量化专题报告：橡胶跨境套利实证研究（上篇）

期货研究报告|量化专题报告2024-06-24 橡胶跨境套利实证研究（上篇） 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 李光庭 0755-23887993 liguangting@htfc.com从业资格号：F03108562 麦锐聪 0755-23887993 mairuicong@htfc.com从业资格号：F03130381 黄煦然 0755-23887993 huangxuran@htfc.com从业资格号：F03130959 投资咨询业务资格： 证监许可【2011】1289号 摘要 天然橡胶，作为关键的农产品和工业原料，在全球交通运输、工业制品和消费品等多个领域扮演着不可或缺的角色。自2019年上海国际能源交易中心推�20号胶期货合约以来，市场规模和境外交易者参与度均有显著提升。 本文选取日本东京商品交易所（JPX）的天然橡胶期货RSS3和上海国际能源交易中心（INE）的20号胶期货NR作为研究对象，基于跨境市场的实际交易数据，通过大量的统计学实证研究，深入分析并验证了两个市场价格间的长期稳定均衡关系，得以挖掘�在价差偏离合理区间时产生的套利机会。 报告分为上下两篇，上篇首先概述了国内外橡胶市场的现状，随后细致阐述了数据处理的关键步骤和方法。在实证研究部分，报告逐步检验了JPX橡胶与INE橡胶之间的线性相关性、交叉相关性、超额相关性及其对称性，为套利交易的可行性提供了坚实的理论支撑。下篇将进一步探讨两种橡胶期货之间的协整关系，验证长期均衡模型的有效性，并据此设计�一套稳健的统计套利交易策略。 通过本文，投资者可以更好地理解橡胶期货市场的跨境套利潜力。 请仔细阅读本报告最后一页的免责声明 目录 摘要1 背景介绍3 ■橡胶市场概述3 数据处理5 ■交易标的合约选择5 ■交易时刻统一6 ■交易日统一6 ■计价方式统一6 实证研究8 ■线性相关性8 ■交叉相关性9 ■超额相关性12 结论17 附录18 参考文献20 图表 图1:JPX天然橡胶成交持仓统计丨单位：手4 图2:INE20号胶成交持仓统计丨单位：手4 图3:JPX橡胶复权处理丨单位：日元/KG5 图4:INE橡胶复权处理丨单位：元/吨5 图5:JPX&INE价格丨单位：日元/KG&日元/吨8 图6:JPX&INE收益率丨单位：%8 图7:JPX&INE交叉相关性丨单位：无9 图8:JPX&INEDCCA分析丨单位：无11 图9:动态窗口下的超额相关性丨单位：无14 图10:动态窗口下的超额相关性的对称性丨单位：无16 表1:JPX与INE历史交易情况丨单位：无3 表2:收益率序列描述性统计丨单位：无7 表3:超额相关性丨单位：无13 表4:超额相关性的对称性检验丨单位：无15 表5:JPX橡胶期货合约信息丨单位：无18 表6:INE橡胶期货合约信息丨单位：无19 背景介绍 ■橡胶市场概述 天然橡胶既是与粮、棉、油并列的重要农产品，又是与石油、钢铁、煤炭齐名的世界四大工业原料之一，是国防和工业建设中不可或缺的重要战略资源，在交通运输、工业制品和消费品等多个领域均有着广泛的应用。 国际市场：作为重要的大众商品，国际上开展天然橡胶期货交易的主要交易所有日本东京商品交易所（TOCOM）、新加坡交易所（SGX）、泰国期货交易所（TFEX）和印度国家大宗商品交易所（NMCE），四家交易所均开展烟胶片（RSS）期货交易；开展20号胶期货交易的有新加坡交易所（SGX）和日本东京商品交易所（TOCOM），目前SGX的20号胶期货是全球20号胶定价的主要参考标准，TOCOM的交易更集中在烟胶片（RSS）而不是20号胶（TSR）合约上。 国内市场：我国上海期货交易所（SHFE）自1993年上市了天然橡胶（RU）后，上 海国际能源交易中心（INE）又于2019年8月正式上市了国际化品种20号胶期货，采用“净价交易、保税交割、国际平台、人民币计价”的交易模式，作为境内特定品种，全面引入境外交易者参与。 在综合考量交易权限、市场活跃程度以及潜在套利空间后，我们选择日本东京商品交易所（隶属JPX集团，下文统一以JPX标识）的天然橡胶和上海国际能源交易中心（下文统一以INE标识）的20号胶期货合约做配对，挖掘跨市场的统计套利机会。合约信息详见附录。 表1:JPX与INE历史交易情况丨单位：无 累计成交（万手） 累计成交金额（万亿日元/万亿元） 最高单日成交 （万手） 最高单日成交金额最高单日持仓（万 （亿日元/亿元）手） 2.45 399.753.63 JPX.RSS3 912.74 9.30 (2016-11-30) (2017-01-31)(2018-07-31) 37.28 424.4216.44 INE.NR 5732.93 6.17 (2023-09-08) (2024-03-18)(2023-10-25) 数据来源：Wind，华泰期货研究院 注：数据从各自上市开始统计，截止至2024-06-07 图1:JPX天然橡胶成交持仓统计丨单位：手 数据来源：Wind,华泰期货研究院 图2:INE20号胶成交持仓统计丨单位：手 数据来源：Wind,华泰期货研究院 数据处理 JPX上市的橡胶期货合约标的为天然橡胶，INE上市的橡胶期货合约标的为20号胶，此外二者的交割方式均为实物交割，尽管两者标的并不完全一致，但我们认为由于橡胶本身的普遍价值性，两者之间应存在一定的相关性以及交易机会，后文我们将通过统计方法严谨论述。但在讨论两者相关性之前，我们首先想要重点强调以下几方面数据处理的细节。 ■交易标的合约选择 我们选择“主力合约”作为代表。由于JPX与INE橡胶合约的最后交易日以及流动性分布情况并不完全一致（后文将详细介绍），很难使用同一期限的JPX与INE合约做对比，为了贴近真实交易，我们构建了JPX与INE的主力合约价格序列。尽管同一时刻JPX与INE的主力合约到期期限并不保证相同，但我们认为作为流动性最好、交投氛围最活跃的主力合约，都充分反映了全球橡胶相关的各类型信息。因此，基 于两者的主力合约进行统计测算以及构建策略是可行的。 为解决主力合约切换时引起的跳价问题，我们采用同样的后复权方法对JPX与INE主力合约价格序列进行复权处理。 图3:JPX橡胶复权处理丨单位：日元/kg图4:INE橡胶复权处理丨单位：元/吨 数据来源：Wind,华泰期货研究院数据来源：Wind,华泰期货研究院 ■交易时刻统一 我们选取北京时间14:15的期货合约价格。由于JPX与INE橡胶合约的交易时间段并不完全一致。JPX的交易时间为09::00～15:15，16:30～19:00（东京时间），INE的交易时间为09:00-10:15、10:30-11:30和13:30-15:00，21:00-23:00（北京时间）。 考虑到两者间存在一小时的时差，同时JPX成交量主要分布在每日的下午收盘时刻。因此我们使用JPX橡胶15:15（东京时间）时刻收盘价，与INE橡胶14:15（北京时间）时刻收盘价进行后续分析，以保证使用的数据在现实层面是时刻一致的。 ■交易日统一 我们使用两者交易日的交集。由于日本与中国节假日存在错位，考虑到长假内橡胶价格可能产生剧烈波动，我们使用了两者的交集时段，避免�现一方开市，另一方休市的情况。 ■计价方式统一 我们使用CNYJPY.FX对原始价格做处理。JPX橡胶期货以日元计价，INE橡胶以人民币计价，两者之间存在汇率上的差异。长期来看，两者价格将不可避免的受到汇率变化的影响。我们使用CNYJPY.FX对价格做了统一处理。 经过一系列数据处理后，我们得到了2019-08至2024-06（NR上市至今的交易日交集）同一时刻的JPX与INE复权后的收盘价价格序列，收益率则可用收盘价的对数之差表示： ��=ln��−ln��−1 JPX与INE收益率序列的均值都非常接近于0，对比标准差而言非常小；偏度和超额峰度都显示收益率分布与正态分布不同，Jarque-Bera统计量在1%的显著性水平下拒绝原假设，也印证了二者收益率序列不符合正态分布。 表2:收益率序列描述性统计丨单位：无 ��𝑁���𝑃� �� 均值（%）0.0010.043 最大值（%）7.6497.886 最小值（%）-8.603-10.478 标准差（%）1.6591.755 偏度-0.271-0.313 超额峰度2.993.96 Jarque-Bera统计量 421.87∗∗∗(0.00) 733∗∗∗(0.00) 数据来源：Wind,华泰期货研究院 实证研究 统计套利的原理在于挖掘两种商品之间的价差关系，若当前价差关系对比历史均值偏差较大时，产生套利机会。逻辑并不复杂，能盈利的关键在于： （1）价格序列高度相关，即使在市场动荡时期仍能保持同步性； （2）同涨同跌，相关关系保持长期稳定； （3）满足长期协整关系，才能保证价差终将均值回归 接下来的部分我们将用统计检验的方式逐一剖析JPX橡胶与INE橡胶之间的关系。 ■线性相关性 从图5图6可以很直观地看🎧，经过复权处理后的JPX橡胶与INE橡胶收盘价整体趋势一致，具有很高的相关性。经测算，从品种上市至今，经过汇率换算处理后的二者主力合约日度收益率的相关系数达到0.715。 图5:JPX&INE价格丨单位：日元/kg&日元/吨图6:JPX&INE收益率丨单位：% 数据来源：Wind,华泰期货研究院数据来源：Wind,华泰期货研究院 通过Pearson相关系数，我们初步判断�JPX橡胶与INE橡胶收益率之间存在高度正相关的线性关系，为跨市场套利的可能奠定了基础。接下来我们进行更深入的统计检验和显著性验证，评估二者之间是否存在长期协整关系，并以此衡量套利关系 的稳定性。 ■交叉相关性 定性判断：我们参考Podobnik(2009)提�的统计量���(�)，来检测JPX橡胶与INE橡胶两个时间序列在不同滞后期下的交叉相关性的显著性，帮助识别是否存在长期的均衡关系。 ���(�)统计量考虑了收益率变动的幅度大小，并对时间序列的平方和进行加权求和，最后通过与卡方分布的统计值比较大小来判断交叉相关性是否显著。不同滞后期的选择可以帮助排除短期波动和偶然性的影响，若在多个滞后期上结果均显著则说明二者价格波动之间存在长期显著的交叉相关性。 具体计算公式如下： ��2 �� ��=�2∑� �−� �=1 ∑�����−� ��=�=�+1 ∑� �=1�=1 �2∑� � �2 � 其中��代表INE橡胶的日度收益率序列，��代表JPX橡胶的日度收益率序列。 从图7的���(�)结果可以看🎧，在不同滞后期m的设定下，统计值均远高于95%置信区间下卡方分布的统计值，证明了JPX橡胶与INE橡胶之间长期显著的交叉相关性的存在。 图7:JPX&INE交叉相关性丨单位：无 数据来源：Wind,华泰期货研究院 定量判断：我们参考Podobnik和Stanley(2008)提�的去趋势交叉相关分析方法 （DCCA）来进一步考虑非线性相关性和长期依赖性，定量判断二者之间的交叉相关性在各个时间尺度上的显著性。具体的分析步骤如下： Step1:构建累计均值偏离量的时间序列； ��= � ∑(��−�̅) �=1 ��= � ∑(��−�̅) �=1 其中�̅代表INE橡胶收益率均值，�̅代表JPX橡胶收益率均值。 Step2:将偏离量序列平均分成��个非重叠的样本，每个样本的长度为�。由于�可能不是�的倍数，因此在偏离量序列的末端可能会有一部分剩余。为了避免忽略这部分数据，从每个偏离量序列的末端开始重复相同的过程，倒序取数，从而获得2∗��个非重叠的片段；