我國焦炭-鋼鐵供需平衡度的實證研究

林 杰，王婷琪

(同濟大學經濟與管理學院，上海市楊浦區，200092)

0 引言

2016年供給側改革加速落地以來，煤炭和鋼鐵行業作為我國國民經濟的重要基礎產業，在改革中被視為重點而同步進行，行業發展由追求規模效益向追求質量效益轉變。2015-2021年，全國煤炭企業存煤從1.01億t下降至5 800萬t，全國規模以上煤炭企業利潤總額增長近15倍。2021年，我國鋼鐵產量過快增長的現狀得到有效遏制，全年累計粗鋼產量10.33億t，同比下降3.0%；鋼鐵行業效益創歷史最高，全年重點大中型鋼鐵企業累計利潤總額同比增長59.7%。

煤炭行業是鋼鐵行業的上游企業和燃料供應行業，鋼鐵行業是煤炭行業的下游企業和客戶。兩個行業相互依存、利益相關。從產業鏈角度，焦煤是焦炭的主要原材料，焦炭是螺紋鋼的主要原材料，焦煤、焦炭和鋼鐵構成了生產上的完整鏈條。中國煤炭工業協會發布的《2021煤炭行業發展年度報告》[1]指出，2022年是“十四五”規劃全面實施的重要一年，是煤炭行業推進高質量發展的深化之年、關鍵之年。隨著“碳達峰、碳中和”戰略實施，煤炭行業又面臨降碳壓力，同時受到復雜多變的國內外形勢影響，煤炭供需不平衡的情況可能出現，需持續加強全國煤炭的供應保障能力，保障正常生產和民生用電。

近年來，國內學者從煤炭產業鏈供需趨勢的視角出發，研究與煤炭供需相關的影響因素，對供給量和需求量的走勢分別進行預測。孫超等[2]利用相關向量機算法，對我國“十四五”期間的煤炭供需量進行預測，結果表明我國煤炭產量及消費量仍處于穩步上升階段；王長建等[3]通過構建基于供給側分析的LMDI(對數平均迪氏指數法)模型和基于需求側分析的IO-SDA(投入產出結構分解分析法)模型，揭示我國煤炭消費的演變特征及驅動機制，發現分行業的煤炭消費呈現出由“出口到固定資本形成總額再到城鎮居民消費”拉動的變化特征；周少統[4]通過分析我國煤炭消費和供應變化特征，得出煤炭消費在經過高位調整階段后，消費強度在一次能源消費中的占比不斷下降，消費總量也將逐步減少，同時煤炭供應重心西移，進口煤炭成為國內煤炭供應的重要組成。

在煤炭供需平衡體系的研究中，眾多學者構建供需綜合指數，并進一步探究供需平衡預測預警機制。馮雨等[5]分析了煤礦產能變化原因，認為國家宏觀經濟發展狀況、煤炭下游行業發展對煤炭需求和消費形成重要影響，構建煤炭下游行業數據監測體系，同時對煤炭供需預警機制進行研究，若供需比在1.006～1.012區間，煤炭市場供需關系表現為緊平衡，若供需比小于1.06，則表現為失衡；王曉燕[6]基于統計指數編制理論以及指數因素分析法構建了我國動力煤短期和中短期的產需平衡指標體系，得出短期產需平衡合成指數與我國煤炭價格指數的關聯性，并運用差分整合移動平均自回歸(ARIMA)模型對動力煤中短期產需平衡合成指數進行預測；艾德春[7]詳細分析了影響我國煤炭供給和需求的主要因素，把煤炭供給和需求看作一個系統，提出了系統供需速率概念，然后根據時差分析理論和因果關系理論，構建煤炭供需預測預警指標體系，確定了煤炭供需綜合警限值及警度。

國內學者對煤炭產業鏈上下游供需聯動關系的研究較少，大多集中于對煤炭期現貨市場價格聯動關系的研究。云小鵬[8]尋求我國的動力煤價格影響因素及波動特征，選取6個煤炭上下游關鍵節點的數據作為影響因子，運用向量自回歸(VAR)模型擬合波動；李百吉等[9]基于斯皮爾曼和肯德爾相關分析法，發現焦煤、焦炭和動力煤的同期期貨價格間具有較高的關聯性，并通過VAR模型和協整檢驗，發現煤炭市場存在長期均衡，焦煤和焦炭價格存在雙向因果關系，價格走勢存在15 d左右滯后期；石智超等[10]研究發現產業鏈下游的大宗商品價格與上游公司股價具有雙向波動溢出效應，并且這些基礎原料對下游需求更敏感，其價格波動對上游企業的價格變化影響較大。

通過借鑒已有文獻，筆者以焦炭的供需平衡指標為研究內容，以焦炭、焦煤、鋼鐵為研究對象，構建理論模型框架，利用VAR模型、格蘭杰(Granger)因果檢驗、脈沖響應等分析方法，研究我國煤炭鋼鐵產業鏈上下游產品的供給與需求對焦煤供需平衡度的影響，為維護煤炭和鋼鐵行業保持供給和需求的總體穩定，引導企業根據市場自主調節生產節奏提供科學依據。

1 我國煤炭鋼鐵產業鏈供需平衡關系的現狀分析

2012-2021年我國焦炭供需比、上游焦煤的供給量和需求量、下游鋼鐵的供給量和需求量的走勢如圖1和圖2所示，其中部分缺失數據保留。

圖1 焦炭供需比、焦煤供給量、焦煤需求量變化走勢

圖2 焦炭供需比、鋼鐵供給量、鋼鐵需求量變化走勢

由圖1可以看出，我國的焦炭供需比總體呈下降趨勢，但比值始終大于1，表明近10年來，我國焦炭存在產能過剩的問題，但供過于求的情況正在逐漸緩解，2020年1月焦炭供需比首次達到1.0，說明供給側改革的實施成效明顯。焦煤作為煤炭鋼鐵產業鏈上游基礎原料，供給量和需求量波動幅度明顯。2016年前受金融危機的影響，全球經濟陷入低迷狀態，我國基建投資低迷，焦煤供需量呈下行趨勢，隨著中央財政政策的支持，煤炭行業開始推行供給側結構改革，供需量逐漸回升，增速平緩。

由圖2可以看出，近10年我國鋼鐵的供給量和需求量總體呈現平穩增長。2016年前鋼鐵需求量呈現周期性變化，每年一季度的產量大幅下降，可能與市場周期性需求較弱有關。鋼鐵供給量在2016年前大于鋼鐵需求量，改革實施后鋼鐵企業轉型升級，部分產能強制退出，產量略有下降，鋼鐵需求量逐漸超過供給量。

綜合圖1和圖2可知，焦煤和鋼鐵的市場供需量基本保持同向趨勢變化，說明煤炭鋼鐵產業鏈的供求關系密切；上下游產品需求量的波動幅度明顯大于供給量的波幅，需求量變化的拐點大多比鋼鐵供給量早1個月左右，說明煤炭鋼鐵市場是需求拉動型市場。

2 焦炭-鋼鐵供需平衡指標體系的構建

2.1 指標選取

為了能夠全面系統地反映煤炭鋼鐵產業鏈上下游對焦炭供需平衡的影響，選取反映這些內在因素所構成的整體，作為影響供需平衡關系的指標體系。筆者選取2011年1月-2022年2月的月度數據，數據來源于鋼聯數據，部分缺失數據用均值插補法進行填補。

(1)被解釋變量。運用供需比指標來反映焦炭的供需平衡度，記為coke_indexi，計算式如下：

(1)

式中：coke_indexi——第i期的焦炭供需比；

outputi、comsumptioni——第i期的焦炭產量、消費量；

imi、exi——第i期的焦炭進口量、出口量。

(2)解釋變量。涉及焦炭產業鏈上游的變量包括焦煤供給量(coal_supply)、焦煤需求量(coal_demand)，為消除指標之間量綱的影響，對各序列進行標準化處理；涉及焦炭產業鏈下游的變量包括鋼鐵供給量(steel_supply)、鋼鐵需求量(steel_demand)，對各序列進行環比增長率處理。

2.2 相關性分析

通過皮爾遜相關系數來計算被解釋變量和解釋變量間的相關關系，結果見表1。2011年1月-2022年2月的焦炭供需比與焦煤供給量、焦煤需求量、鋼鐵供給量、鋼鐵需求量的相關性均在10%水平下顯著，選取的5個變量適合納入模型。

表1 焦炭供需比與焦炭、鋼鐵的供給量、需求量的相關系數

3 焦炭-鋼鐵供需平衡度的實證研究

3.1 變量平穩性檢驗

用于建立VAR模型以及格蘭杰因果分析的數據必須是平穩的，否則可能會出現無實際意義但擬合優度卻很高的“偽回歸現象”。采用增廣迪基-富勒單位根(ADF)檢驗對所有指標進行平穩性檢驗，結果見表2，在5%的顯著性水平上，全部變量拒絕存在單位根的原假設，都是平穩序列。

表2 各指標的ADF檢驗結果

3.2 VAR模型滯后階數選擇

通過信息準則最小化的方法來確定VAR模型的最優滯后階數，結果見表3，最終預報誤差準則(FPE)、赤池信息準則(AIC)和漢南-奎因信息準則(HQIC)在滯后期為2時最小，按少數服從多數原則，最優滯后階數選擇為2期，建立VAR(2)模型。

表3 VAR模型滯后階數選擇結果

3.3 Granger因果關系檢驗

檢驗變量間是否具有統計意義上的因果關系，需要進行Granger因果檢驗，檢驗結果見表4，在10%水平下，焦炭供需比與焦煤供給量、鋼鐵供給量、鋼鐵需求量構成雙向Granger因果關系，與焦煤需求量不是彼此的Granger原因。Granger因果檢驗只能表示統計意義上的因果關系，實際這些因素是不是焦炭供需平衡變化的真正原因還需要結合VAR模型與后續檢驗來共同完成。

表4 VAR模型的Granger因果關系檢驗結果

3.4 VAR(2)模型的構建與估計結果

VAR模型把所有的變量都作為內生變量來處理，筆者從產業鏈的角度將上下游的供需數量作為內生變量，減少了變量選擇時的主觀判斷錯誤，同時避免了傳統結構性模型中的結構約束問題以及假設條件[12]。

由此建立的VAR(2)模型參數估計結果見表5。

表5 VAR(2)模型的估計結果

從擬合優度來看，被解釋變量為焦炭供需比(coke_index)時，可決系數R2為0.798，調整可決系數R2為0.779，說明模型可以對焦炭供需平衡度的78%作出解釋。

從單個指標系數的顯著性來看，焦炭供需比也會受自身的顯著正向影響。在需求側，焦煤需求量對后一個月的焦炭供需比有顯著的負向影響，鋼鐵供給量對后兩個月的焦炭供需比有顯著的負向影響，表明焦炭的供需平衡度主要受到上游需求、下游供給的影響，兩者的增加往往會造成焦炭供不應求的情況出現，并且下游供給對焦炭供需平衡的影響更敏感、持續時間也更長。在供給側，鋼鐵需求量、焦煤供給量對下1個月的焦炭供需比影響并不顯著，但對第2個月的平衡會產生顯著影響，表明兩者對焦炭的供需平衡度需要2個月才會產生影響，進一步說明煤炭鋼鐵產業鏈是一個由上游需求、下游供給為主導的需求拉動供給的市場。從參數估計值來看，相比于上游焦煤，鋼鐵的供需量變化通過產業鏈傳導至上游的影響程度更大，系數均大于2，而焦煤的影響因子系數均小于1，這可能與焦煤資源基本集中于中、西部地區，需求主要集中于東部有關，焦煤的區域性運輸制約使得對焦炭供需平衡的影響程度不如鋼鐵。

3.5 VAR模型的穩定性檢驗

采用AR根估計法對估計結果進行平穩性檢驗，結果如圖3所示。模型共有10個根，所有根的模倒數都小于1，落在單位圓之內，代表VAR(2)模型穩定，可以進行脈沖響應分析。

圖3 VAR模型穩定性檢驗

3.6 脈沖響應函數

脈沖響應函數可以直觀描述出VAR模型中隨機擾動項的一個標準差沖擊對其他變量當前和未來取值的影響軌跡和效應。采用脈沖響應函數圖來分析變量間的短期動態關系，如圖4和圖5所示，縱軸表示所有變量滯后各期對焦炭供需比一個標準差沖擊所產生的影響。

圖4 焦炭供需比對自身的脈沖響應

由圖4可以看出，焦炭供需比的變動會對自身產生正向沖擊，響應值從1%開始下降，第1期降幅最大至0.5%，在第2期有個小幅回升后平緩降低，說明焦炭供需平衡度會長期受到自身的抑制作用，因為市場有自我調節能力以保證市場的效益最大化，這種調節能力在第1個月的作用最明顯，在第2個月的影響力下降一半，但會持續影響以保證焦炭逐漸達到供需平衡。

由圖5可以看出，給定焦煤供給量、焦煤需求量一個沖擊，均會對焦炭供需比產生負向影響，沖擊不明顯，在1期達到峰值為0.25%，之后逐漸降低，在第2期及以后基本趨于0，說明焦煤供需量對焦炭的供需水平影響作用較小，且持續2個月后基本沒有影響；給定鋼鐵供給量一個沖擊后，在前4期對焦炭供需比產生正向的影響，1期達到峰值為3%，第2期有一個小幅波動后，在第3期也產生了一個較高值為1%，可能是由于供給對于需求的時滯性和產業鏈的動態傳導效應使得上游需求的變化再次作用于下游供給端，最終在6期后趨于穩定；給定鋼鐵需求量一個沖擊，將對焦炭供需比產生明顯的負向影響，在1期達到峰值為4%，之后隨著時間的推移逐步減弱，在第3期減弱至幾乎為0，后經歷小幅波動，6期后慢慢趨于穩定。

圖5 其他變量對焦炭供需比的脈沖響應

從滯后效應來看，煤炭鋼鐵產業鏈的傳導效應較為迅速，慣性趨勢不大，上下游產品的供需量變化對焦炭供需平衡的沖擊在1個月后的影響達到最大，上游焦煤的影響時長持續2個月，下游鋼鐵的影響較為持續，約為6個月。各變量對焦炭供需平衡度的長期影響都不顯著。從響應值來看，焦炭供需平衡度對鋼鐵供需的反應是明顯的，對自身的反應其次，對焦煤的反應變化最小，可能與鋼鐵種類較多、需求供給量都較大，導致焦炭的供需平衡度對下游鋼鐵產品的供需變化很敏感。

3.7 焦炭供需平衡度的走勢預測

基于構建的VAR(2)模型，對2022年3月-2023年2月的焦炭供需比的走勢進行預測，預測結果如圖6所示，由曲線可以直觀看出焦炭供需比的標準化結果將在接下來的幾個月緩慢下降，降幅逐漸平緩，供需比最終穩定在-0.488 5左右，即供需比原始數據1.18左右。因此排除外部政策的影響，2022年煤炭市場將保持基本平衡的態勢，焦炭供給量略大于需求量。

4 結論與建議

4.1 基本結論

通過VAR模型，對焦煤需求量、焦煤供給量、鋼鐵需求量、鋼鐵供給量與焦炭供需比的動態關系進行了實證研究，得到如下結論：

(1)焦炭供需平衡度與上游焦煤的供給量、下游鋼鐵的供需量存在互為因果的關系；

(2)產業鏈上下游產品的供需數量變化會對焦炭的供需平衡產生沖擊，影響時長約為半年以內，需求側的影響比供給側早1個月，持續時間更長，印證了煤炭鋼鐵行業是需求拉動型的市場；

(3)對2022年我國焦炭供需比進行預測，研究表明我國煤炭產能過剩的現狀將逐漸緩解，但仍有優化空間。

4.2 相關建議

與現有文獻相比，本研究主要貢獻在于：構建了焦炭供需平衡度量指標，從焦煤-焦炭-鋼鐵產業鏈的視角，選取焦炭供需平衡的影響因子，定量檢測產業鏈的供需平衡情況；提出了一種預測短期內產業鏈供需數據的方法，并利用VAR模型，運用各產品供給量、需求量對焦炭的供需平衡程度進行預測，為市場供需調控政策的制定提供依據。

根據研究結果，提出如下相應政策性建議。

(1)加強煤炭鋼鐵行業的供需監測和預判。保持產業鏈供需基本平衡的態勢，幫助煤炭鋼鐵市場建立上下游平衡的供需預測機制，避免產業鏈供需不平衡情況加劇。

(2)鼓勵上下游行業的信息聯動。針對需求拉動型的煤炭市場現狀，鼓勵煤企、焦企和鋼廠加強聯系，消除產業鏈供需的信息差，摸清下游需求預期，合理控制產能規模。通過供求雙方的調控，抑制煤炭供給和需求量的過快波動。

(3)適度增強煤炭產能供給彈性。我國煤炭市場月度需求變化周期性強、波動幅度大，針對供需短期不平衡的問題，當煤炭市場需求變化時，增加產能供給彈性可以緩解短期產能不足與長期產能過剩的矛盾。

(4)健全完善減污降碳的激勵約束機制。在推進煤炭供給側結構性改革、“雙碳”戰略的發展路徑下，鼓勵煤炭清潔高效利用，同時明確煤炭資源開發節奏，淘汰落后產能，可帶動國內煤炭供給和需求的適度增長。