作者：羅婧 浙江大學經濟學院 金融學系 金融學專業

　　摘要：在下游市場需求穩定的情況下，產量的變化將對硅鐵的價格走勢產生主導作用。本文在分析硅鐵生產成本的基礎上，以預期利潤入手，剖析了影響硅鐵產量的主要因素，從而分析了未來產量走勢的可能邏輯。

　　一、研究背景

　　硅鐵又稱矽鐵，是硅原料和鐵原料按一定比例在礦熱爐中高溫冶煉制成的合金，主要用于鋼鐵和金屬鎂的冶煉和鑄造。鋼鐵冶煉中，硅鐵合金可以脫掉鋼中的氧，從而有效提高鋼鐵鑄件的硬度、強度、彈性等機械性能和物理化學性質；鎂冶煉中，硅鐵可與其他生產原料在還原罐及真空條件下，將氧化鎂中的鎂置換出來，還原成粗鎂。

　　目前硅鐵的市場價格穩定維持在低位，國內主產區75A硅鐵自然塊含稅出廠報價5600元/噸-5800元/噸；75B硅鐵自然塊含稅出廠報價5400元/噸-5500元/噸（陜西個別低價現金5300元/噸-5400元/噸）。對大宗商品而言，供給和需求的匹配程度是價格形成的決定性因素。近期鋼廠對硅鐵的需求尚維持在高位，硅鐵工廠的出貨意愿也較強烈，前期供給端的積壓成為了硅鐵價格上漲的重要阻力，同時供給擾動的增加也會帶來支持回升。因此，了解供給端的最主要來源——產量背后的形成邏輯，將有利于投資者更好的把握供需的平衡變化，更好的分析硅鐵后市。

　　鐵合金生產企業多為民營企業，生產相對靈活，廠商能依據利潤的變動及時調整生產計劃。因此，我們擬從硅鐵生產成本和現貨價格的變動入手，分析硅鐵產量的變化特征。

　　二、硅鐵生產成本分析

　　1、主流生產方法

　　一般情況下，硅鐵生產是連續不斷地在礦熱爐內進行的。生產過程中，從爐口加入含硅原料、還原劑和含鐵原料的混合物，基于電極電弧誘導的高溫條件，原料混合物持續不斷的融化，發生化學反應，生成液體狀態的鐵合金，當液態鐵合金積累到一定程度后即可從鐵口排出，經過澆筑后形成硅鐵錠。生產工藝流程包括配料、配料入爐、冶煉、出鐵、澆鑄、精整以及分級入庫等幾個環節。

　　2、含硅原料

　　通常情況下，含硅原料為二氧化硅含量高于97%、具備良好的機械強度和防爆性能、雜質含量較低的石英巖及石英石等，生產上統稱為硅石。同時不同工作電壓及電爐容量對所用硅石的粒度有不同要求，通常大型電爐粒度范圍為60mm至120mm，小型電爐為20mm至60mm。

　　我國硅石儲量大、分布廣、短缺可能性較小，硅石礦主要分布在陜西、甘肅、寧夏等西北地區。但隨著優質硅石礦點的減少、運送距離的增加和環保政策的壓力，硅石的價格經歷了幾次大漲，目前仍維持相對高位。

　　3、含鐵原料

　　含鐵原料質量的好壞對硅鐵品質影響較大，其質量差是造成硅鐵粉化的主要原因之一。目前主流硅鐵生產廠商用于硅鐵合金生產的鐵原料通常為含水量低于0.8%、含鐵量高于60%、粒度在8-16mm、抗壓強度大于2500N/個球的球團礦，具有投資費用低、材料成本低、高爐技術經濟指標好、節能降耗和環保等優點。

　　提高煉鐵爐料中球團礦的配比能降低污染物的排放同時促進煉鐵綜合入爐品位的提高，因此，隨著環保的逐漸趨嚴和鋼材價格的抬升，球團的價格在2016年之后不斷攀升，同時依據設備檢修情況呈小幅波動。

　　4、炭質還原劑

　　鐵合金冶煉中，用的最多、最廣且價格便宜的還原劑是炭質還原劑，硅鐵生產所用炭質還原劑主要為蘭炭。蘭炭的強度和抗碎性相對較差，但具有高化學活性、高比電阻、高固定碳、低灰、低硫、低磷、低三氧化二鋁等優良特性，在硅鐵行業完全可以替代焦炭，且優于一般焦炭。同時，由于原料及工藝等方面的差異，蘭炭價格低于一般焦炭的價格，具備較強的市場競爭力。

　　可以用于硅鐵合金生產的硅石一般要求固定碳含量大于82%、水份低于16.0%、灰份低于8.0%、粒度在8-18mm的小料。蘭炭小料的價格在2016年底由于原煤價格的上漲和國家運輸新政策的實施上升了近一倍，其產能增長快速化，產量在近10年增長近4倍。蘭炭的產業高度集中但分布多元化，國內工業化的蘭炭裝置已逐步從榆林神府地區逐步向陜蒙晉寧四省區接壤地帶和新疆哈密等煤炭資源優勢地擴散。

　　5、電力成本

　　硅鐵合金生產的基本原理是二氧化硅的還原反應，原料為碳。在具體生產中，為了除去二氧化硅中的氧，必須提高礦熱爐的溫度，用蘭炭中的碳元素去還原二氧化硅，生成的二氧化碳或一氧化碳等氣體可以從爐內出口排出，硅元素可以被直接還原。因此，硅鐵的生產屬能源密集型行業，電力在硅鐵的生產中極為重要。

　　圖5列示了8個地區的鐵合金企業用電價格，2016年以后各地電價差距明顯拉開。其中較低的西北地區，包括內蒙、青海、陜西、甘肅、寧夏等，恰是我國硅鐵的主產區，在2019年產量合計約達96%。西北地區的成本優勢導致國內鐵合金主要產能逐漸集中到內蒙古、寧夏、青海和甘肅等省份，同時具備原料優勢、成本優勢、技術優勢、資金優勢、管理優勢的企業逐漸發展為“煤－電－鐵全金”產業鏈一體化的大型綜合企業，或將導致未來競爭優勢的擴大和產能的進一步提升。

　　6、硅鐵生產的成本分析

　　從硅鐵的成本看，主要包括硅石、蘭炭、鐵質原料等配料成本和電極糊、電能等生產成本。相對而言，能耗在硅鐵生產成本中的比重最大，我國主要冶金廠商，如鄂爾多斯(600295,股吧)等多由自備電廠提供電力。同時，硅石等原料在成本占比雖小，但作為硅鐵的必要生產材料，其缺失將導致硅鐵價格的大幅上升。

　　主產區生產1噸硅含量為75%的硅鐵合金，硅石消耗量大約為1750~1850kg，蘭炭大約為890~910kg，球團礦大約為200~220kg，電極材料大約為45~55kg，電能消耗量約8600~9000kWh。以2019年內蒙古的平均價格水平為例，分析噸硅鐵的直接生產成本中，電力約占60%，在電價較高的時期或地區，電力成本占比還將上升。蘭炭、硅石、球團礦等原料分別占比14%、6%、6%左右。

　　總體而言，由于電價及原料價格的波動較小，硅鐵成本相對維持穩定。具體來看，電力成本、材料成本和整體利潤水平對產量的影響機制存在差異：電價與產量的相關性更為顯著，一方面電力在成本中的占比較大，能直接顯著影響利潤水平，另一方面，電費產生具有即時性，電費的變化會即刻傳導至產量端；而硅石、蘭炭、球團礦等原材料由于采購的時滯性和可積累性，即廠商可以選擇在價格低點囤積原材料、并在利潤形勢好轉的時候投產，因此在統計意義上對產量的引導性有待考量；本文模擬的利潤以硅鐵主要生產商年報披露的各成本項（直接材料、直接人工、燃動費、制造費用等）占比估計，忽略了電極糊等材料成本的波動，同時簡化了制造成本和人工費用等，忽略了年內間接成本的變動和部分小公司的差異，與不同時期的真實利潤水平可能存在差異，其顯著性可能因此有所下降。

　　三、數據分析

　　為驗證硅鐵生產企業對成本和利潤的敏感性，本文以估計的硅鐵生產利潤和各原料成本對硅鐵的產量進行數據分析�？紤]到不同地區成本構成和其他產量限制因素的差異化，本文選定五個主產區（內蒙古、寧夏、陜西、甘肅、青海）為重點研究對象，并以2014年至2020年6月為樣本區間，對面板數據進行分析。

　　2、面板數據單位根檢驗

　　一些非平穩的經濟時間序列往往表現出共同的變化趨勢，而這些序列間本身不一定有直接的關聯，此時，對這些數據進行回歸，盡管有較高的可決系數，但其結果是沒有任何實際意義的。為避免虛假回歸或偽回歸（spurious regression），確保估計結果的有效性，我們首先對各變量面板序列的平穩性進行檢驗。

　　根據Pmax=[12*(T/100)^1/4]（Schwert，1989），本文選取最大滯后階數為12個月。并分別應用相同根單位根檢驗LLC（Levin-Lin-Chu）檢驗和不同根單位根檢驗Fisher-ADF檢驗的結果，只用當兩種檢驗均拒絕存在單位根的原假設才能通過單位根檢驗。

　　從表3可以看出，產量、硅石價格和電價序列都被認為是平穩的，而蘭炭和球團礦的價格序列沒有同時通過面板模型的兩種單位根檢驗，被認為是非平穩時間序列，為保證后續研究的可靠性，我們對其取一階差分，相應的經濟意義也轉變為蘭炭、球團礦的價格變化。對差分項的單位根檢驗同時通過了Levin-Lin-Chu Test和Fisher-ADF Test，被認為是平穩時間序列。

　　3、格蘭杰因果關系檢驗

　　為進一步從統計上考察存在滯后關系變量的因果關系，我們在檢驗了面板數據的平穩性后，對各指標與產量進行了格蘭杰因果關系檢驗，實證結果的分析中，對于大N樣本，以Z-bar為準；對于N和T相近的樣本，以Z-bar tilde為準，因此本文以Z-bar tilde的P值作為主要分析指標。

　　結果顯示，在以AIC信息準則作為判斷標準的情況下，硅石、球團礦的價格變化對產量的因果關系在滯后項下并不顯著；電價及其一階滯后項對產量的格蘭杰原因在1%的水平下顯著；模擬利潤及其一階滯后項對產量的格蘭杰原因在5%的水平下顯著；蘭炭及其一階、二階滯后項對產量的格蘭杰原因在1%的水平下顯著。

　　4、產量的樣本內回歸分析

　　為進一步對產量的變化進行回歸分析，驗證硅鐵生產企業對成本和利潤的敏感性，我們以估計的硅鐵生產利潤和各原材料成本對硅鐵的產量進行回歸分析，運用面板數據模型并同時固定時間效應和地區效應，同時引入PCSE(Panel Effects Regression Model)矯正面板數據標準誤。

　　基準模型設定為各因素的滯后項對產量的回歸，其主要形式為：

　　PRODUCTIONt+1 = a0 + a1*SIt + a2*EPt + a3*SPt

　　+ a2*SCt+ a2*PTt +REGION+YEAR+ut

　　表格列示了具體的回歸模型和結果，各模型的擬合優度基本超過0.80，即原料的價格和模擬的利潤能解釋產量走勢形成邏輯中超過80%的部分。

　　具體分析，電價與產量的相關系數為負，且在1%的水平下顯著，同時電價的解釋力度略優于其一階滯后性，驗證了前述電力成本的高占比和電費產生的即時性；蘭炭、球團礦及其一、二階滯后項對產量的影響均較小，即產量對蘭炭、球團礦材料成本的敏感性較低，一方面其成本在總生產成本中占比較低，且購進與使用存在脫節，另一方面，觀察蘭炭、球團礦的價格走勢可以發現，原材料的成本相對穩定，很少在短期內發生明顯的波動。模擬的利潤與產量存在顯著的正相關性，也驗證了硅鐵生產的價格導向作用。

　　5、產量的樣本外預測分析

　　為了進一步驗證生產成本對產量的主導作用，本文擬以此為模型刻畫產量的未來走勢�？紤]到模型的簡潔性和數據的可得性，本文以模型（6）為基準并引入上兩期預期產量與實際產量的偏差作為修正指標，對硅鐵的產量進行樣本外預測，并以滾動窗口的形式對模型的預測結果進行評價。

　　具體的模型為：

　　PRODUCTIONt+1 = a0 + a1*b1*SIt + a2*b2*EPt +

　　a3*b3SPt +b4PDt+b5PDt-1++REGION+YEAR

　　其中PD為預測偏差，a為回歸分析參數，b為敏感性分析參數。

　　具體的操作方式為：擴大樣本期為2010年1月~2020年5月（n=125），以前5年（n=60）數據為參數估計期限，以估計期的下一個月為預測期，判斷預測結果與實際結果的偏離程度，挪動時間窗口至下月并重復上述步驟，共進行64次模擬。

　　圖9直觀的展示了模型模擬的結果，進一步，我們以平均誤差（ME）、平均百分比誤差（MPE）、平均絕對百分比誤差（MAPE）和均方根誤差（RMSE）等四個指標來考察模型的模擬效率。其中，ME可以衡量誤差方向；MAPE可以衡量偏離的相對幅度；MPE可以同時衡量偏離的方向和相對幅度：當MPE為正時,說明模型的估計結果大于實際結果，即模型高估了產量，且其值越大，模型的高估程度越大、模擬效果越差；RMSE可以衡量定價誤差的絕對幅度：其值越大說明高估程度越大。

　　四種誤差衡量指標的公式如下：

　　其中，Pi表示硅鐵的實際產量，Pi*表示模型的預測產量。

　　表格列示了不同地區及年份對應的評價結果，橫向比較，模型對內蒙古、陜西、青海等地的預測效果相對較好，且整體而言，模型低估了內蒙古的產量，高估了其它地區的產量�？v向比較，模型在2017年出現了較為顯著的估計誤差。

　　進一步分析研究結果，從總量上來看，2015年淘汰部分落后產能，主產區外其他產區產能清退，內蒙、寧夏等地持續投產，產能擴大至919萬噸，因此主產區產量2015年出現擴張，模型對產量出現了一定程度的低估；2016年產能集中度進一步上升，產能擴張但鋼鐵產能過剩、終端需求萎縮的大背景下，價格下行，利潤備受打壓，因此產量在產能清退和利潤下行的雙重打壓下回落6%至862萬噸，模型對產量出現了一定程度的高估。

　　2017年受供給側改革影響利潤回升，產能出現大幅度超預期的提升，個主產區產量出現大規模增長，因此模型出現了顯著的低估現象；2018年房地產高速增長，黑色產業鏈利潤豐厚，利潤豐厚驅動產能利用率增長，因此相對歷史期而言產量仍然保持高位；2019受宏觀政策指導提高行業準入門檻，限制2*2.5萬千伏安以下，電耗高于8500千瓦時/噸礦熱爐，產能又有小幅度的回落。2019年我國硅鐵總產能為900萬噸，實際產量為560萬噸左右，在前期利潤積累下新建產能集中投產，主要為青海減產，而陜西金屬鎂產業鏈自用增加，基本與模型的預測偏差相吻合。

　　分析模型的判斷誤差，主要變現在：一、利潤是供給釋放驅動因素，分析所得利潤水平由年末會計報表逆推而來，一方面省略了部分成本占比較小的原材料，另一方面簡化了對管理費用、運輸成本、倉儲成本等的刻畫，且廠商在生產時多以直觀的可變成本作為參考依據，刻畫的利潤水平以綜合成本考量；二、硅鐵供給2016-2018年期間頻繁受到環保擾動，近年在產業升級規范下環保影響大幅減少，環保將導致短時供給快速下降；三、需求端的擾動，硅鐵成本決定價格的“地板”，但主導價格和利潤的仍是需求端因素，需求端因素受終端鋼鐵和宏觀形式及政策的多重影響，導致以歷史數據判斷的利潤水平誤差較大，不能較好驅動供給的變化。

　　整體而言，產量呈現逐漸上升的態勢，因此模型預測的結果存在一定的低估。數據分析的結果基本驗證了我們對硅鐵產量的影響因素的預期，在硅鐵的成本構成中，占比較大同時具有即時效應的電力是成本端影響產量的最主要因素。

　　四、研究結論

　　今年上半年受疫情影響，硅鐵的產量較去年同期顯著下降。目前，成本端來看，電價上參考國家發改委前期發布的《關于延長階段性降低企業用電成本政策的通知》，今年下半年電網企業在計收一般工商業等電力用戶（含已參與市場交易用戶）電費時統一按原到戶電價水平的95%結算，延續了上半年的降電價政策。其余原料成本基本維持穩定，其中蘭炭的價格在今年3月顯著下降，但受山東的減煤任務等因素影響，6月以來出現供不應求的局面，每噸飆漲百元以上，且價格還在持續上調；整體而言，結合“推動降低企業成產經營成本”的宏觀背景，預計后期硅鐵的生產成本將穩中下調，產量也會逐步回升，樂觀估計，硅鐵的產量或能回落至去年同期水平。

　　反觀需求端，隨著下游用鋼需求持續回暖，冶鋼需求預計將穩步上升；煉鎂需求受鎂錠價格弱勢影響，實際需求尚未恢復。此外，出口方面受國外疫情的影響，鎂和硅鐵等的國外需求同樣低迷。

　　綜合而言，近期硅鐵開工率逐步上漲，預計隨著開工熱的持續和成本端的控制，硅鐵的產量將逐步上升，在需求端維持穩定的狀況下，或將導致供給小幅領先需求的格局，現貨價格仍可能維持窄幅下調。