基本面量化系列之一：铝价历史波动归因分析

期货研究报告|量化专题报告2023-03-31 基本面量化系列之一：铝价历史波动归因分析 研究院量化组 研究员 高天越 0755-23887993 gaotianyue@htfc.com从业资格号：F3055799投资咨询号：Z0016156 联系人 李逸资 0755-23887993 liyizi@htfc.com 从业资格号：F03105861 研究院有色金属组 联系人 穆浅若 021-60827969 muqianruo@htfc.com从业资格号：F03087416 投资咨询业务资格： 证监许可【2011】1289号 摘要 本文作为基本面量化系列文章的第一篇，选取铝为研究品种，回顾了近年来铝主力期货合约价格的波动行情，从近三年铝价走势来看，影响铝价波动的因素复杂且多变，本文先介绍了完整的产业链结构和上下游之间的逻辑关系，从产业层面给�了每段波动的归因解释，然后基于基本面逻辑，试图从量化角度探寻各类基本面因子在不同的历史时间段对于铝价的波动影响重要性变化，挖掘铝市场值得更多关注的重点，以期对未来铝价走势有更全面且完善的把握。 我们基于上下游关系选取因子并进行特征工程处理，通过量化模型XGBoost分析�在（1）不同的历史时间段下，会影响铝价波动的因子的重要性截面排名，以及（2）重点关注因子在时序上的重要性排序变化。 旨在为系列后续关于如何验证因子有效性、如何根据因子建模并生成多空信号从而构建交易策略奠定背景知识基础。 核心观点 自2022年下半年以来，国内铝价呈现反复震荡走势，难以形成单边趋势性行情，主要是由于高温天气影响，电力供应形式严峻，铝厂减产规模扩大，加上年初枯水期的影响，停产影响扩大，供应降低；但同时需求端表现也相对不佳，叠加宏观面的双重压制，导致铝价一直在17000元/吨至20000元/吨区间内宽幅震荡； 而在2020-2022年期间，国内铝价经历了大跌->拉升->大跌的经典三部曲行情， 从产业角度分析，一开始是受海内外疫情影响，铝价急剧走跌，最低下探至11000元/吨左右；疫情逐步稳定后外加双碳目标的提🎧，再叠加新冠疫情散发干扰企业生产、全国范围内缺煤少电拉升电解铝生产成本、几内亚政变引起市场对矿端担忧等主要因素影响下，国内铝价一路飙升至上市以来的新高；再后来由于发改委表态依法干预煤价，在“煤电铝”联动下，煤价腰斩带动铝价直线跳水，累计下跌超6000元 /吨。 从量化角度，通过滚动训练XGBoost模型，发现从2020年至今成本端因子是对铝价波动影响最大的大类因子，而从2022年至今，除了受到成本端的影响，同时接收到了现货价以及利润的波动，共同铸造了铝价宽幅震荡的现状。 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明 目录 摘要1 核心观点1 铝价历史波动归因分析4 ■近期走势4 ■历史回顾4 ■产业链分析6 ■因子选取及数据处理9 ■模型训练及因子重要性分析13 ■因子排名历史变化17 ■总结20 图表 图1:2022年至今铝价走势丨单位：元/吨4 图2:2020年至2022年铝价走势丨单位：元/吨5 图3:SHFE&LME铝锭价格丨单位：元（美元）/吨5 图4:SHFE&LME铝锭价格同比增长率丨单位：%5 图5:LME铝升贴水丨单位：美元/吨6 图6:国内铝升贴水丨单位：元/吨6 图7:铝的产业链图示丨单位：无6 图8:国产铝矿月度产量丨单位：万吨7 图9:铝土矿进口量丨单位：吨7 图10:国内外氧化铝价格丨单位：元/吨7 图11:电解铝及氧化铝价格丨单位：元/吨7 图12:国内铝锭库存丨单位：万吨8 图13:LME铝季节性库存丨单位：吨8 图14:电解铝成本细分项丨单位：无8 图15:电解铝生产成本丨单位：%9 图16:电解铝利润丨单位：元/吨9 图17:全样本因子GAIN得分丨单位：无14 图18:全样本因子COVER得分丨单位：无14 图19:2022年以来因子GAIN得分丨单位：无15 图20:2022年以来因子COVER得分丨单位：无15 图21:全样本因子重要性排序丨单位：无16 图22:2022年至今因子重要性排序丨单位：无16 图23:几内亚铝矿重要性历史排名丨单位：无17 图24:氧化铝重要性历史排名丨单位：无17 图25:阳极平均价重要性历史排名丨单位：无18 图26:电力成本重要性历史排名丨单位：无18 图27:总成本SMM重要性历史排名丨单位：无18 图28:铝现货价重要性历史排名丨单位：无19 图29:利润HT重要性历史排名丨单位：无19 表1:月频数据梳理丨单位：无9 表2:周频数据梳理丨单位：无10 表3:日频数据梳理（上）丨单位：无11 表4:日频数据梳理（下）丨单位：无12 铝价历史波动归因分析 ■近期走势 自2022年7月至今，铝价在17000元/吨至20000元/吨区间内宽幅震荡，难以形成单边趋势性行情。从基本面角度来看，虽然自去年下半年起因国内持续高温天气影响，四川、重庆、河南多地铝企收到通知进行错峰用电，电力供应形式严峻，铝厂减产规模逐步扩大，加之今年年初贵州、云南受枯水期影响，生产扰动增加，停产影响扩大，供应端压力�现阶段性减少。但需求端表现相对不佳，叠加宏观面的双重压制下，国内铝价呈现反复震荡走势。 图1:2022年至今铝价走势丨单位：元/吨 数据来源：同花顺，华泰期货研究院 ■历史回顾 如果我们将目光再往前移两年，铝价在2020-2022年期间经历了大跌->拉升->大跌的经典三部曲行情。从产业角度分析，2020年春节过后，受海内外疫情影响，铝价急剧走跌，最低下探至11000元/吨左右。后随着国内疫情逐步稳定、各国利好 政策及市场需求预期重启，铝价逐渐上涨。在2020年9月22日，习近平总书记在联合国大会上表示：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，争取在2060年前实现碳中和。”自双碳 目标提�后，能耗双控成为2021年以来影响国内乃至全球电解铝供应的关键词。叠加新冠疫情散发干扰企业生产、全国范围内缺煤少电拉升电解铝生产成本、几内亚政变引起市场对矿端担忧等主要因素影响下，国内电解铝价格在减产和成本的双重推动下，于2021年10月中旬逼近25000元/吨关口，现货价格刷新15年以来新 高的同时，沪铝也刷新上市以来新高。后由于发改委表态依法干预煤价，在“煤电铝”联动下，煤价腰斩带动铝价直线跳水，累计下跌超6000元/吨，在10月末跌破20000 元/吨关口后，最低逼近18000元/吨关口。 图2:2020年至2022年铝价走势丨单位：元/吨 数据来源：同花顺，华泰期货研究院 从近三年铝价走势来看，影响铝价波动的因素复杂且多变，本文将主要从量化角度探寻各类基本面因子在不同的历史时间段对于铝价的波动影响重要性变化，挖掘铝市场值得更多关注的重点，以期对未来铝价走势有更全面且完善的把握。 图3:SHFE&LME铝锭价格丨单位：元（美元）/吨图4:SHFE&LME铝锭价格同比增长率丨单位：% 数据来源：SMM华泰期货研究院数据来源：SMM华泰期货研究院 图5:LME铝升贴水丨单位：美元/吨图6:国内铝升贴水丨单位：元/吨 数据来源：SMM华泰期货研究院数据来源：SMM华泰期货研究院 ■产业链分析 铝的产业链主要由矿产冶炼、金属加工和终端消费三个环节组成，具有生产原料单一、生产工艺单一两大特征。铝土矿几乎是生产氧化铝的唯一原料，全球90%以上铝土矿都是通过节能，短流程的拜耳法转化为粉末状的氧化铝，而氧化铝也是生产电解铝的唯一原材料，一般用高温熔盐电解工艺生产为电解铝。再之后通过挤压、延压等形式加工成铝棒，铝杆等，并进一步被加工成铝型材，铝线，压铸件等材料，进入到终端消费。常被运用于建筑、交通运输、电力电气、机械设备、耐用消费品和包装等行业。终端消费所产生的废铝会被处理形成再生铝，从而得到二次利用。目前已经形成了一个完整的产业系统：铝土矿——氧化铝——电解铝——铝加工——铝应用——再生铝。因此，从全铝完整产业链的视角来看，电解铝处于产业链中游的位置。 图7:铝的产业链图示丨单位：无 数据来源：SMM华泰期货研究院 铝产业链中的每个环节都拥有其特点，这对从基本面角度分析铝价波动情况有重要意义，也对后续我们选取因子量化分析铝市场情况有参考价值。 从上游来看，矿产冶炼环节主要涉及铝土矿的采掘、选矿和提炼等过程，其中铝土矿的产地、品质、开采成本等因素都对铝土矿供给量有所影响。虽然中国的铝土矿年产量超过8000万吨，但储量仅占世界储量的3.1%，主要集中在贵州、山西、广西与河南等省区内，且矿石类型以一水硬铝石型为主，加工难度较大。而我国又是氧化铝第一生产大国，对矿石的需求量大，因此我国铝土矿进口量逐年上升，对外依赖度达到60%以上，主要从几内亚、澳大利亚和印度尼西亚进口铝土矿以补充国内需求。因此海外铝土矿供应国本身的经济政治环境和投资企业的生产动态，都会影响铝土矿的供应，从而牵动铝的行情。像2021年9月初，几内亚突发政变，就引起全世界对几内亚铝土矿会不会断供，矿山开发项目是否受到影响产生担忧，刺激国内铝价一路抬升。铝土矿开采�来后，会加工成氧化铝，考虑到氧化铝是生产电解铝的唯一原料，氧化铝价格及供需情况对电解铝价格在一定程度上也存在关联。 图8:国产铝矿月度产量丨单位：万吨图9:铝土矿进口量丨单位：吨 数据来源：SMM华泰期货研究院数据来源：SMM华泰期货研究院 图10:国内外氧化铝价格丨单位：元/吨图11:电解铝及氧化铝价格丨单位：元/吨 数据来源：SMM华泰期货研究院数据来源：SMM华泰期货研究院 中游电解铝方面，电解铝自身供应数据、海内外库存情况和现货交易情况等都对电解铝市场价格和交易情绪有关。下游消费端则主要看加工端开工及订单情况以及终端建筑业、新能源汽车等大量应用铝的行业发展趋势。除了产业链的供需关系外，产业政策的调整或者国内外突发状况和宏观面波动，也会在一定程度上影响铝的行情走势。 图12:国内铝锭库存丨单位：万吨图13:LME铝季节性库存丨单位：吨 数据来源：SMM华泰期货研究院数据来源：SMM华泰期货研究院 此外，在电解铝成本方面，生产1吨电解铝平均需要消耗约1.93吨氧化铝、13500度电力，所需辅料包括0.5吨预焙阳极、50kg冰晶石和27kg干法氟化铝等。其中成本占比最大的部分为氧化铝、电力、预焙阳极，约分别占总成本的35%、35%、15%左右。由于电解铝属于高耗能，高碳排放量行业，因此与之相关的政策也对电解铝价格有一定影响。 图14:电解铝成本细分项丨单位：无 数据来源：SMM，华泰期货研究院 图15:电解铝生产成本丨单位：%图16:电解铝利润丨单位：元/吨 数据来源：SMM华泰期货研究院数据来源：SMM华泰期货研究院 ■因子选取及数据处理 基于对铝产业基本面逻辑和供需结构的研究，并结合有效数据源相关情况，我们从库存、基差、市场情绪、成本、利润、进�口、加工、终端消费等方面，共选取了11大类的因子，详见表1234。其中产业链上游和中游的相关数据更新频率较高，多为日频或周频，而下游终端消费的主流数据目前仅能做到月频更新。 表1:月频数据梳理丨单位：无 指标类型 指标名称 更新频率 起始日期 成本 电解铝冶炼成本分省数据 月频 2017/1/1 电网工程投资额 月频 1998/7/1 房地产施工/竣工面积 月频 1998/7/1 建筑用铝 月频 2018/12/31 终端消费 交通用铝 月频 2018/12/31 耐用品用铝 月频 2008/12/31 行业不同铝材月度PMI 月频 2018/6/30 数据来源：SMM华泰期货研究院 �于后续构建模型以及研发策略的考虑，我们希望能根据选用的基本面因子构建�时效性更高、对波动更敏感的预测模型，能够更及时地捕捉到市场上的风吹草动，策略层面也能根据模型的预测结果及时调整仓位，而不至于因为模型只能给月频的预测而错失盈利机会甚至是没及时调整多空方向而引起重大损失。