：不含营业税利润比含营业税利润的业绩弹性更大12 图12：燃料型炼化行业单季度营收景气预测效果，R20.813 图13：燃料型炼化行业单季度利润景气预测效果，R20.6513 图14：油价变化对炼油库存收益影响示意14 图15：光大金工燃料型炼化盈利指数15 图16：燃料型炼化行业配置信号历史回测15 图17：燃料型炼化行业景气区间表现与油价对比15 图18：油服工程与油气装备股价波动相关性较高16 图19：新钻井增长周期滞后于油价上涨周期（历史经验为滞后3-4个月）16 图20：油服工程配置信号回测17 图21：油服工程行业股价景气区间滞后于油价上涨17 表目录 表1：石化产业链中信行业指数周收益率相关性统计5 表2：行业统计指标计算各炼化产品收率8 表3：天然气市场价可能不是主要上市公司天然气综合销售价的合适代理变量9 表4：燃料型炼化行业景气度指标体系12 表5：业绩预测模型各回归系数13 表6：燃料型炼化行业配置信号收益统计15 表7：油服工程行业策略信号收益统计17 引言 在行业轮动系列前序报告中，我们对价格敏感型周期行业：煤炭、畜牧、普钢、结构建材进行了覆盖研究。本篇报告主要研究石油化工产业链的业绩景气及估值景气因素。 国民行业、上市公司行业分类、业务范围之间的映射关系 石化产业上下游范围广、细分行业繁多。从上市公司行业分类来看，一级行业石油化工和基础化工与石化产业关系密切，石油化工可以认为处在石化产业链的中上游，基础化工主要以各种石油化工产品为原料，制备更加贴近生产生活的应用产品，可以认为处在石化产业链的中下游。 图1：中信行业一级石油化工、基础化工细分行业图2：石化产业链业务范围与行业分类（指数）映射关系 资料来源：Wind，光大证券研究所，中信行业编制文档资料来源：Wind，光大证券研究所，中信行业编制文档 从石化产业链生产工艺与行业分类的映射关系看，炼化是整个产业链的核心。二级行业石油开采处于炼化上游。按照炼化的主要生产目的、生产单元，可以分为生产成品油为主的燃料型炼化和生产化工产品的化工型炼化。从A股相关公司业务布局来看，普遍的情况是一个大型国有化石化集团以油气开采、燃料型、化工型炼化业务三者之一为主，兼有贸易分销业务，稍小的民营炼化企业则以化工型炼化为主。这种格局的形成与我国2015年才放开民营企业原油进口权、使用权的政策历史路径有关，在此之前民营企业没有独立、廉价的原油供应，因此业务布局以加工进口渣油进行裂化制汽柴油、或承接“两桶油”的渣油再加工为主，随后响应化工产品需求转型一体化炼化，新项目业务布局以芳烃-PX-PTA、裂解制烯烃等化工产品为主。 以中信行业分类为例，我们熟知的大型石化集团如中石油、中海油被分在二级石油开采行业，中海油以石油开采业务为主，中石油兼有油气开采、炼油和销售成品油业务。中石化以炼油和生产化工产品为主，兼有勘探开采、销售业务，因此被分类在三级炼油行业，民营炼化企业主要分布在其他石化行业。 研究对象选择 我们选择中信行业分类下的石油化工行业作为石化产业链景气度观察对象，主要原因是对比申万行业分类，两个分类体系对中国石油这一标的的行业分类不同（中信分类为石油开采，申万分类为炼油化工），以及对化工型为主的民营大炼化企业分类不同（中信分类为其他化工行业，申万分类混合在炼油化工、其他化工两个行业）。结合上市公司在燃料型、化工型的侧重，中信行业分类下行业指数成分公司之间的业务模式区分度更高，有利于准确预测指数业绩变化和寻找估值变化影响因素。 具体地，我们把（二级石油开采+三级炼油行业）的公司合并为“燃料型炼 化”行业，再和二级油服工程行业、三级其他石化并列重组成3个行业景气研究对象，本报告覆盖燃料型炼化、油服行业的景气研究。合并重组的原因有二： 1）使得行业成分股业务相关性更高：燃料型炼化主要公司如中石油、中石 化、中海油的业务结构以油气开采+成品油炼化模式为主；化工型民营炼化企业则被分类在其他石化行业。 2）使得行业间股价波动相关性差异尽可能大：从下表相关性统计来看，石油开采和炼油、石油开采和油服工程的股价波动相关性很高（约0.7），可以认为受到同一景气因素的驱动。石油开采和其他石化的相关性约为0.5，看似数值较高。但考虑到股票间由于beta因素存在的天然相关性，判断相关性高低的基准值并非0。我们统计了同期中信一级行业指数周收益率的相关性，约为0.66，据此标准我们可以判断中信三级其他石化行业的股价影响因素和石油开采、炼油行业明显不同。 表1：石化产业链中信行业指数周收益率相关性统计 炼油 其他石化 油服工程 石油开采 0.69 0.51 0.70 炼油 0.52 0.63 其他石化 0.60 资料来源：Wind，光大证券研究所，统计范围2010年1月8日-2023年1月20日，中信二级石油开采、中信二级油服工程、中信三级炼油、中信三级其他石化行业指数 在我们定义的燃料型炼化行业，由于中石油、中石化、中海油三巨头存在，其业绩占行业业绩比例非常高，使得行业整体业绩增速和三家上市公司的业绩增速较接近。因此对行业业绩增速的建模探索时，我们重点参考了三家大型集团的业务特点。同理，业绩预测的结果，也可以视为是对三家上市公司整体业绩增速的预测。 图3：燃料型炼化行业内“三桶油”单季度业绩占比非常高 资料来源：Wind，光大证券研究所，上市公司2010Q1-2022Q3财报，注：按本报告定义行业指数成分统计，考虑成分进出效应调整，利润总额占比以整体法的绝对值计算，因此存在“三桶油”利润合计绝对值大于行业整体利润绝对值情况 中海油在A股上市后，2021年开始公布季度财务数据，22Q1开始可计算单季度同比业绩增速，季度业绩的可追溯时间较短。虽然中海油生意模式与中石油、中石化不同（如原油价格对于“两桶油”为成本因素，对中海油则是单纯受益因素），但从后文业绩景气度的拟合结果来看，纳入中海油的可追溯时间较短的季度财务数据到样本内并不会使模型预测准确度明显降低。 1、燃料型炼化景气度模型 1.1、一桶原油的完全炼化 原油是多种碳氢化合物为主成分的混合物，兼有硫化物、重金属等杂质。碳氢化合物是原油中对人类价值最大的成分，是炼化过程的核心提取物。 碳氢化合物的命名方法是天干地支法，以有机物的碳链长度进行命名，如甲烷、乙烷、丙烷的碳链长度分别为1-3个。 碳原子只以C-C单化学键连接的碳氢化合物成为烷烃（饱和烃），存在C=C双键的被称为烯烃，存在碳碳三键的被称为炔烃，存在苯环的被称为芳香烃，后三者属于不饱和烃。 天然状态下原油里以烷烃和芳香烃为主，几乎不含烯烃、炔烃。后二者常见于炼化过程中的催化裂化、延迟焦化生产流程，由高分子、长链烷烃在高温高压下断裂生成。燃料型炼化的生产目标是尽量多产高品质汽柴油，不饱和烃的毒性和易氧化性会降低油品质量，因此燃料型炼油厂常用加氢工艺，对反应后产物进行精制，使不饱和烃中的碳键打开形成C-H键和C-C单键。 图4：燃料型炼化工艺及各种成品产物收率梳理 资料来源：产物颜色由亮到暗对应碳链长度增加,各产物收率合计95.6%，小于100%为损耗影响，光大证券研究所根据石油工业出版社《石油炼制工程-第5章原油评价及炼油厂的构成》整理 原油的初次炼化工艺是常减压蒸馏。蒸馏是利用不同碳氢化合物沸点差异，逐步对高温气态原油冷凝液化的过程。一般地，碳链越长、分子式越大的碳氢化合物沸点越高，越不容易气化。常压蒸馏塔底是最先液化、碳链最长、沸点最高的渣油，塔顶是最后液化、沸点最低的轻烃油气。中间馏分按照碳链长度逐渐增加的顺序，分别是石脑油（又称直馏汽油