基础化工行业专题研究：基于VAR模型的原油价格波动影响传导机制研究.pdf

Table_Title 基础化工行业专题研究 基于 VAR模型的原油价格波动影响传导机制研究 2019 年 03 月 22 日 Table_Summary 【 投资要点 】 基于 VAR 模型的化工品价格与原油价格相关性分析。 本文选取了原油产业链中常见的 45 种化工品价格作为被解释变量，原油价格作为解释变量，经过取对数和一阶差分处理，分别建立了 45 个平稳的两变量 VAR 模型（向量自回归模型）。并在模型基础上进行脉冲响应函数分析，定量的得到每种化工品价格对原油价格变化的响应。实证结果显示，原油价格与 45 种化工品价格均存在正相关关系 ， 随着化工品在产业链中所处层级下移，对原油价格变化的响应峰值变小，达到峰值的响应时间推后。但由于不同产品之间价格响应机制存在差异，故同一层级的产品价格受原油价格影响不尽相同。 油价波动传导机制研究。 原油价格波动除通过成本变化反映到下游化工品价格中外，另受以下因素影响： 一、化工品议价能力。 以 PX-涤纶产业链为例， PX 的长期供给刚性决定了其价格 主要受原油成本变化影响， 对终端需求、产业链整体利润变化不敏感，也长期占据了产业链大部分利润。 二、产品定价机制。 以成品油为例，我国成品油市场竞争不够充分，采用最高限价的行政指导定价方式 ，且制定了 40 和130 美元 /桶的调价区间 ， 一定程度熨平了价格波动性。 以 PTA 为例，大宗商品逐步开始采用 “期货价格 +基差”的现货贸易定价模式 ，当基差（现货价格 -期货价格）快速大幅波动时，会对期现市场价格均形成较大扰动 ， 18 年三季度 PTA 期现货价格暴涨与基差快速拉大具有一定关系。 三、替代工艺路线。 替代原料的存在会减弱化工品价格与油价的相关性。 例如烯烃，除炼油路线外，同时存在 乙烷 裂解 、 PDH，煤头 MTO/MTP 等路线。再如 PVC，我国 PVC80%以上采用电石法生产，与原油价格相关性相对较弱。油价大幅上涨时，替代工艺成本优势明显。 四、产品自身供需失衡。 供需失衡时，成本对价格的影响相对减弱，如偏下游的 PC、 PA6、 PA66 等产品。 油价温和上涨阶段子行业盈利较好，重点看好涤纶产业链。 原油价格波动通过 影响原材料和产品价格 以及 库存价值 影响企业盈利，剔除自身供需面因素，油价温和上涨期间盈利最好，急速下跌阶段盈利最差。当前看好涤纶产业链的几点原因： 一、 17 年板块 ROE 达到阶段高点15.78%，但距 10 年盈利高点（ 26.17%）仍有空间。 二、 原油价格多空双方均有支撑，预计 19 年将维持震荡格局，大幅上涨和下跌的空间不大，涤纶产业链利润舒适区间有望维持。 三、 2019 年 PTA 实际投产 有限， 预计下游聚酯产能增速约为 6%，供需维持紧平衡。涤纶长丝预计实际产能增速约为 4%。受内需走弱，抢出口提前兑现效应影响，需求有一定压力，预计 19 年维持供需偏松格局， 并不过分悲观。 四、 19 年国内 PX 预计投产 1430 万吨，产能翻倍增长 ，被 PX 长期占据 的大部分 产业链利润将转移给 PTA 和涤纶 ，具备炼化产能的龙头企业优势明显，率先投产的企业红利更高。 Table_Rank 中性 （维持） Table_Author 东方财富证券研究所 证券分析师：何玮 证书编号： S1160517110001 联系人：孙翠华 电话： 021-23586480 Table_PicQuote 相对指数表现 Table_Report 相关研究 干湿法价差持续缩小 头部公司产销率远超中小企业 2019.02.14 18Q4 基金持仓分析：持仓继续回落，低配比例创新高 2019.01.25 化肥出口关税全面放开，钾肥及钾复肥市场利好明显 2018.12.26 景气走弱，聚焦成长，关注周期结构性机会 2018.12.05 贸易战暂缓，外需预期提振 2018.12.03 -32.69%-25.65%-18.61%-11.58%-4.54%2.50%3/21 5/21 7/21 9/21 11/21 1/21 3/21基础化工 沪深 300Table_Title1 行业研究 /基础化工 / 证券研究报告 挖掘价值 投资成长 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 2 Table_yemei 基础化工行业专题研究 【配置建议】 建议关注涤纶板块，关注桐昆股份、恒力股份、恒逸石化、荣盛石化、 东方盛虹、新凤鸣。 【风险提示】 原油价格大幅波动。 下游需求大幅下滑。 企业扩产超预期。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 3 Table_yemei 基础化工行业专题研究 正文目录 1.基于 VAR 模型的化工品价格与原油价格相关性分析 . 4 1.1.VAR 模型概述及数据、变量的选取 . 4 1.2.VAR 模型构建及实证分析过程 . 6 1.3.实证结果及结果分析 . 8 2.油价波动在化工产业链中的影响传导机制探讨 . 12 2.1.议价能力效应 -以 PTA-涤纶产业链为例 . 12 2.2.定价机制差异 -成品油定价模式及期货对现货定价的影响 . 15 2.3.替代工艺 效应 -以烯烃、 PVC 为例 . 16 2.4.成本效应减弱，产品自身供需失衡 . 18 3.不同油价变动期间，子行业盈利情况变化 . 19 3.1.涤纶产业链盈利历史变化及展望 . 20 图表目录 图表 1：炼化产业链 . 4 图表 2：基础化工产业链 . 5 图表 3：被解释变量选取（ 45 种基础化工品价格） . 6 图表 4：原序列 ADF 检验结果（以布伦特原油为例） . 6 图表 5：一阶差分序列 ADF 检验结果（以布伦特原油为例） . 6 图表 6：最优滞后阶数确定 . 7 图表 7： VAR 模型稳定性检验（ AR 根检验） . 7 图表 8：系数矩阵参数估计结果 . 7 图表 9：格兰杰因果检验结果 . 7 图表 10：沥青价格对原油价格的脉冲响应图 . 8 图表 11：沥青价格对原油价格的脉冲响应图 . 8 图表 12： 45 种基础化工品 VAR 模型及脉冲响应函数分析结果 . 8 图表 13：根据产业链中所处位置分类的四类化工品平均响应时间及强度 . 12 图表 14：根据产业链中所处位置分类的四类化工品平均响应时间及强度 . 13 图表 15：原油、 PX、 PTA、涤纶长丝价格情况 . 13 图表 16： PX、 PTA、涤纶长丝价差情况 . 13 图表 17： 2011-2018 PX 产能、产量、进口量情况（万吨） . 14 图表 18： PTA 产能扩张情况 . 14 图表 19：聚酯产能扩张情况 . 14 图表 20：成品油与国际原油价格走势 . 15 图表 21： PTA 期现货价格及基差走势（元 /吨） . 16 图表 22： PTA 流通环节库存 . 16 图表 23：气头 /煤头 /油头制烯烃工艺路线 . 16 图表 24：乙烯 /丙烯价格走势 . 17 图表 25： 2017 年中国乙烯原料构成情况 . 17 图表 26：电石法（乙炔法） PVC 工艺路线 . 17 图表 27：乙烯法 PVC 工艺路线 . 18 图表 28：原油 /煤炭价格变化情况 . 18 图表 29：电石法 /乙烯法 PVC 价格（元 /吨） . 18 图表 30：电石法 /乙烯法 PVC 价差（元 /吨） . 18 图表 31： PC、 PA6、 PA66 与原油价格相关性较弱 . 19 图表 32： PC 供需趋向宽松 . 19 图表 33：不同油价波动周期子行业单季 ROE（按申万三级行业分类） . 19 图表 34：涤纶板块单季度 ROE 变化（ %） . 20 图表 35：主要上市公司涤纶单吨盈利变化（元 /吨） . 20 图表 36：涤纶行业主要公司产能情况 . 21 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 4 Table_yemei 基础化工行业专题研究 原油被称为“工业的血液”， 众多化工产品的原材料追根溯源都来源于原油。原油价格波动通过成本传导作用可影响化工产品价格变化，并通过改变产品价格价差、存货价值进而影响到企业盈利。但基于不同化工品在产业链中所处位置的不同，自身供需关系的不同，工艺路线的不同，以及定价模式上的差异，原油价格波动对下游化工品价格价差的影响也不尽相同，在传导周期以及影响程度强弱上会出现分化。 本文旨在通过计量经济学的方法对原油价格波动对不同化工品价格及盈利的影响进行客观的描述分析，并尝试解释其内在机制。 1.基于 VAR 模型的化工品价格与原油价格相关性分析 1.1.VAR 模型概述及数据、变量的选取 VAR 模型 （向量自回归 模型 ） 是一种应用广泛的 计量经济模型 ，是用 模型中所有当期变量对所有变量的若干滞后变量进行回归 ， 估计联合内生变量的动态关系，而不带有任何事先约束条件。 通常用于多变量时间序列系统的预测 以及 描述随机扰动对变量系统的动态影响。 变量选取： 石油炼化即原油通过常减压蒸馏、裂化、裂解、重整、焦化等工艺，加工得到汽油、柴油、石脑油、芳烃、烷烃、烯烃、重质油、石油焦、沥青等产品。其中，汽油柴油煤油可用作燃料；石脑油直接用作化工原料或通过裂解或重整工艺进一步加工得到烯烃芳烃；烯烃、芳烃类产品作为有机合成中的重要基础原料，是众多油头基础化工产品的原料来源。 图表 1： 炼化产业链 资料来源：东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 5 Table_yemei 基础化工行业专题研究 图表 2： 基础化工产业链 资料来源：东方财富证券研究所 我们选取了原油产业链中常见的 45 种基础化工品，将其价格作为 被解释变量 （ Y1、 Y2 Y45） ，并根据在产业链中距离原油的先后位置分为四类。 解释变量 为布伦特原油期货价格 （ X） 。时间范围为 2006 年 1 月至今的周度数据，为克服序列的异方差性，我们对所有的时间序列 取对数处理 。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 6 Table_yemei 基础化工行业专题研究 图表 3： 被解释变量选取 （ 45 种基础化工品 价格 ） 第一类 第 二 类 第三类 第四类 上游原料 原油 烯烃、芳烃类 环氧乙烷、环氧丙烷、苯酚等烯烃、芳烃衍生物 第三类基础化工品 产品名称 重交沥青、石脑油、纯苯、甲苯、二甲苯、乙烯、丙烯、丁二烯、汽油、柴油 聚乙烯 PE、聚氯乙烯 PVC、环氧乙烷 EO、环氧丙烷 PO、聚丙烯 PP、丙烯腈、正丁醇、辛醇、丙烯酸、 ABS、丁苯橡胶、顺丁橡胶、苯乙烯、苯胺、环己酮、苯酚、顺酐、 TDI、 PTA 乙二醇、碳酸二甲酯、硬泡聚醚、软泡聚醚、腈纶短纤、聚丙烯酰胺、丙烯酸丁酯、 SAP、聚合 MDI、己内酰胺、己二酸、双酚 A、涤纶长丝 聚碳酸酯、尼龙 6、尼龙66 资料来源：东方财富证券研究所 1.2.VAR 模型构建及实证 分析 过程 我们的核心目的是建立 45 个两变量 VAR 模型，在其基础上通过 脉冲响应函数 分析判断给解释变量一定扰动冲击对被解释变量的影响情况，以分析化工品价格对原油价格变化的响应时间及响应强度。 ADF 检验（序列平稳性检验） 我们对取对数后的原油价格及 45 种化工产品价格时间序列（原序列）进行 ADF 检验。根据检验结果，取对数后的布伦特原油价格时间序列（ X）为非平稳时间序列，但其一阶差分序列（ dX）在 95%显著性水平上是平稳的，即为一阶单整序列。 45 种基础化工品中，除乙烯、丁二烯、 PVC、 EO、 PO、苯乙烯、硬泡聚醚、软泡聚醚原序列为平稳序列外，其余均为一阶单整序列。 图表 4： 原序列 ADF 检验结果（以布伦特原油为例） 图表 5： 一阶差分序列 ADF 检验结果（以布伦特原油为例） 资料来源：东方财富证券研究所 资料来源：东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 7 Table_yemei 基础化工行业专题研究 由于我们重点研究的是变量间短期的互动关系，故希望 VAR 模型中的各变量时间序列均是平稳的，我们统一将 46 个变量时间序列取一阶差分序列，得到 dX、 dY1、 dY2 dY45,用一阶差分序列建立 45 个 VAR（ 2）模型。 其经济学意义表征了产品 周度价格变化率 。 我们以沥青（ Y1）为例，建立 dX、 dY1 的VAR（ 2）模型并进行脉冲响应函数分析。 VAR 模型构建及检验 最优滞后阶数确定： 通过 LR、 FPE、 AIC、 SC、 HQ 信息准则或检验方式，确定最优滞后阶数为滞后 8 阶，建立 dX、 dY1 序列的 8 阶 VAR 模型。 模型稳定性检验： AR 根检验结果表明，该 VAR（ 2）模型的系数矩阵所有特征值均落在单位圆内，即建立的 VAR 模型是稳定的。 图表 6： 最优滞后阶数确定 图表 7： VAR 模型稳定性检验（ AR 根检验） 资料来源：东方财富证券研究所 资料来源：东方财富证券研究所 模型系数矩阵： 观察系数矩阵参数估计结果，我们看到以沥青价格（取对数的差分序列）为被解释变量，原油价格为解释变量，得到的系数序列中， 2/3/5滞后期系数在 95%置信水平上显著（ t 统计量大于 1.96）。但由于滞后期较多，回归等式系数很多，单个系数的分析不能表征整个系统的互动关系，故我们的关注重点不是矩阵，而是能够比较全面反映各变量间动态关系的脉冲响应函数。 图表 8： 系数矩阵参数估计结果 图表 9： 格兰杰因果检验结果 资料来源：东方财富证券研究所 资料来源：东方财富证券研究所 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 8 Table_yemei 基础化工行业专题研究 格兰杰因果检验： 为观察模型中某个变量的滞后项是否具有对其他变量当期值的预测能力，我们对模型进行格兰杰因果检验，检验结果表明， dX、 dY1互为格兰杰因果关系，即相互对对方均有一定预测能力。 脉冲响应函数分析： 脉冲响应函数方法 用来 分析当一个误差项发生变化，或者说模型受到某种冲击时对系统的动态影响，考虑 某个变量 扰动项的影响是如何传播到各变量的。 本模型中我们给原油 DX 一个扰动冲击，观察到的沥青DY1 的响应函数如下图所示： 图表 10： 沥青价格对原油价格的脉冲响应图 图表 11： 沥青价格对原油价格的脉冲响应图 资料来源：东方财富证券研究所 资料来源：东方财富证券研究所 横轴表示冲击作用的滞后期间数（选择 24 期，即半年时间），纵轴表示 DY1即沥青价格的变化率的值。当给本期 DX（本期原油价格的变化率）一个正向冲击时， DY1 从之后的一期开始快速提高，在第四期达到峰值 0.004743。随后冲击效果开始减弱， 16 期开始小幅转负逐步收敛为零，原油价格的上涨对沥青价格的推动作用基本结束。可见，沥青价格与原油价格具有显著的正相关性，其价格随原油价格的跟涨在约 1 个月时反应最为明显，价格推升 4 个月后开始出现小幅回调。 1.3.实证结果及结果分析 同理，我们对其余 44 种化工品同样建立 VAR 模型，分析结果如下。 图表 12： 45 种基础化工品 VAR 模型及脉冲响应函数分析结果 产品 重交沥青 新加坡石脑油 FOB 纯苯 甲苯 格兰杰因果检验 互为 互为 互为 互为 脉冲响应函数分析 峰值 0.004743 0.031676 0.01121 0.010434 峰值期数 4 1 3 2 结束期数 16 6 16 17 结果分析 显著正相关，在第 1 期开始跟涨 /跟跌，约 1 个月时反应价格变化最为价格反应同步性较强。第 1 期价格响应最 强 ，随后迅速衰减，在第 6第 3 期价格变化响应最明显，随后刺激推涨 /推跌作用震荡衰减， 16价格反应迅速，第 2 期影响达到最高，随后影响快速震荡减弱，但维2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 9 Table_yemei 基础化工行业专题研究 明显， 4 个月后开始出现小幅回调。 期方向转负震荡收敛至零。 期转负收敛至零。 持正向反应，逐步衰减至零。 脉冲响应分析结果图 产品 二甲苯 乙烯 丙烯 丁二烯 格兰杰因果检验 互为 x 是 y 的 互为 互为 脉冲响应函数分析 峰值 0.008851 0.007769 0.007183 0.012115 峰值期数 2 2 3 4 结束期数 6 7 7 14 结果分析 价格反应迅速，第 2 期影响达到最高，随后影响快速震荡减弱，第 6期转负，逐步收敛至零。 2/3 期价格均有较强的正向促进作用，随后变化率快速下降，第 7 期转负，逐步收敛至零。 第 3 期影响达到最高，随后影响快速震荡减弱，第 7 期转负，逐步收敛至零。 第 4 期影响达到最高，随后影响逐步减弱，但维持正向反应，逐步衰减至零。 脉冲响应分析结果图 产品 中国 92#汽油 中国 0#柴油 LDPE PVC 格兰杰因果检验 x 是 y 的 x 是 y 的 y 是 x 的 互为 脉冲响 应函数 分析 峰值 0.003962 0.004248 0.00278 0.002151 峰值期数 3 3 2 3 结束期数 10 8 3 20 结果分析 第 3 期影响达到最高，随后影响 震荡 减弱， 第10 期影响转负， 逐步 收敛 至零。 第 3 期影响达到最高，随后影响 震荡 减弱， 第8 期影响转负， 逐步 收敛 至零。 价格反应快而短，第 2期影响达到最高，第 3期急剧转负，迅速收敛至零。 第 3 期影响达到最高，随后影响逐步减弱，但维持正向反应，逐步衰减至零。 脉冲响应分析结果图 产品 环氧乙烷 EO 环氧丙烷 PP 粒 丙烯腈 格兰杰因果检验 互为 互为 x 是 y 的 互为 脉冲响 应函数 分析 峰值 0.004398 0.008404 0.006742 0.006512 峰值期数 2 3 2 5 结束期数 13 10 5 16 结果分析 第 2 期影响达到最高，随后影响 震荡 减弱， 第13 期影响转负， 逐步 收敛 至零。 第 3 期影响达到最高，随后影响 震荡 减弱， 第10 期影响转负， 逐步 收敛 至零。 影响时间快而短，在第2 期影响达到最高， 第五期变化率已降 至零。 价格涨 /跌幅震荡上行，在第 5 期达到最大，随后刺激作用震荡减弱，在 16 期基本结束。 2017 敬请阅读本报告正文后各项声明 10 Table_yemei 基础化工行业专题研究 脉冲响应分析结果图 产品 正丁醇 辛醇 丙烯酸 ABS 格兰杰因果检验 x 是 y 的 x 是 y 的 x 是 y 的 互为 脉冲响 应函数 分析 峰值 0.007242 0.006543 0.006631 0.003357 峰值期数 3 3 4 2 结束期数 5 5 12 8 结果分析 价格涨 /跌幅变化尖峰短尾，第 3 期影响最大，第 5 期影响基本结束。 价格涨 /跌幅变化尖峰短尾，第 3 期影响最大，第 5 期影响基本结束。 价格涨 /跌幅震荡上行，在第 5 期达到最大，随后刺激作用震荡减弱，在 16 期基本结束。 价格涨 /跌幅变化尖峰短尾，第 2 期影响最大，随后快速减弱，第 8 期影响基本结束。 脉冲响应分析结果图 产品 丁苯橡胶 顺丁橡胶 苯乙烯 苯胺 格兰杰因果检验 x 是 y 的 x 是 y 的 互为 互为 脉冲响 应函数 分析 峰值 0.006572 0.006953 0.008746 0.008065 峰值期数 2 2 2 2 结束期数 12 9 20 15 结果分析 价格涨 /跌幅变化较快，第 2 期影响最大，随后减弱，第 12 期影响基本结束。 价格涨 /跌幅变化较快，第 2 期影响最大，随后减弱，第 9 期影响基本结束。 价格涨 /跌幅变化较快，第 2 期影响最大，随后减弱尾部较长，第 20期影响基本结束。 价格涨 /跌幅变化较快，第 2 期影响最大，随后震荡减弱尾部较长，第15 期影响基本结束。 脉冲响应分析结果图 产品 环己酮 苯酚 顺酐 TDI 格兰杰因果检验 互为 互为 互为 互为 脉冲响 应函数 分析 峰值 0.006456 0.006354 0.009859 0.005223 峰值期数 3 5 4 2 结束期数 9 9 20 11 结果分析 价格涨 /跌幅第 3 期影响达到最高， 随后影响 震荡 减弱， 第 9 期影响转负逐步结束 。 价格涨 /跌幅逐渐攀升，第 5 期影响达到最高，随后 迅速 减弱， 第 9 期影响转负逐步结束 。 价格涨 /跌幅攀升，第 4期影响达到最高， 随后震荡 减弱， 波动性较强。 有一定正相关性， 价格涨 /跌幅第 2 期影响达到最高， 随后 震荡波动，11 期基本影响结束。 脉冲响应分析结果图 产品 PTA 乙二醇 碳酸二甲酯 硬泡聚醚 格兰杰因果检验 互为 互为 无 互为