1导论
1.1研究背景
2009年以来国内三大商品期货交易所陆续上市了螺纹钢、线材、焦炭、焦煤、铁矿石期货合约；2014年卷板期货在上海期货交易所上市。至此，钢铁上下游产业链的相关品种均已上市，从而为钢材上下游产品的套利准备了前提条件。
完整的钢材生产流程大致分为炼铁、炼钢和轧钢三个阶段，生产成本主要包括原料成本、能源成本、人工成本、折旧和财务费用等。从整个生产流程看，钢材生产成本主要由铁矿石和焦炭价格决定，其余成本变动相对较小。按照钢铁行业普适的标准，当前阶段螺纹钢吨钢成本大致＝1.6ｘ铁矿石＋0.5ｘ焦炭＋其余成本。由于供给端和需求端的错位和不匹配，近年来钢价表现一直较为疲软。当钢材价格稍有起色时，钢厂的富裕产能便快速释放，对钢价形成较大打压；而当钢材价格持续走弱并跌破成本时，钢厂也会主动减产以刺激价格的回升。因此，钢材价格整体围绕成本线上下波动，成本定价成为钢价运行的主线。
由期货盘面虚拟铁矿石和焦炭生产出的螺纹钢，理论成本与上海期货交易所的螺纹钢期货比较，将会形成一个价差。受制于供需基本面的特性，价差波动不会太大，向两边发散的可能性相对较小，即钢厂很难大幅盈利或大幅亏损，比较适合做跨品种的回归套利。当该价差相对偏大时，卖出价差，即做空钢厂利润，对应期货市场运作是抛出螺纹钢期货合约并购买铁矿石和焦炭期货合约；如果差相对较小，则买入价差，即做多钢厂利润，相应的期货操作是购买螺纹钢并出售铁矿石和焦炭期货合约。
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1.2研究意义
在国际经济环境日趋复杂和国内竞争日益激烈的背景下，钢铁冶炼、贸易、批发、零售企业面临诸多不确定性和风险。这些不确定性因素可能来自整个宏观经济的影响，比如汇率波动、外贸政策、全球经济环境等；风险也可能来自行业内，比如竞争市场、原材料价格、行业政策等；风险也可能存在于企业内部，如库存、采购、销售和现金流等风险。因此，传统的贸易思维已无法满足现代钢企业的发展需要。以期现结合为特征的“虚拟钢厂”套利将发挥更加重要的作用：
（1）采购、库存和销售调控
定价权和话语权对于个钢铁行业来说是至关重要的。在期货市场建立之前，钢铁企业无法实时掌握钢铁成材和原材料的价格，也无法根据市场价格合理调整生产采购计划。建立黑色产品期货市场，为钢铁相关企业提供了新的采购渠道、库存管理方式和销售渠道。特别是在钢铁产能严重过剩的今日，利用虚拟钢厂更够为提升钢材生产企业对于原料采购和库存处理的灵活度有很大帮助。
（2）价格发现和对冲风险
在金融危机之后，更多的钢铁生产商开始使用期货工具进行套期保值以对冲风险并规避风险。在全球经济变革的背景下，尤其是以汇率波动和贸易战为代表的不确定因素日益波及大宗商品的价格。其中，我国的黑色商品期货发展历史较短，市场投机炒作的氛围浓厚，价格波动剧烈，不利用生产企业的日常生产安排和贸易企业的日常经营。投机炒作常常给经营者错误的价格信号，致使产能过剩，而套保企业和期货套利者的参与能有效熨平市场的剧烈波动，使极端、异常的价格波动回归到合理的区间范围，使价格更好地反映市场供求关系，发挥价格对生产、贸易、销售的指导作用。从而增强钢材企业的抗风险能力，推动其稳健经营，保障钢铁产业健康持续发展，最终提升国内企业的竞争力和盈利水平。
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2文献综述
2.1套利的定义和分类
套利是根据两个或者两个以上市场或者合约间价差变动，买入价格低估的商品合约并卖出价格高估的商品合约，并在商品间价差回归合理水平时平仓获利的交易行为。根据套利交易是否和现货市场有关，期货套利可分为两类：价差套利和期现套利。价差套利是一种利用期货市场上不同类型上市合约间不合理价差交易的套利方式。期现套利是利用期货与现货市场之间不合理定价差异来进行交易的一种套利。如果市场出现暂时性失灵时，价差将会偏离正常合理的水平，期货套利者的参与就能够促使价差尽快回归。在某种程度上，期货套利是一种针对价差的投机，但收益和风险都比普通投机大为降低。期货套利活动对于增加期货市场的流动性，提高价格的公允程度以及推动市场的平稳运行都有着显著的意义。
首先，它有助于在不同期货合约价格之间形成合理的价格差异。如果不同期货合约的价差过大，套利者将购买价格过低的類货合约，卖出价格相对过高的期货合约，从而推动价格低估的期货合约价格上涨，促使价格高估的期货合约价格下跌，最终价格差异将回到合理的水平，套利者再对冲平仓之前的头寸。￡是因为有套利者的参与，才避免了期货价格的大涨大跌和不合理变动，从而促进了商品价格的平稳运行和实体经济的徤康发展。
第二，有助于提高市场流动性。虽然市场上的套期保值商有着巨大的资金规模，但是买卖频率低、头寸方向确定，流动性较差，所以需要套利者来提高市场的成交量和流动性。客观上套利能扩大交易量，提高合约活跃度，增加市场流动性，推动价格合理化，承担价格变动风险和市场经营风险，因而期货套利是市场的润滑剂和减震剂，是期货市场中不可或缺的部分。
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2.2套利的理论基础
当前最经典的套利理论是仓储理论，理论从持有成本的角度来考虑不同月份期货合约之间的价差，如果价差小于持有头寸的成本，就存在买入近月期货合约，同时卖出远月期货合约的套利机会。仓储理论是基于实物贸易的原理，易于理解，并具有无风险套利的优势。套利定价理论是在资本资产定价模型的基础上发展而来的理论，基于不同投资标的的收益率均衡来确定套利空间。均值回归理论和统计套利理论是利用历史数据得到规律，并用于未来套利的预测，该理论存在较大的不确定性和风险。
仓储理论是对基差套利的理论阐释，丰富了套期保值的传统观点，即在参与套期保值过程中进行基差套利可以获取额外的收益。其焦点不在于规避风险或消除风险，因为基差套利本质上也是对基差的投机。参与基差套利只是让投资者避开了风险巨大波动的风险，但没有规避基差波动的风险，因此基差套利无法实现完全的风险对冲，风险不能实现全部的转移。因此利用好基差交易，既可以将风险控制到比较小的范围，同时还能够利用基差波来获取额外的收益。这就要求投资者必须对期货和现货品种匹配、合约日期、商品头寸管理、基差方向分别提出了要求，需要对现货和期货的联动关系有一定认识和了解，能够实时监控现货价格，并根据基差变动情况随时调整套保策略。
斯蒂芬罗斯提出了套利定价理论，它是对资本资产定价模型的丰富和补充，它利用均衡原理来确定套利的条件和机会。套利行为是现代市市场有效性的特征，也是推动均衡价格形成的重要机制，是现代资本资产市场的润滑剂。罗斯认为风险资产与多种因素存在关系（很多近似于线性关系），通过寻找他们的数理关系，如果市场价格偏离，则存在无风险套利交易机会。套利定价理论认为在一个均衡市场上，不同投资标的的价格因该是相等的，否则就会存在套利机会，在市场参与者的套利行为作用下，不合理的价格关系会得到迅速回归，最终将失去无风险套利的机会。套利定价理论是在资本资产定价理论基础之上的补充，明确提出了在市场失衡的情况下存在套利的机会，为各类复杂的资产套利寻找套利的关系式。
..................... 3“虚拟钢厂”套利原理............173.1钢铁行业产业链...........17
3.1.1钢材市场介绍............17
3.1.2钢铁行业产业链介绍.............21
4“虚拟钢厂”套利实证研究..............26
4.1数据选取..............27
4.2相关性分析.............27
5虚拟钢厂套利策略及回测...........34
5.1套利策略设计...........36
5.2回测过程及结果............36
5虚拟钢厂套利策略及固测
5.1套利策略设计
通过第四章节的实证研究，可以得到螺纹钢价格与铁矿石、焦炭价格的具体关系，从而得到价差spread的均值为733，标准差为99，如果以两个标准差作为其合理价差的范围，那么可以得到合理价差的波动幅度是（535，931）。图5-1是具体的策略设计流程图。
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6结论与建议
6.1结论
期货投机是一项高杠杆的投资，凭借高风险高收益来实现“以小博大”的效果。而期货套利把价格风险转移到价差风险，通过控制风险来创造穩定的收益，适合于资金规模大，风险偏好度相对低，投资风格稳健的投资者。跨品种套利是期货套利的一种类型，是利用不同商品之间的替代关系（如菜油和棕榈油、铝和铜）或上下游的产业链关系（螺纹钢和焦炭、大豆和豆油、聚丙烯和甲醇）来寻找不同期货品种价格之间的相关性。由于外部环境、市场供需、气候、政策等因素的变化会导致原来稳定合理的价格关系发生偏离，使得某些品种的价格被相对高估，而另一些商品价格被相对低估。当价差超出合理边际的时候，投资者可以在期货市场购买估值较低的商品期货合约，并抛出价值过高的商品期货合约，等到价格关系回复到合理区间时再分别平仓，获利离场。
本文引入“虚拟钢厂”的概念，利用螺纹钢与铁矿石、焦炭之间的上下游关系，寻找三者价格之间的关系，并且通过数理统计的方法得到价格之间的相关系数，建立起基于实际生产和统计套利为基础的套利模型。通过用2016年历史数据的回测结果显示，该策略具有可观的盈利回报，同时回测率也控制在较低的水平。但是投资者必须意识到一个严峻的问题，对历史数据的回测结果并不能代表未来的投资业绩。其原因主要有三个：第一，存在数据迁就偏差，由于模型的建立是基于2013年到2016年共4年的分钟数据，并且用2016年的数据做回测，因此模型中的套利区间比较契合2016年的价格走势的，所以导致历史回测的业绩会很好；第二，交易实现的偏离问题，除了交易手续费之外，本文在回测过程中并没有考虑流动性成本。我们假设在任何价格时点上都可以以任何数量成交，而没有考虑成交量不足的情况。在现实交易过程中，大额的挂单会导致成交价的波动，从而无法预定价位建仓。此外，在指令发出与指令执行之间存在滞后，导致出现“滑点”，这个也不利于按预期的价格操作。
参考文献（略）