（管理科学与工程专业论文）基于风险利润的电网企业购电风险评估模型研究.pdf

i 声明户明 1 i l l l l l l l l l l l l l l l l u l li i l l l i i iillli i l lllllll y 17 8 5 7 7 3 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文基于风险利润的电网企业购电风险评 估模型研究，是本人在华北电力大学攻读硕士学位期间，在导师指导下进行的研究工 作和取得的研究成果。据本人所知，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包 含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华北电力大学或其他教育机构 的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论 文中作了明确的说明并表示了谢意。 学位论文作者签名：煎塞 日期： 关于学位论文使用授权的说明 本人完全了解华北电力大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保管、 并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；学校可以采用影印、缩印或其它复制手 段复制并保存学位论文；学校可允许学位论文被查阅或借阅；学校可以学术交流为 目的，复制赠送和交换学位论文；同意学校可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学 位论文的全部或部分内容。 ( 涉密的学位论文在解密后遵守此规定) 作者签名：熊导师签名： 日期：日期： 华北电力大学硕士学位论文摘要 摘要 在目前以电网公司为单一购买者向发电商购电、向用户卖电的市场模式下，电 网公司面临着许多以前没有的风险。针对这一问题，本文着眼于电网公司购电风险 的研究，对电网企业在购电过程中的风险因素进行了全面的分析，并以综合风险影 响因子的形式对风险因素进行整合；引入风险利润这一新的风险评估指标，这一指 标更为全面的考虑到了电量风险和流动性风险等非市场价格因素；在此基础上以风 险利润最大化为优化目标，并在发电企业与电网企业风险均衡的约束下建立购电风 险模型，并用智能算法加以实现。一以河南省电力公司为对象验证了模型的效果，并 提出相应的风险防范措施。希望本文所提的方法和模型为电网企业进行购电优化和 风险研究提供一种新的思路。 关键词：购电风险，风险利润，风险效益均衡，蒙特卡洛模拟，遗传算法 a b s t r a c t i nt h ec u r r e n te l e c t r i c i t ym a r k e tm o d e lt h a tg r i dc o r p o r a t i o nt ob u ye l e c t r i c i t yf r o m g e n e r a t o r sa sas i n g l ep u r c h a s e ra n ds e l lt oc u s t o m e r s ，p o w e rg r i dc o m p a n i e si sf a c e i n gm a n y p r e v i o u s l yu n a v a i l a b l er i s k s f o rt h ep r o b l e m ，t h i sp a p e rf o c u s e so np o w e r 鲥dc o m p a n i e st o p u r c h a s ee l e c t r i c i t yr i s k ，a n a l y s i sr i s kf a c t o r si nt h ep r o c e s so fp u r c h a s eo fe l e c t r i c i t y c o m p r e h e n s i v e a n di n t e g r a t et h i sf a c t o r si nt h ec o n c e p to fc o m p r e h e n s i v er i s ki n f l u e n c e f a c t o r ；a p p l yt h en e wa s s e s s m e n ti n d i c a t o r st h a tp r o f i ta tr i s k ( p a r ) t h i si n d i c a t o rt a k e si n t o a c c o u n tam o r ee x h a u s t i v en o n - m a r k e tp r i c e sf a d 觚s u c ha sp o w e rr i s ka n dl i q u i d i t yr i s k f a c t o r s ；b a s e do nt h i s ，b u i l tu pt h ee l e c t r i c i t yp u r c h a s er i s ka s s e s s m e n tm o d e l ，m a x i m i z ep r o f i t a tm s ka st h eo p t i m i z a t i o no b j e c t i v e , a n da p p l yam a r g i n a lr i s kb e n e f i tb a l a n c em o d e l b e t w e e nt h eg e n e r a t i n gc o m p a n ya n dp o w e rg r i dc o m p a n ya st h er i s kc o n s t r a i n t ，a n dr e a l i z e d 廿l e o p t i m i z a t i o nb yi n t e l l e c ta l g o r i t h m s e l e c th e n a ne l e c t r i cp o w e rc o m p a n ya st h e i n v e s t i g a t e ds u b j e c tt ov a l i d a t e t h em o d e lr e s u l t s ，a n dp r o p o s et h ec o r r e s p o n d i n gr i s k p r e v e n t i o nm e a s u r e s h o p et h a tt h i sp r o p o s e dm e t h o da n dm o d e lc a np r o v i d ean e ww a yo f i d e a sf o rt h ep o w e rg r i dc o m p a n yt oe l e c t r i c i t yp u r c h a s eo p t i m i z a t i o na n dr i s kr e s e a r c h h u a n gy m g ( m a n a g e m e n ts c i e n c ea n de n g i n e e r i n g ) d i r e c t e db yp r o f z h a n gc a i q i n g k e yw o r d s ：p u r c h a s ee l e c t r i c i t yr i s k ，p r o f i ta tr i s k ( p a r ) ，m a r g i n a lr i s kb e n e f i tb a l a n c e ， m o n t ec a r l os i m u l a t i o n , g e n e t i ca l g o d t h r n s 华北电力大学硕士学位论文目录 目录 中文摘要 英文摘要 第一章引言1 1 1 问题的提出及研究意义1 1 2 国内外研究动态1 1 2 1 电网企业购电风险研究动态1 1 2 2 风险评估理论及方法研究动态2 1 3 研究内容及方法3 1 4 论文的创新点及难点，5 第二章电网企业购电风险识别与分析6 2 1 电网企业购电风险识别6 2 1 1 购电电价风险6 2 1 2 价格管制带来的风险6 2 1 3 负荷预测误差风险7 2 1 4 交易方式选择风险7 2 1 5 结算规则选择风险9 2 1 6 输电阻塞风险1 0 2 1 7 大用户直购电带来的风险分析1 0 2 2 基于i s m 解释结构模型方法的风险分析1 1 2 2 1i s m 模型分析法1 l 2 2 2 供电市场商业模式的概念模型1 2 2 2 3 建立电网企业购电风险的i s m 模型1 2 2 2 4 递阶结构有向图及i s m 模型分析的主要结论1 5 2 3 电网企业购电综合风险影响因子1 6 2 3 1 风险因素权重的确定1 6 2 3 2 各风险因素重要度的确定及其合成1 6 第三章发电企业与电网企业风险效益均衡1 8 3 1 前提假设1 8 3 2 发电企业的边际风险效益1 9 3 2 1 发电企业总收入1 9 3 2 2 发电企业边际风险效益1 9 华北电力大学硕士学位论文目录 3 3 电网企业的边际风险效益2 l 3 3 1 电网企业收益2 l 3 3 2 电网企业的边际风险效益2 l 3 4 发电企业与电网企业的边际风险效益平衡2 2 第四章风险利润2 4 4 1 风险与经济利润理论：2 4 4 2 风险利润的引入2 5 4 2 1 风险利润的一般定义2 5 4 2 2 电网企业的风险利润定义2 5 4 2 3 风险利润与风险价值的区别2 6 4 3 电网企业风险利润的计算2 7 4 3 1 电网企业风险利润表达式2 7 4 3 2 电网企业购电利润的期望值和方差2 7 4 3 3 电网企业的风险利润水平2 9 第五章电网企业购电风险评估模型3 0 5 1 研究条件3 0 5 2 模型的建立3 1 5 2 1 目标函数。3 1 5 2 2 约束条件3 1 5 3 基于蒙特卡洛模拟结合遗传算法的模型算法3 2 5 3 1 遗传算法基本原理3 3 5 3 2 基于蒙特卡洛仿真的遗传算法3 5 第六章河南省电力公司购电风险评估与优化3 8 6 1 河南省电力公司购电风险分析3 8 6 1 1 购电风险分析3 8 6 1 2 综合风险影响因子拟合3 9 6 2 基础数据统计4 0 6 2 1 上网电价与用电量需求之间的线性关系4 0 6 2 2 运营利润的期望值与方差4 1 6 3 河南省电力公司购电风险评估与优化结果分析4 l 6 4 购电风险防范措施4 4 6 4 1 建立电价平衡制度4 4 6 4 2 严格控制发电商市场势力作用4 4 6 4 3 慎重选择电力市场模式4 5 6 4 4 负荷预测误差风险防范对策4 5 华北电力大学硕士学位论文目录 6 4 5 电力期货交易的风险防范对策4 5 6 4 6 输电阻塞风险防范对策4 6 6 4 7 其他防范措施4 6 第七章结论与展望4 8 7 1 结论及进一步研究4 8 7 2 展望4 9 参考文献5 0 致谢5 4 在学期间发表的学术论文和参加科研情况5 5 华北电力大学硕士学位论文 1 1 问题的提出及研究意义 第一章引言 电力是国民经济的基础行业，电网是实现电力输送的通道，其多层次大范围布 局的分布特性，决定了电网企业属于风险密集型行业。作为发电侧和需求侧联系的 纽带，电网公司一方面要进入批发市场购电，将面对现货市场价格的急剧变化：另 一方面要为用户提供可靠的电力，却面对着固定的合同价格和零售价格以及不确定 的负荷需求。发电侧和需求侧的相互影响和两侧电力价格的差异给供电公司带来很 大的市场风险，由此造成区域电网企业最大的成本就是购电成本的现状。因此，对 电网公司在购电过程中所面临的风险因素进行充分的研究，以减小由于这些风险而 可能对电网公司形成的损失，已经是很迫切的问题。 在目前以电网公司为单一购买者向发电商购电、向用户卖电的市场模式下，电 网企业面临着许多过去并不存在的风险因素，并且许多过去已有的风险因素也要发 生改变。如：实施竟价上网后，上网电价主要取决于电力供需关系的不同，这就有 可能导致购电成本上升的风险；电力市场中的电网公司和发电公司的交易方式风 险，每一种交易方式对电网公司而言都有各自的风险存在；大用户直购电给电网企 业带来的风险，大用户直供将大大削弱电网公司的交易权，其经营模式和售电市场 份额均产生了变化，严重影响电网公司的利润空间，又对小用户有失公平；电网公 司要面临负荷预测误差所产生的风险，负荷预测偏高和偏低都可能会对电网公司产 生不好的影响，使其遭受损失。 所有这些风险因素会潜在地影响我国电网企业的正常运行，因此只有对这些风 险因素进行充分的研究，才能保证电网公司在发电侧电力市场中面临较小的风险， 并且减小由于这些风险因素对电网公司造成的损失。 1 2 国内外研究动态 电力工业的发展尤其是电力市场在全球的展开，分析、评价电力市场给参与各 方带来的风险已成为各个层面日益关心的问题。电网企业购电过程的风险规避问题 也成为了电网企业管理和发展的一个重要课题。 1 2 1 电网企业购电风险研究动态 目前关于发电侧的风险分析及决策的研究甚多，而对于购电侧的风险评估的研 究则相对较少。文献 1 - 5 全面分析了电网企业在向发电公司购电过程中所面临的 各种风险，如负荷预测误差风险、交易方式风险、结算规则风险和输电阻塞风险， 华北电力大学硕士学位论文 并给出了相应的风险管理措施。文献 6 - 9 讨论了在电力市场为单一购买者模式的 情况下，由于销售电价固定及发电商上网电价波动而产生的电网经营企业的购电风 险，分别在不同的约束条件下分析电网企业报价策略，并建立模型以降低电价所带 来的风险。文献 1 0 - 1 2 从市场规则与交易原理的角度分析了电网公司参与竞争时 可行报价曲线的约束范围，以及各类可能的边界曲线，由此构成购电决策的报价空 间分析方法，为确定合理的购电策略，降低市场风险奠定基础。文献 1 3 以最小化 购电费用为目标给出了购电商在时市场、日市场和i s o 市场的购电方案，但没有考 虑风险约束；文献 1 4 根据m a r k o w i t z 理论建立了供电公司收益最大和风险最小的 双目标数学模型，利用解析方法求得了在现货市场和远期合同市场的购电分配方 案。 目前对于电网企业风险评价模型的建立，以往的学者已有多方面的研究，绝大 多数是从电网公司购电的角度来分析的，其中包括基于总费用和风险因素，通过对 合同市场和现货市场两个交易市场的分析，确定一个最优购电组合，使电网公司的 总收益最大而风险最低，此外还有在销售电价不联动的情况下通过研究市场出清价 格分析电网公司在长期合同市场中的购电模型及其风险。因此，对电网企业购电过 程中电价波动导致的风险和各级市场电量的优化分配的研究已经有了长足的进展， 但是将电价波动与电量不确定同时考虑进行风险评估的研究较少。 由此可见，单独针对发电公司或电网公司在不同市场下的风险问题所进行的研 究已有了很大进展，但对于电力市场环境下发电公司和电网公司的风险平衡分析却 较少。发电商和电网企业都是平等的市场主体，依据市场规则进行电力买卖。在我 国电力市场改革的过渡时期，由于市场机制不完善且发电公司和电网公司均为国有 资产，因此既要衡量电网公司的购电风险，同时也要考虑发电公司的风险，这样才 有利于各市场主体之间的利益平衡。 1 2 2 风险评估理论及方法研究动态 风险价值v a r 法被金融机构当作他们投资组合的风险衡量的使用，可以追溯到 2 0 世纪8 0 年代。目前，v a r 法在能源市场上的应用也是相当普遍。文献 2 0 - 2 3 介绍 了v a r 法的背景，基本原理及应用，还介绍了结构蒙特卡罗方法、历史模拟法、应 力测试等方法来计算v a r ；文献 2 4 提出了正态参数法和历史模拟法之外的另一种 方法来计算v a r 值，该方法利用均值加权绝对误差函数来估计尾部百分位数。目前 为止，有关电力市场金融风险分析计算方面的研究工作还不是很多。文献 2 5 2 7 对电力市场金融风险的分析计算和防范进行了初步探讨，其重点主要是讨论如何采 用电力期货来规避电力市场价格风险。而这些方法仍然主要沿用原来金融领域中的 方法，实际上还是无法对实际电力市场进行金融风险的定量分析计算；文献 2 8 3 2 2 华北电力大学硕士学位论文 讨论了将v a r 方法应用于电力市场金融风险分析评估，但没有给出实际的算例。文 献 3 3 、 3 5 将v a r 方法应用于电力市场金融风险的实际计算分析。 文献 1 5 - 1 8 基于m a r k o w i t z 均方差风险理论展开对购电风险的研究一该理论将 所有偏离期望收益的偏差都视为风险，这样无形中就扩大了电网企业的风险购电成 本。因为电网企业代表用户向发电商购电，其风险识别最终的目的是为了有效地降 低用户的风险购电成本，因而它关心的风险成本应该只是高于期望购电成本的那部 分风险成本，而m v 理论则将低于期望成本的那部分偏差也视为要控制的风险购电成 本，这是不合理的。 由以上文献分析可以看出，现有计及风险的研究文献大多采用收益的方差或 v a r 、c v a r 作为风险计量工。但方差关于平均收益是对称的，严格而言，风险应该 针对利润低于预期的情况，因此用方差计量风险有较大的局限性；v a r 主要用于评 估市场风险和信用风险，对其他风险难以反映，并且它只考虑了风险的价格和概率， 但忽略了风险偏好；v a r 在数学上也具有一定的局限性，例如缺乏次可加性以及尾 部损失测量不充分等。r o c k a f e l l e r 和u r y a s e v 3 6 】等提出的条件风险价值c v a r 方法尽 管在性质上要优于v a r ，但在风险管理与监管实践中依然存在某些不足。c v a r 的有 效性依赖于分布尾部估计的准确性，但要准确估计分布的尾部是困难的。而电力产 业的“电价波动性 恰恰是厚尾型的【】。 以上这些风险评估方法都是假定风险的本质是不利结果( 或损失) 出现的可能 性条件下进行的。而风险是由各种不确定因素导致的价值损失，风险的界定体现了 风险本质与价值的关系。在非金融产业中，市场价格对公司风险管理决策并不是充 分的统计指标。因为市场价格所没有反应的其他信息也影响着公司价值，特别是在 电力市场这样的非金融市场中，运营利润应该被视为一个重要的变量，其中包含着 电量及流动性等风险因素。 此外，对于购电侧的风险评估，原有的评估指标主要是基于总购电费用【1 4 】或者 市场电价所建立，然而购电主体实际上不仅会关注其平均成交电价或总购电费用， 总成交电量也是其评价交易结果的一个重要衡量因素。为了如实地反映出市场主体 尤其是购电主体所面临的风险，有必要探索新的市场风险评估指标及方法。 1 3 研究内容及方法 在目前以电网公司为单一购买者向发电商购电、向用户卖电的市场模式下，电 网公司面临着许多以前没有的风险。针对这一问题，本文着眼于电网公司购电风险的 研究，以现代风险管理理论为基础，对电网企业在购电过程中的风险因素进行了全面的 分析，并以综合风险影响因子的形式对风险因素进行整合；引入风险利润这一新的风险 评估指标，这一指标更为全面的考虑到了电量风险和流动性风险等非市场价格因素；在 3 华北电力大学硕士学位论文 此基础上以风险利润最大化为优化目标，并在发电企业与电网企业风险均衡的约束下建 立购电风险模型，并用智能算法加以实现，通过确定合理的合约电量分配率来进行购电 决策优化。并以河南省电力公司为对象验证了模型的效果，并提出相应的风险防范措施。 主要研究内容如下： ( 1 ) 风险分析 对电网公司购电过程中各种明显的和潜在的风险事件进行识别，并分析每一风 险的原因及影响因素，说明其后果。运用i s m 解释结构模型方法对各个风险因素进行 分析，研究各风险因素之白j 的相互关系及影响关系，并利用模糊向量评价理论将各种j ) c l i 险因素拟合成一个综合风险影响因子，以此作为企业运营利润的影响系数，主要风险有： 购电电价风险、负荷预测风险、交易方式选择风险、结算规则选择风险、输电阻塞 风险等。 ( 2 ) 购电风险度量，建立风险评估模型 本课题通过对电网公司在购电过程中所面临的各种风险因素进行全面的剖析 之后，综合前人单从发电商利益最大化或购电商费用最小的视角来进行风险评估的 方法理论，以发电商与供电商风险均衡为约束条件之一建立电网企业购电风险优化 的模型；并鉴于目前v a r 、c v a r 、均方差理论等各种风险度量方法的局限性，选用 风险利润( p a r ) 这一风险指标来进行风险管理。p a r 是金融产业中v a r 的一个变形， 它通过考虑更全面的风险因素( 非市场价格) 的影响，例如电量风险和流动性风险， 扩充了信息量。这是本课题研究的重点。 ( 3 ) 购电风险防范及对策 对上述电网企业购电过程的风险因素，以河南省配电网为例，根据定量评估的 结果和各种风险防范与控制措施的成本，运用风险管理的理论与方法，提出各种风 险防范与控制的对策，包括风险回避、风险预防、风险分散、风险分离、风险转移 等对策。通过这些对策来达到控制风险，减少损失的最终目标。 针对以上问题，本文采用以下研究方法：利用解释结构模型化技术对电网企业 购电风险因素进行分析，研究各风险因素之间的相互关系及影响关系，并利用模糊 向量评价理论将各种风险因素拟合成一个综合风险影响因子；利用线性回归方法分 析求出河南省配电网用电量需求与平均购电电价的线性关系；利用基于蒙特卡洛 ( m o n t e c a r l o ) 模拟结合遗传算法进行电网企业购电优化模型的求解。 4 华北电力大学硕士学位论文 本文研究的总体思路如图1 - 1 ： 图1 - 1 电网企业购电风险评估与优化模型研究思路 1 4 论文的创新点及难点 本论文的创新点在于： ( 1 ) 突破传统v a r 风险价值理论的局限性，综合前人单从发电商利益最大化或购 电商费用最小的视角来进行风险评估的方法理论，以发电商与供电商风险均衡为约 束条件之一研究出电网企业购电风险优化的模型，使风险评测结果得到进一步改 善，取得相应的基础理论研究成果。 ( 2 ) 引入风险利润( p r o f i ta tr i s k ，p a r ) 这一概念作为风险评估指标，建立基 于风险利润约束的风险测度模型，将风险利润最大化作为优化目标，并考虑电量风 险和电价波动等影响因素对模型进行分析。 本文的难点在于： ( 1 ) 如何在一定约束条件下发电商和电网企业这两个市场主体之间进行利益平 衡，并构造这个风险效益平衡模型。 ( 2 ) 风险利润( p a r ) 作为风险约束及优化指标来度量风险研究。 司一系列的风险因素，这些因素多少都与电力市场上价格的波动都有直接的关系。 2 1 2 价格管制带来的风险 电力行业引入竞争性的发电市场，可以为用户提供其愿意支付的电力商品和服 务。然而，电网环节具有自然垄断特性，无法引入自由竞争。 电网企业面对的发电企业价格是由市场决定的，面对的对用户的销售价格是由 政府按照计划经济的模式决定的，这样就带来了价格上的风险。因此，必须建立有 效的管制框架，通过管制使垄断的电网环节高效运作。由于垄断业务的价格是通过 管制，而不是竞争形成的，所以监管机构能否处理好电网公司的发展与效率，是确 定管制方式的难点，也是电网公司的风险之一。 6 华北电力大学硕士学位论文 2 1 3 负荷预测误差风险 由于电源在一定的时期内是相对不变的，而负荷需求则可能会发生很大的变 化。当负荷需求大时，电价往往升高，反之亦然。所以，市场参与者将通过预测负 荷值来预测市场电价，负荷预测的误差将直接影响市场参与者对电价的判断，从而 影响决策。 电网公司一般是在远期市场上购买一部分电量，剩余部分在同前市场购买，还 有可能参与会融市场。所需的实际电量很难确定，只能依据对总需求量的预测值作 出购电决策。但由于电力负荷本身具有很强的随机性与不可预测性，因此负荷预测 的误差大小将直接影响电网公司盈利水平。如果预测值过大，电网公司将不能履行 与发电商签订的购电合同，因此需要支付发电商违约金，造成购电成本上升；如果 预测值过小，所购电量满足不了用电需求，就需要在实时市场上购电，而实时市场 的电价具有很大波动性，通常比合同电价高，这就可能导致电网公司购电成本增加， 造成供电损失，同时也会给公司形象带来不利影响。一般来说，电网公司的缺供损 失要大于超供损失。也就是说，预测误差是电网公司进行购电决策时一个很重要的 风险因素。 在市场环境下，负荷预测的不确定性直接影响购电计划合同的履行。例如，期 货市场中负荷预测偏低，将导致在现货市场上购买昂贵的高峰电力；期货市场中负 荷预测偏高，将导致更多的机组在预调度计划中组合进来，由此会支付过多的容量 成本和启停费用，从而影响电网企业的经济效益。 2 1 4 交易方式选择风险 现阶段我国电力市场的运营结构如图2 - 1 所示。本文主要针对现货交易、远期 合约交易和期货交易等交易方式进行风险识别与分析。这些交易方式的不同对于电 网公司所面临的风险是不相同的。 期货与期权交易市场 中长期合约交易市场 - 电网公司b - - 电力小用户： 发电公司卜 日前交易市场 1 辅助服务市场 电力大用户j 实时交易( 平衡) 市场 图2 - 1 电力市场运营结构图 7 士学位论文 司主要面对电力市场中现货价格的频繁 大的风险因素。电网公司虽然可以利用 的特性，它并不能完全规避电价波动所 电力供给因素、电力需求因素、发电商 能源价格波动等等原因，发电商的报价 业带来了很大的购电风险和经营风险。 中，一个重要因素就是由于发电商在现 不联动，导致电力公司负债累累，最终 具有的操纵市场、特别是操纵价格的能 节表现的电力供求关系为供求趋于相等 乎为零，如果发电公司人为减少机组出 价未能与终端销售电价联动的环境下， 利用远期合约规避一部分风险，但是由 波动的风险。而且远期合约价格的确定 公司的损益情况。此外它还存在着信用 风险和流动性风险等。 ( 1 ) 远期价格预测风险 由于电力现货市场价格变动而导致的电力金融合约价格发生变动所引起的风 险就是价格风险。价格风险在电力金融合约市场上普遍存在，政治、经济、自然条 件的变化都可能产生价格风险。 信息不对称将导致“逆向选择( a d v e r s es e l e c t i o n ) ，从而使交易价格偏离真实 的供求关系所决定的价格规律。由于影响电力商品价格变动趋势的因素更为复杂， 包括负荷预测、原材料供应、电力投资进展等，交易者只有充分掌握这些信息才能 8 华北电力大学硕士学位论文 对电力价格的趋势做出比较合理的预期。而在实际交易过程中，由于受到多种因素 的制约，交易各方对信息掌握的优势并不一致：配电商比较了解电网技术方面的发 展趋势，发电商则对原材料价格、电力投资、发电技术参数等因素有比较确切的估 计，而用户的相对信息优势较少。由此导致各方博弈的结果与实际市场未来供需有 较大的偏离，有时甚至发生背离，电力金融合约规避风险的功能不但没有有效发挥， 反而导致了更大的价格风险( 即价格失真) ，以及投资决策失败的风险。 ( 2 ) 信用风险 信用风险存在于所有的电力金融合约交易中，尤其是像电力远期合约这样的场 外交易更容易产生信用风险。如果交易的一方到期不能履行远期合约，另一方将遭 受一定的损失。比如电力现货市场价格走低，电网企业可能会违反协议，转向现货 市场购买电力，以获得更大利润，这样就必须支付一笔违约金；或未来电力现货市 场价格变高，发电商违反协议不按合约出售电力，电网企业必然遭受损失。而且， 双方签署的协议期越长，合约对方资信发生变动的可能性就越大，到期时，对方就 越有可能无法履约。 ( 3 ) 法律风险 法律风险是指由于合约在法律范围内无效或由于交易双方所签署的协议不负 荷法律规范，或者由于破产制度、税制等法律方面的原因造成的风险。在电力远期 合约这样的场外交易中法律风险经常存在。交易双方应在协议中明确双方的责任和 义务。 2 1 4 3 电力期货交易方式的风险分析 电力期货交易方式，是一种比较正规的合约交易方式，它在一定程度上比远期 合约可以很好的规避由于电价波动给电网公司所形成的风险，但是它是通过套期保 值来规避价格风险的，因此基差风险和最优保值率是关系到套期保值效果的两个必 要的风险因素，它是决定期货交易方式风险的最直接的因素。 2 1 5 结算规则选择风险 在电力市场中，不同的结算方式，对于电力市场中的购电方电网公司来讲， 则有着不同的影响结果。由于结算方式会直接影响到最后的交易结果，从而对电网 公司的购电结果产生直接的影响。电网公司有可能因为与发电公司结算方式的不同 而支付较多的购电费用。 世界各国的电力市场交易结算机制主要有统一结算和差别结算两种。在这两种 交易结算机制下发电公司都有报高价的倾向，这对于电网企业来讲是一个潜在的风 险因素。发电商通过分析竞争对手的机组及燃料价格情况，可以大致了解彼此的生 产成本，每个发电商都有将价格定于边际成本之上的动机，再加上负荷没有价格弹 9 华北电力大学硕士学位论文 性，因此在频繁的报价过程中有发电商可能达成默契，抬高电价来获得超额利润。 由于不同的结算方式从而使电网公司的购电费用也会有所不同，在这种情况 下，结算方式的不同选择也形成了一个对于电网公司的风险因素，因此对于这个风 险因素一般对于电网公司一方是无能为力彻底规避的，需要电力市场的结算规则兼 管部门充分考虑各方面的因素做出合理的选择。值得说明的是目前存在的发电侧电 力市场中，绝大多数的市场上采用的结算规则都是统一清算结算价格。 2 1 6 输电阻塞风险 电网输电容量的不足容易导致阻塞，阻塞会对电网的运营产生直接影响，而且， 从长期看，还会通过影响发电市场，间接对电网企业的运营产生风险。输电阻塞将 导致电能不能由供电侧安全可靠的输送到用户，电网公司将被迫改变购电计划，从 不阻塞地区购买高价电能，导致购电成本增加。具体影响过程如图2 - 2 所示。 输电阻塞卜_ 叫影响发电市场投资 冻结零售电价 电网收入风险1 一 电网购电价的升高 区域电价的不同 发电市场中的市场力 图2 - 2 输电阻塞对电网企业的间接风险 当负荷预测过小时，为了满足用户的需求就要临时向发电商大量购电，这样就 很容易带来输电阻塞的问题。在输电阻塞产生之后，由于电力传输的特性，交易合 同中规定的合同路径和电力实际流经的物理路径并不相同，每个交易都会对整个系 统的潮流产生影响。电力调度人员往往难于鉴别究竟输电阻塞是由哪个交易引起 的。负荷削减也就会失去公正性，电力调度人员削减的交易往往是真正为使用系统 付费的交易，而不是那个引起输电阻塞的交易。这样电网公司既要向削减的交易提 供一定的赔偿，又要承担输电阻塞而引起的费用和成本。 2 1 7 大用户直购电带来的风险分析 开展大用户直购后，电网企业因此减少了向发电企业购买电力，而由于输电机 理和实际情况的限制，电能仍将通过电网企业转供给大用户，此时，电网企业可获 得委托输电服务费收入。可见，开展大用户直购后，电网企业的经营模式和售电市 场份额均产生了变化，进而影响到电网企业的购电成本和售电收入。 1 0 华北电力大学硕士学位论文 2 2 基于ls m 解释结构模型方法的风险分析 2 2 1is m 模型分析法 解释结构模型化技术( i n t e r p r e t a t i v es 咖c t u r a lm o d e l i n g ，i s m ) 【3 9 4 0 】由美国学 者j w a r f i e l d 于1 9 7 3 年提出，主要用于分析组成复杂系统大量元素之间的关系( 包 括单向和双向的因果关系、大小关系、排斥关系、相关关系、从属或领属关系等) ， 并通过多级递阶结构的形式表示出来。这种系统结构建模的方法，在系统工程的实 践中发挥着重要的作用。电网企业在购电过程中面临的风险因素相关性较大，因此 本文运用i s m 系统化建模技术来分析电网企业购电风险系统的结构。 构建i s m 模型、搜集和整理系统的研究步骤如下： ( 1 ) 设定某种必须考虑的二元关系，形成意识模型，并得到系统要素集，记为： n = q i f = l ，2 ，捍 ，其中q 表示系统第f 个要素 ( 2 ) 判断要素集中每两个要素之间是否存在直接二元关系 用邻接矩阵a = ( 嘞) 表示所有的直接二元关系。 ，一j 1 如果要素q 对要素巳存在直接的二元关系 公背f 9 1 、 “扩一10 如果要素岛对要素p ，不存在直接的二元关系 厶h 怕u ( 3 ) 利用邻接矩阵么建立可达矩阵m 设b = a + a 2 + a 3 + + a “ 公式( 2 - 2 ) 再从曰。中，将不为零的元素改换成l ，而为零的元素不变。这样改换的矩阵， 称为可达矩阵m 。 ( 4 ) 以可达矩阵为基础建立递阶结构模型 用多级递阶有向图来表示模型的结构。 ( 5 ) 将解释结构模型与已有的意识模型进行比较 如果不相符合，返回步骤( 1 ) ，对有关要素及其二元关系和解释结构模型进行 修正。 通过对解释结构模型的研究和学习，原有的意识模型得到修正。经过反馈、比 较、修正、学习，最终得到一个令人满意、具有启发性和指导意义的结构分析结构。 如图2 - 3 所示： 华北电力大学硕士学位论文 图2 - 3i s m 研究步骤 2 2 2 供电市场商业模式的概念模型 。 我国目前的电力市场属于这样一种类型：输电、配电企业和电力经销商形成一 个电网企业，这样的企业既经营输配电网，又买入卖出电力，因此可以得到发电侧 开放的电力市场商业模式，如图2 - 4 中虚线方框。 在图2 4 中，把风险因素定义为影响这种原因发生的环境变量，把风险环境定 义为风险及其因素所处的环境系统。如发电商市场力和交易模式属于经济环境；销 售电价管制、执行分时分类电价属于法律政策环境等。 经济环境、法律政策环境、信用环境等 图2 - 4 供电市场未开放环境下的概念模型 2 2 3 建立电网企业购电风险的ls m 模型 ( 1 ) 电网企业购电风险因素 在目前的电力市场运营模式下，本文主要讨论电网企业以现货市场交易和长期 合同市场交易为主的购电方式。在此前提下，根据前面已经讨论出的七种主要购电 1 2 华北电力大学硕士学位论文 风险因素，结合图2 - 4 所反映的电力市场环境，我们可以得到电网企业的购电风险 及其影响因素的集合，列于表2 - 1 中。 表2 - 1 电网企业购电风险系统的定义及直接关联关系 编号风险及风险因素描述性定义直接影响的因素 1 财务风险主营业务收入波动、环境变化与购电费用 增加等导致财务成本失去控制 2 政策法规风险 具体包括电力行业政策、电力环保政策、 3 ，4 ，6 ，9 ， l l 地方自备电厂政策等的变化 3购电电价风险 从竞争的发电市场上购电的甲均价格，这 l 是电力市场风险管理文献中讨论最集中 的风险因素 4价格管制风险 由于电网企业垄断的存在带来价格管制 l 存在，销售电价与上网电价的不联动 5 负荷预测风险电力电量需求的不确定性使负荷需求预 1 ，3 ，8 测的误差大将直接影响电网公司盈利水 平 6 交易模式风险不同的交易模式给电网企业带来不同的 1 ，3 ，4 ， 7 风险 7 发电商市场力有影响力的发电商通过容量持留或多个l ，3 ，9 发电商通过共谋等措施故意抬高发电侧 电价 8 远期价格预测 电网企业对发电侧信息掌握不足而造成 l 远期合约价格预测失真 9 结算规则风险电网公司有可能因为与发电公司结算方 l 式的不同而支付较多的购电费用 1 0 输电阻塞风险输电阻塞将导致电能不能由供电侧安全 l 可靠的输送到用户，电网公司将被迫从不 阻塞地区购买高价电能，导致购电成本增 加 1 l 大用户直购风险开展大用户直购后，电网企业的经营模式 l 和售电市场份额均产生了变化，进而影响 到电网企业的购电成本和售电收入 表2 - 1 中定义的风险因素，并不完全局限于电网企业购电行为本身产生的风险。 理论上只要是电网企业面临的经济不确定性，都应该被考虑，但由于风险的复杂性， 1 3 华北电力大学硕士学位论文 相应的列举出了之前分析过的几种风险因素。表中罗列了风险相应的影响因素， 样就得到了电网企业购电风险系统的要素集合n = l ，2 ，3 ，1 1 ) 及其直接关联( 影 ) 关系。 ( 2 ) 建立邻接矩阵与可达矩阵 根据表2 1 所述风险及直接影响的因素，可将上述1 1 个变量之间的直接关系 公式( 2 一1 ) 表示成如表2 - 2 所示邻接矩阵a 。 表2 2 风险及直接关联冈素的邻接矩阵a 1234567891 0l1 1o00000 0oo0o 2 o0110loo1 00 3l0o00oo oo00 4lo0o0o00o0o 5l0l0000lo 00 6l0l1oo lo00o 7 l0l000o0000 8l0oo00ooooo 91o 0 0o o0o00o 1 0looooo0oo00 1 l1ooo0o0o000 对矩阵彳按公式( 2 2 ) 进行计算，通过变换得到可达矩阵m ，如表2 - 3 所示。 表2 - 3 可达矩阵膨 l234567891 01 1 lo000o000oo l lll10l1 0 l0 o 2 lo1oo000o00 3 lool0000o00 4 lololool00o 5 l0ll0ll0000 6 l0l000l000o 7 l0oo0o0 l 000 8 l00o0o00l0o 9 l000o0000l0 1 0 l000oo0000 l l l 1 4 华北电力大学硕士学位论文 得到的可达矩阵膨，对每一行，按行的元素和行的大小进行升序排列，并以此 划分出阶数最大的单位主子阵，结果如表2 4 所示。 表2 - 4 实用法要求的可达矩阵 1834 91 01 l7562 层级 1oo0o0 0o0oo 1 8l 1 oo 0ooo000 310l 00o0oo0o 4l0ol0o 0oo00 910oo looooo0 1 0lo00 0l0o0o0 1 1l0000o1oo0 o 71lo0oool0o 0 5110loooo 1oo 6ll1o0oo1ol0 四 21ll0l0ol01l 五 2 2 4 递阶结构有向图及is m 模型分析的主要结论 根据实用法要求的可达矩阵，可以得到以下结论： ( 1 ) 所有的风险及因素都通过不同的途径和方式对财务风险产生影响。 ( 2 ) 表中所列风险分布于5 个层次。若只考虑第二层次，那就形成了6 个独立的 区域：风险8 ( 远期价格预测风险) 、风险3 ( 购电电价风险) 、风险4 ( 价格管制风 险) 、风险9 ( 结算规则风险) 、风险1 0 ( 输电阻塞风险) 、风险“( 大用户直购风 险) 。实际上，电网企业风险管理的组织体制和策略设计总是孤立分散地处理这些 风险，缺乏一个总的风险战略去协调各种风险管理措施。这种做法正是基于这个局 部的风险系统模型。因此，在企业的风险管理中应该系统的考虑企业的各种风险以 及这些风险的关联影响关系。 ( 3 ) 从各个风险因素的相互关系可以看出有些风险只对其他风险造成影响，而 不受到其他风险因素的影响，如风险5 ( 负荷预测风险) 、风险1 0 ( 输电阻塞风险) 、 风险1 l ( 大用户直购风险) 。而有些风险因素有自己独特的影响因素，如风险8 受 风险7 、6 、2 的影响。这说明有必要根据不同风险特点选择的特定管理措施纳入到 整体风险管理体系中。 1 5 华北电力大学硕士学位论文 2 3 电网企业购电综合风险影响因子 对于上文分析到的电网企业购电风险因素，为了体现它们对电网企业购电的整 体影响程度，本文利用模糊评价理论【4 1 4 2 1 对风险因素进行权重确定与整合，通