（控制理论与控制工程专业论文）基于金融数学模型方法的电力衍生产品的定价研究.pdf

摘要 摘要 题目：基于金融数学模型方法的电力衍生产品的定价研究 作者：葛佳佳 导师：邹斌 专业：控制理论与控制工程 二十世纪八十年代以来，在美国等西方国家，电力工业进行了一场深刻的变革， 其内容就是打破垄断引入竞争，以达到提高效率、优化资源配置的目的，用市场的 方法代替行政手段来规范电力系统的运行。这就是电力市场化的革命。 由于电能不能大规模有效存储以及电力供需的实时平衡性要求，导致了电力价 格的剧烈波动，这给市场成员带来了巨大的价格风险，如果不能有效管理该风险将 带来灾难性的后果。电力市场中电价的波动性使得越来越多的市场设计者和参与者 认识到电力市场风险管理的重要性。风险管理中一项重要的内容便是要发展电力金 融市场一即通过发展各种合同，期货，期权等金融产品来吸引市场参与者，分散市 场风险，降低交易成本，允许市场参与者锁定电力价格以确保他们有制定适当短期 和中期计划的机会，减少价格波动带来的风险。 电力金融市场的出现和发展是电力市场化的必然要求，理论和运行实践都证明 将电力金融市场与电力现货市场相结合的方式是电力市场安全，高效的一条捷径。 本文的工作是对电力金融市场的产物一电力衍生产品的定价以及国外电力金融 市场的具体发展模式进行了一系列细致的研究，对电力衍生产品的产生，发展和具 体运营规程，对电力期货期权定价的二叉树数值方法模型和基于此对p j m 市场电力 期货期权的实证性分析都进行了深入的剖析和实践论述。 工作的主要内容如下： 1 首先提出了把在金融数学分析领域广泛运用的一种数值方法一二叉树法运 用于电力期权定价中来，并描述了该数值定价方法的理论基础一对冲原理。 2 其次，基于二叉树模型方法对现行的p j m 市场的电力期货期权进行了实证性 的演算分析，着重研究了在该模型中，模型参数的匹配和估计方法，并针对不同的 匹配和估计方法做了对比分析。结论表明：二叉树法等一些期权数值计算方法可以 对现有的期货期权作出较为有效的定价。 3 最后文章对国际电力金融市场的产生，发展和运营方式与效果作了研究，给 出了北欧和美国p j m 市场等一些成功运作的典范的启示作用。 江南大学硕士学位论文 关键词：电力市场二叉树模型期货交易电力期权波动率电力远期合同电力金 融市场差价合约 论文类型：应用研究 a b s t r a c t t h e m e ： a b s t r a c t e l e c t r i cp o w e rd e r i v a t i v ep r o d u c t sp r i c i n ga n a l y s i sb a s e do nf i n a n c i a l m a t h e m a t i c sm o d e l s a u t h o r ：g ej i a j i a s u p e r v i s o r z o ub i n s p e c i a l t y c o n t r o lt h e o r ya n dc o n t r o le n g i n e e r i n g s i n c e19 8 0 s ，i nw e s t e r nc o u n t r i e sa n du s a ，t h ee l e c t r i cp o w e ri n d u s t r yh a sc a r r i e d o n ap r o f o u n dt r a n s f o r m a t i o n t h ec o n t e n ti st ob r e a kt h em o n o p o l ya n di n t r o d u c e c o m p e t i t o n ，t oa c h i e v et h eg o a lo fe n h a n c i n gt h ee f f i c i e n c ya n do p t i m i z i n gr e s o u r c e s d i s p o s i t i o n ，t o s t a n d a r de l e c t r i c a l p o w e rs y s t e m m o v e m e n t b yr e p l a c i n g t h e a d m i n i s t r a t i v em e t h o dw i t ht h em a r k e tm e t h o d t h a ti st h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e t a b i l i t y r e v o l u t i o n b e c a u s et h ee l e c t r i ce n e r g yc a n tb ee f f e c t i v es t o r a g e db yl a r g e s c a l ea n de l e c t r i c p o w e rs u p p l ya n dd e m a n dh a v er e a l - t i m eb a l a n c e dr e q u e s t ，i th a sc a u s e dt h ee l e c t r i c p o w e rp r i c ef i e r c e u n d u l a t i o n t h i sh a sb r o u g h tt h eh u g ep r i c er i s kf o rt h em a r k e t m e m b e r , i ft h er i s kw i l ln o tb em a n a g e de f f e c t i v e l y , i t w i l lb r i n gt h ed i s a s t r o u s c o n s e q u e n c e t h ef l u c t u a t i o no ft h ee l e c t r i cp r i c ei nt h ee l e c t r i cp o w e rm a r k e tm a k e m o r e a n dm o r em a r k e td e s i g n e r sa n dt h ep a r t i c i p a n t sr e a l i z et h ei m p o r t a n c eo fr i s k m a n a g e m e n t a ni m p o r t a n tc o n t e n ti nr i s km a n a g e m e n ti st od e v e l o pt h ee l e c t r i cp o w e r f i n a n c i a lm a r k e t ，t h a ti st oa b s o r bm a r k e tp a r t i c i p a n t sd i s p e r s em a r k e tr i s ka n dr e d u c e t r a n s a c t i o nc o s tb yd e v e l o p i n gf u t u r ec o n t r a c t s ，f u t u r e s i ta l s oa l l o wt h ep a r t i c i p a n t st o f i xt h ee l e c t r i cp o w e rp r i c es ot h a tt h e yw i l lh a v et h ec h a n c et of o r m u l a t et h es u i t a b l e s h o r t - t e r ma n dm i d d l e t e r mp l a nt or e d u c et h er i s kb r i n g i n gb yt h ep r i c ef l u c t u a t i o n t h ea p p e a r a n c ea n dd e v e l o p m e n to fe l e c t r i cp o w e rf i n a n c i a lm a r k e ti sa ni n e v i t a b l e r e q u e s to fe l e c t r i cp o w e rm a r k e t a b i l i t y t h et h e o r ya n dm o v e m e n tp r a c t i c ep r o v e dt h a t t h em o d ew h i c hu n i f yt h ee l e c t r i cp o w e rf i n a n c i a lm a r k e ta n de l e c t r i cp o w e rs p o tm a r k e t i sas h o r t c u t o ft h es a f ea n de f f i c i e n te l e c t r i cp o w e rm a r k e t a b i l i t y t h i sa r t i c l ew o r ki st of i xt h ep r i c eo fe l e c t r i cp o w e rd e r i v a t i o np r o d u c ta n d h a v ea m e t i c u l o u sr e s e a r c ht oc o n c r e t ed e v e l o p m e n tp a t t e r no nf o r e i g ne l e c t r i cp o w e rf i n a n c i a l m a r k e t w ea s l oc a r r i e dt h o r o u g ha n a l y s i sa n dp r a c t i c ee l a b o r a t i o no nt h ea p p e a r a n c e ， d e v e l o p m e n ta n dc o n c r e t eo p e r a t i o nr e g u l a t i o no fe l e c t r i c d e r i v a t i o np r o d u c t ，t h e 江南大学硕士学位论文 b i o n o m i a lt r e em o d e lo ft h eo p t i o no fe l e c t r i cf u t u r e s ，t h ee l e c t r i c a lf u t u r e st r a n s a c t i o n a n dt h ef u t u r e so p t i o n sp r i c ea n a l y s i sb a s e do nb i n o m i a lt r e em o d e lo np j mm a r k e t t h ew o r kp r i m a r yc o v e r a g ei sa sf o l l o w s ： 1 f i r s t ，w ep r o p o s e dt h a tt h eb i n o m i a lt r e em e t h o dw h i c hi sw i d e l yu s e di nf i n a n c i a l m a t h e m a t i c sc o u l db eu s e di n e l e c t r i co p t i o n sp r i c i n ga n dd e s c r i b e di t st h e o r e t i c a l p r i n c i p l e 2 t h e nw eh a da ne x a m p l ea n a l y s i so nt h eo p t i o no fe l e c t r i cf u t u r e so np j mm a r k r t b a s e do nb i n i m i a lt r e em o d e l ，r e s e a r c h e de m p h a t i c a l l yp a r a m e t e rm a t c ha n de s t i m a t e m e t h o di nt h i sm o d e l ，m a d et h ec o n t r a s ta n a l y s i si nv i e wo fd i f f e r e n tm e t h o d s t h e c o n c l u s i o ni n d i c a t e dt h a tt h eb i n o m i a lt r e em e t h o di sa nu s e f u lm e t h o df o rp r i c i n gt h e e l e c t r i cf u t u r eo p t i o n 3 a tl a s t ，t h i sa r t i c l ed i dar e s e a r c ho nt h ea p p e a r a n c e ，d e v e l o p m e n t ，t h ep a t t e r na n d e f f e c to fo p e r a t i o no fi n t e r n a t i o n a le l e c t r i cf i n a n c i a lm a r k e t ，h a dg i v e nr e v e l a t i o n so n p j ma n dn o r t h e r ne u r o p em a r k e to fs u s s e s s f u lo p e r a t i o n k e yw o r d s ： e l e c t r i cp o w e rm a r k e t ；b i n o m i a lt r e em o d e l ；f u t u r e st r a n s a c t i o n ；e l e c t r i c o p t i o n ；u n d u l a t i o nr a t e ；e l e c t r i cf u t u r ec o n t r a c t ；e l e c t r i cp o w e rf i n a n c i a l m a r k e t ；c o n t r a c tf o rd i f f e r e n c e s t y p eo ft h e s i s ：a p p l i e dr e s e a r c h 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工 作及取得的研究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地 方外，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 本人为获得江南大学或其它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 确的说明并表示谢意 签名： 诲引勿 马瓤- 如g i 、| 弓 关于论文使用授权的说明 本学位论文作者完全了解江南大学有关保留、使用学位论文的规 定：江南大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅，可以将学位论文的全部或部分内容编 入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、 汇编学位论文，并且本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致 保密的学位论文在解密后也遵守此规定 签名： 导师签名： 毪气们衫 日 拦茎：! 苎 矶迹：【： 坦 第一章绪论 1 1 引言 第一章绪论 电力市场的概念在上世纪8 0 年代由s e h w e p p e 提出。为了提高各自国家电力系统 的运行效率，降低用电价格，西欧各国已经分别建立起不同模式的电力市场。英国 建立了以p o o l 为核心的电力交易体系；美国加卅建立了以短期交易为中心的交易体 系；美国p j m 建立了包括长期合约以及p o o l 为核心的交易体系；澳大利亚建立了包 括批发市场和零售市场的电力市场结构。从上世纪九十年代末开始，我国也已经开 始进行电力工业改革的尝试，而现有的以现货交易为主的电力交易模式无法避免电 价的剧烈波动，而电价的波动带来的风险是巨大的，电力市场中电价的波动性使得 越来越多的市场设计者和参与者认识到电力市场风险管理的重要性。电力市场需要 发展各种合同，期货，期权交易以吸引市场参与者，同时降低交易成本；允许市场 参与者锁定电力价格以确保他们有制定适当短期和中期计划的机会，以减少价格波 动带来的风险。风险管理是市场一项很重要的服务。为锁定电力价格需要建立电力 期货和期权市场，运用这些电力金融工具，市场参与者可以有效管理风险。理论证 明：以期货交易为主现货交易为辅的电力交易模式，将大大改观这一根本性的弊端， 成为电力市场发展的必然趋势。但是期权定价问题已成为现今学者们的热门和困难 问题。期权定价是一个比较复杂的问题，期权本身就有多种形式，即使建立了数学 模型，也不一定有显式解，只能进行数值解。所以如何针对电力期权作出合理准确 的定价是当前电价定价研究的一个主要方向和亟待解决的问题。 1 2 课题的研究意义与价值 近年来，电力工业的市场化改革已经成为全球范围内不可逆转的潮流与趋势， 这种改革的主要内容就是要将传统电力工业的垂直一体化的垄断经营模式向市场化 模式转变，用市场的工具来规范电力行业的运行。传统的电力工业管制模式在规模 经济高速发展的年代是正确的，但是随着电力工业的规模经济性越来越小，这种模 式的优越性已经慢慢在消失，因此，从二十世纪八十年代开始，世界上很多国家都 在探索用市场的方法来取代它，总之，搞电力市场的目的是为了引入竞争、提高效 率、降低成本和优化资源配置。电力市场改革的核心内容是将发电、输电、配电的 1 江南大学硕士学位论文 主要功能分解成在商业运营方面相互独立的实体，将电力、电量、输电服务、辅助 服务等商品尽可能精确地表示为电价，将电力系统的各种操作以经济尺度加以衡量， 在所有市场参与者之间公平、公正地分摊相关费用。我国于1 9 9 8 年开始“厂网分开、 竞价上网试点，当前我国已初步完成电网公司、独立发电商及其他相关市场主体 的重构工作，全面改革调度机制、交易机制、运营机制和利益分配机制，逐步实现 从发电竞争、趸售竞争到零售竞争的电力市场运营模式。 由于电力工业的体制改革，打破了传统的发电、输电、配电一体化的垂直结构， 导致了电力工业的市场化运营，使得发电商、配电公司、电力用户等市场参与者成 为了电力市场的主体；但同时也使市场参与者面临前所未有的风险，如市场风险中 的价格风险和利率风险等，特别是电价的波动风险。由于电力系统的特殊性以及电 力用户较低的需求弹性和部分发电商利用其市场力操纵电价，是电价的变化相当复 杂，并且由于影响电价变化因素的复杂性及随机性，使得电价的准确预测成为了一 个难题。电力市场中电价的波动性和难以预测性使得越来越多的市场设计者和参与 者认识到电力市场风险管理的重要性。远期合同能够为电力用户提供稳定的电力供 应，同时为发电商带来长期稳定的需求，而且能够锁定电力价格以回避电价波动的 风险；电力期货可以弥补电力远期合同流动性不强，回避风险能力有限的种种不足， 有利于实现市场参与者平仓回避市场风险的目标；电力期权交易则更具灵活性，期 权买方有权决定是执行权利还是放弃权利，且无需进行实物的交割。随着电力市场 化的不断发展和风险管理的需要，远期合同已在世界各国的电力市场广泛运用，电 力期货，电力期权也已引入到电力市场。进而这些电力金融衍生品的交易与定价问 题得到了广泛的重视和积极的研究。这些研究开展地顺利与否直接关系到电力金融 市场得以广泛应用和稳定运行的最终命运，直接关系到市场电价的剧烈震荡能否得 到根本性的平抑。因此电力衍生产品的定价研究是一个非常有意义的研究课题，不 但在理论上具有重要的研究价值，而且在实践上具有满意的可行性和现实性。 综上所述，电力衍生产品的定价研究的意义和价值有以下几点： 1 电力衍生产品的价格是一种重要的市场信息，可以指导电力开发商决策 电力投资。 2 。 电力衍生产品的定价研究可以平抑发电商现货市场的投机行为，稳定现 货市场的电价，有利于电力市场的稳定性。 3 电力衍生品市场能够吸引大量的市场参与者，不仅包括发电商、购电商 等电力行业成员，还包括金融市场的大量投机商。众多的参与者增强了 市场的流动性，有利于电力市场的公平和高效竞争。 4 电力衍生产品的定价研究有利于发现电力的真实价格，能够反映将来的 市场供求关系，是现货市场的指示性价格。 5 电力衍生产品同时还为市场参与者提供了风险管理工具。 2 第一章绪论 1 3 电力衍生品的研究状况 当前，实现商业化运营、走向市场已成为我国电力工业改革的大趋势，其总体 目标是：打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配 置，促进电力发展，构建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展 的电力市场体系。 在现有的典型电力交易模式中短期电力交易在整个市场交易中占据了很重要的 地位，同时短期市场中的电价对最终的电价产生决定性的影响。由于电力的短期交 易无法保障电力供应的长期稳定，导致现有电力交易体系中电价的剧烈波动。而且 基于短期交易的市场中，大用户和大的电力供应商拥有对市场的控制权，从而可以 进一步控制电价。现有的电力市场模式中，特别是p o o l 模式中，电力生产这是市场 交易的主要参与者，电力消费者没有( 或者完全没有) 参与到电力交易中。同时， 由于交易计划由市场管理者( 或者调度中心) 制定，所以他们拥有对电力交易的过 大影响力。因此，立足于短期电力交易的电力市场模式是不可能实现真正意义上的 电力自由交易，也就无法保障电力市场中的正常竞争。 价格是市场经济的灵魂，充分发挥电力市场现货交易中价格的调节和导向作 用，有利于资源的合理配置，但电力的需求弹性很小，现货交易的高风险性很容易 破坏市场的平稳经营，电价可能出现强烈的跳跃和尖峰。价格波动是电力市场最为 常见的风险，为了规避、减少或转移这类风险，必然出现期货合同、远期合同、保 险等金融手段。 从调研的情况看，文献 1 提出了基于差价合同和不同省市场开放程度有差异的 上网电价风险规避方法，避免经济欠发达省在区域市场上买不到电的尴尬局面；提 出资源优化配置应抓小放大和“统一市场、两级交易”的区域共同市场新思路；分析 了电网调度和市场交易内在联系，提出了处理电网调度与市场交易之间关系的协调 方式。文章还应用算例分析表明：差价合同能有效规避上网电价上涨的风险，提高 低电价省的购电能力，协调区域内各省的经济发展。 文献 2 】基于市场环境下的电力价格将呈现出比管制条件下更为复杂的变化形 式，发电商要同时面对燃料市场和电力市场中的市场风险的情况，首先在燃料市场 和电量市场之间构造出交叉商品组合，在此基础上引入摆动期权合约设计了发电商 的风险回避模型。该模型形式简单，易于实现，通过该模型发电商能够比较有效地 回避市场风险。 在市场环境下，各发电厂的电力销售既可通过现货市场来进行，也可利用能回 避现货电价波动风险的远期合同市场来进行。文献 3 】介绍了一个能研究差价合同市 场对发电厂在现货市场中报价策略影响的市场决策模型，其中各个发电厂以极大化 江南大学硕士学位论文 自己的利润为目标，整个模型的均衡点包括各个发电厂在现货市场中的均衡报价策 略，以及在差价合同市场中的均衡合同电量等。通过理论推导和算例分析，得到了 一些颇具实际意义的结论。 文献【4 】提出了“以期货交易为主，期货与现货市场结合”的新电力交易模式，并 建立其相关数学模型。交易者可以通过电力期货交易规避价格风险，通过现货市场 维持负荷平衡。在新的交易模式中，期货市场和现货市场的交易方式相似，整个交 易的过程由交易双方自主控制，电力系统的安全约束以经济手段保证，电网调度者 基本不干预市场交易。因此，新的电力交易模式能够更好地提高市场透明性、流畅 性，促进市场竞争的有序性。 考虑到不同电力段生产成本及其系统及市场作用的差异，以及电力系统自身的 特点，文献 5 提出了日前市场的分段竞价方式。进一步将分段交易思想引入到电力 双边合同市场。与分时交易的比较分析表明，电力合同分段交易方式能够适应电力 生产及电力消费的特点，为发电商及电力用户提供更为多样的电力合同，而且能降 低用户的购电费用。与灵活电力合同相比较，在相同的市场条件下，分段灵活电力 合同的价格随着交易者对电力段的不同选择而变化，体现了市场的公平原则。因此， 分段交易能够提高电力双边合同市场的效率。电力合同中的分段交易是一种符合电 力系统运行规律的交易方式。 文献 6 在电力期货交易背景下，结合流域水电公司的特点，结合金融市场的一 些分析方法，对电力期货合约价格进行风险评估，制定出市场竞争的总体目标，在 此基础上，利用期货价格对合约价格与现货价格进行风险管理，并制定相关的具体 竞争策略，结论表明：随着公司对电力期货合约市场经验的积累，风险管理有效度 会不断提高，必将提高流域水电公司的竞争地位。 文献 7 通过研究国内外电力市场发展趋势，分析比较了电力市场现货交易、期 货交易以及远期合约交易三种交易方式。提出在电力市场中需建立和完善电力期货 交易机制，并与电力市场现货交易手段和远期合约交易手段有机结合，才可能平衡 电力商品价格，防范价格的频繁波动，促进电力工业与国民经济的健康有序发展。 文献 8 】从期权的角度分析了可中断电力合同的可选择权，并认为是复杂的新型 期权，通过对实时电价时间序列的合理建模，提出了求解可中断电力合同所结合的 新型复合电力期权价格的蒙特卡罗模拟方法，并提出了该期权在无套利条件下的定 价公式，算例对美国n e we n g l a n d 电力市场某月的复合电力期权进行定价，表明了 该方法的有效性。该方法不需要传统期权定价方法的一系列假设，是一种可行的电 力期权的定价方法。而且所提出的电力期权定价方法对于其他类型的电力期权也普 遍适用，在电力市场中有广阔的应用前景。 4 第一章绪论 1 4 本文的主要研究工作 由于电力工业是事关国计民生的基础产业，而电力市场化改革是一场深刻的机 制转变，它不仅可以提高整个电力行业的运行效率和改善服务质量，同时也加剧了 电力系统的运营风险。因此为了保证电力系统的安全运行，在电力市场化运作的同 时，必须有效控制电力市场中的风险。 本课题是针对由于电力现货市场模式所面临电价剧烈波动的风险而产生的电力 金融市场研究而诞生的，对电力金融市场中电力期货的期权问题进行了一系列的研 究。首先，通过分析期权定价问题的研究历史，比较了不同方案的不同点和优劣性， 得出了目前国内外在该领域研究的主要方向和研究热点。其次，数值计算的二叉树 模型的定价分析，该模型简单、实用性强，具有可实际操作性，能为电力期权定价 提供一些方法上的指导。接着，在基于此模型的基础上，对美国p j m 电力市场的历 史电力期货期权作了实证性的分析。分析结果表明：离散时间域的二叉树模型用于 电力期货期权的定价是合适的。最后，本文比较和分析了世界各国电力市场化改革 的成就和失败之处，给出了国外电力金融市场建设对我国建立远期合同、期货、期 权等电力金融市场的很多启示，提出了在我国建设电力金融市场过程中的一些意见 和建议。 全文的具体安排如下： 第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 绪论。 电力市场相关理论。 期权定价的二叉树法与对冲原理。 基于二叉树法的p j m 市场电力期货期权定价的实证研究。 国际电力金融市场对中国电力市场建设的启示。 结论与展望。 第二章电力市场相关理论 2 1 引言 第二章电力市场相关理论 电力市场化改革在国外已经经历了十多年的实践，目前仍处在不断研究探索和 完善之中，电力市场的理论知识包括了很多方面，本章阐述了和本课题相关的一些 电力市场的基本理论知识，为后面的课题研究做知识准备和理论铺垫。 2 2 电力市场的定义 电力市场是电力的买方和卖方相互作用以决定其电价和电量的过程。更具体的 来讲，电力市场是采用经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对电力系统 中发电、输电、配电、用户等成员组织协调运行的管理机制和执行系统的总和。 根据以上定义，电力市场首先是一种管理机制。这种机制于传统的行政命令的 机制不同，主要采用市场的手段进行管理，从而达到资源优化配置的目的。所以电 力市场的基本原则是公平竞争、自愿互利。同时，电力市场还是体现这种管理机制 的执行系统，包括交易场所、计量系统、计算机系统、通信系统等。 2 3 电力市场的基本要素 为保障电力市场的正常运行，电力市场需具备六大要素即市场主体、市场客体、 市场载体、市场价格、市场规则和市场监管口引。 电力市场中的市场主体是各级电力市场中进行电力交易( 购电和售电) 的发电公 司、输电公司( 电网公司) 、配电公司等电力企业和广大电力消费者。电力市场的客 体是电力商品一电能，它分为电力容量( k w ) 和电量( k w h ) 两类。电力市场的载体是 电力交易活动的物质基础，包括各种电力设备和场所设施等。电价是电力市场的杠 杆，是传输供求关系变化最敏感最直接的信号。它是电力生产者与广大电力用户相 互利益的调节体，是供求双方十分关心的焦点。因此，要建立一个完善的电力市场， 就必须确立合理的电力商品的价格形成机制、价格结构和价格管理体制。 市场规则可分为两个大类：体制性规则和运行规则。为了保证电力市场的有序运 营，必须制定严密的电力市场运行规则。其核心是引入竞争机制，保证电力市场开 展公平、有序的竞争。各级电力市场都必须设有专门的监管机构，其主要职能是监 管电力市场的交易行为和竞争行为，处理不公平的竞争和违反法律、法规的行为， 7 江南大学硕士学位论文 并对电力市场运行中发生的纠纷、争议和投诉进行调节和仲裁。 2 4 电力市场的结构 目前世界各国电力工业商业化运营的相同之处是厂网分开，但输电网服务这一 部分的商业化运营机制各不相同，而这正是各国电力市场最具特色的部分，也是电 力市场不同于其他商品市场的关键部分。输电网服务要素主要包括电能交易中心 p x ( p o w e re x c h a n g ) ，独立调度i so ( i n d e p e n d e n ts y s t e mo p e r a t o r ) ，输电设备拥有者 t o ( t r a n s m i s s i o no w n e r ) ，辅助服务a s ( a n c i l l a r ys e r v i c e ) 和发电协调s c ( s c h e d u l e r c o o r d i n a t o r ) 。这些要素的不同组合就形成了不同的电力市场结构。以下对这5 个组 成要素进行简单介绍。 ( 1 ) 电能交易p x p x 的主要职能是提供一个电能双方交易的场所。交易期限可以涉及1 h 到1 2 个 月。最常见的是一日前的电能交易，但应辅以1 2 h 的交易和几个月的交易。p x 的 最简单的形式可能是用信息板的形式使电能的供求方签订双边合同。但p x 也可以 作为一个交易竟价中心，按供求曲线确定市场出清价，并以出清价作为电能交易结 算的依据。采取这种方法可促使竟价者在市场上报价以接近其边际费用。 ( 2 ) 独立调度i s o i s o 对电力系统进行操作并对所有输电系统用户提供服务。对i s o 的基本要求 是不从发电和负荷市场获得经济利益。在大多数情况下，独立调度也包含不拥有输 变电设备，和不从这些设备中获得经济利益。但i s o 的责、权、利在不同电力市场 结构中是不一样的。 ( 3 ) 输电设备拥有者t o 电力市场条件下输变电设备应对所有用户开放。为了形成公平透明的竞争市场， 应有一个独立的i s o 来调度输电系统并向所有用户提供输电服务。但输变电设备的 维修、操作仍属于输变电设备业主的业务。 输变电业主主要考虑输变电规划和在新的环境下进行市场分析。后者包括输电 系统阻塞的收入、一次和二次输变电设备使用权以及输变电基础设备在通讯等其他 市场的收入。 ( 4 ) 辅助服务a s a s 提供输电系统支持服务以保证电力系统可靠运行。实际上，a s 主要提供有 功和无功电源，使输电系统安全稳定运行。 根据市场结构的不同，辅助服务的交易可在p x 或i s o 中进行。辅助服务可捆 绑在起成套提供，也可以分开提供。英国的国家电网公司n g c 属于前一种类型， 而美国电力市场多属于后一种类型，即辅助服务可以由用户自己提供或由i s o 提供。 8 第二章电力市场相关理论 由输电用户自己提供的辅助服务包括：调节备用、旋转备用、辅助备用( 非旋转 备用) 及电能不平衡的消除等。如果用户不能自己保证，则必须向i s o 购买。 ( 5 ) 发电协调s c s c 把电能供求双方撮合在一起，而不必遵从p x 的规则。p x 也可以看作是一 个受管制的s c 。s c 以分散的方式促进电能供求进行交易。发电协调者通常需要传 统的开停机优化软件和市场分析、竞价策略以及合同优化等配备的分析软件。 2 5 电力市场的基本模式 电力工业市场化改革已经在不同的国家与地区实行的过程中形成了几种不同的 模式。如果从全球的范围考察电力工业的实际组成，大体上可以分成四种工业组织 模式一一垂直一体化模式，单一买方模式，批发竞争模式和零售竞争。 所谓垂直的一体化模式就是传统的垄断的电力工业模式。没有竞争性的发电商。 电力工业所有的环节都被捆绑在一起，并受到管制。几乎所有的电力市场的改革都 从这里开始。而单一买方模式，批发竞争模式和零售竞争则都在电力工业或多或少 地引入了竞争。 单一买方模式的特点是：独立发电商只能够将电卖给依然具有垄断地位的电力 公司。独立发电厂商向电力公司销售电能的价格受到管制，但不是按照其成本购买， 而是举行某种方式的竞价决定最低售价，当管制者批准了竞价的过程和最后结果后， 电力公司与独立发电商签订长期的购销合同。合同价格作为捆绑电费的一部分。这 种模式中虽然引入了独立发电厂商进行竞争，但是由于这些竞争性的厂商占有的比 例非常有限，而且竞争还远不是自由竞争，其价格还是受到了管制，所以其引入的 竞争也非常有限。这种模式通常是一种过渡的形式，是电力工业最初引入竞争的一 种方式。这种模式中依然存在包含了发电，输电与配电一体化的电力公司，这个阶 段仅仅是给予了独立发电厂商向这种垄断公司销售电能的权利。 而批发竞争模式则在发电环节进行完全的竞争。发电价格不再按照成本管制。 配电公司和大用户成为买方，配电公司对于终端用户来说依然具有垄断性质。而第 四中模式就是所谓零售竞争模式，这种模式相对与批发竞争来说，进一步允许所有 用户选择供电商，所以竞争的发电商可以将电卖给任何人。 批发竞争的模式与零售竞争的模式在电力市场实践中都有许多国家分别采用。 在批发竞争的模式中最大的问题可能是配电公司面临着一个波动剧烈的批发电 价与被管制的零售电价所引起的矛盾。像美国加州电力市场的危机最直接的表现就 是批发市场电价高于零售电价，结果使得配电公司出现巨额的亏损。如何解决这个 矛盾是批发电力市场的难点之一。而引入零售竞争以后，也还有许多的工作要做， 例如，让许多的小用户参与竞争是否会引起过高的交易成本呢? 有关这类问题现在 o 江南大学硕士学位论文 还没有得到有效的回答。 2 6 远期合同、期货与期权 远期合约是一种场外交易( o t c ) 的金融工具。它是一个在确定的将来时刻按确 定的价格购买或出售某项资产的协议。通常是交易双方通过直接协商，确定某一特 定的交易金额和交易日期所签订的私人协议。 当远期合约的一方同意在将来某个确定的日期以某个确定的价格购买标的资产 时，我们称这一方为多头。另一方同意在同样的日期以同样的价格出售该标的资产， 这一方就称为空头。在远期合约中特定的价格称为交割价格。在远期合约签署的时 刻，所选择的交割价格应该使得远期合约的价值对双方都为零。这意味着无需成本 就可处于远期合约的多头或空头状态。 期货合约是指交易双方签订的在确定的将来时间按确定的价格购买或出售某项 资产的协议。期货合约是在远期合约标准化后形成的，2 0 世纪7 0 年代后期开始出现 了简单的期货合约，之后期货交易便迅猛发展，很多有价证券和商品均有对应的期 货交易，2 0 年后电力市场也出现了电力期货。期货交易不以交割实物为主，其作用 可概括为价格发现和风险规避，其中风险规避的主要策略为期货的套期保值。期货 持有者称为多头，期货售出者称为空头。期货的平仓就是从事一个与初始期货交易 头寸相反的头寸。 远期合约与期货等其他衍生工具比较，具有以下特征： 1 合约的规模和内容按交易者的需要而制定，不象期货、期权那样具有标准化合 约。 2 合约代表了货币或其他商品的现货交付，不象期货、期权那样只需在交割日前 进行反向交易即可平仓了结。远期合约9 0 以上最终要进行实物交割，因此其投机程 度大大减少，“以小搏大”的可能性被降至最低。 3 合约本身具有不可交易性，即一般不能象期货、期权那样可以随意对合约进行 买卖。远期合约一般由买卖双方直接签订，或者通过中间商签约。合约签订后，要冲销 原合约，除非与原交易者重新签订合约或协议且订明撤销原合约。因此，远期合约流动 性较小。 4 合约交易无须交易保证金。金融远期主要在银行间或银行与企业间进行，不存 在统一的结算机构，价格无日波动的限制，只受普通合约法和税法的约束，因此无须支 付保证金。 期权又称选择权，是指在特定的期限内以事先商定的价格购买或出售某标的物 的权利，事先商定的价格称为敲定价。期权的标的物可以是有形的日常商品，也可 以是无形的有价证券如远期合约、期货合约等。并非所有的期权合约都在交易所中 1 0 第二章电力市场相关理论 交易，金融机构和大公司直接进行的期权交易市场称为场外期权交易市场。期权交 易策略灵活，可以构造多种组合期权策略，如差价期权、跨式期权等。期权不仅用 于经济金融领域的风险控制和市场盈利机会的发掘，而且进一步应用到资源分配和 投资决策领域即实物期权法。 按期权的权利来划分，主要具有以下三种：看涨期权和看跌期权以及双向期权。 ( 1 ) 看涨期权。所谓看涨期权，是指期权的买方享有在规定的有效期限内按某 一具体的敲定价格买进某一特定数量的相关商品期货合约的权利，但不同时负有必 须买进的义务。 ( 2 ) 看跌期权。所谓看跌期权，是指期权的买方享有在规定的有效期限内按某 一具体的敲定价格卖出某一特定数量的相关商品期货合约的权利，但不同时负有必 须卖出的义务。 ( 3 ) 双向期权。所谓双向期权，是指期权的买方既享有在规定的有效期限内按 某一具体的敲定价格买进某一特定数量的相关商品期货合约的权利，又享有在商定 的有效期限内按同一敲定价格卖出某一特定数量的相关商品期货合约的权利。 期权的履约有以下三种情况 ( 1 ) 买卖双方都可以通过对冲的方式实施履约。 ( 2 ) 买方也可以将期权转换为期货合约的方式履约( 在期权合约规定的敲定价 格水平获得一个相应的期货部位) 。 ( 3 ) 任何期权到期不用，自动失效。如果期权是虚值，期权买方就不会行使期 权，直到到期任期权失效。这样，期权买方最多损失所交的权利金。 期权权利金，就是购买或售出期权合约的价格。对于期权买方来说，为了换取 期权赋予买方一定的权利，他必须支付一笔权利金给期权卖方；对于期权的卖方来 说，他卖出期权而承担了必须履行期权合约的义务，为此他收取一笔权利金作为报 酬。由于权利金是由买方负担的，是买方在出现最不利的变动时所需承担的最高损 失金额，因此权利金也称作”保险金”。 期权交易原理：买进一定敲定价格的看涨期权，在支付一笔很少权利金后，便 可享有买入相关期货的权利。一旦价格果真上涨，便履行看涨期权，以低价获得期 货多头，然后按上涨的价格水平高价卖出相关期货合约，获得差价利润，在弥补支 付的权利金后还有盈作。如果价格不但没有上涨，反而下跌，则可放弃或低价转让 看涨期权，其最大损失为权利金。 看涨期权的买方之所以买入看涨期权，是因为通过对相关期货市场价格变动的 分析，认定相关期货市场价格较大幅度上涨的可能性很大，所以，他买入看涨期权， 支付一定数额的权利金。一旦市场价格果真大幅度上涨，那么，他将会因低价买进 期货而获取较大的利润，大于他买入期权所付的权利金数额，最终获利，他也可以 在市场以更高的权利金价格卖出该期权合约，从而对冲获利。 1 1 江南大学硕士学位论文 如果看涨期权买方对相关期货市场价格变动趋势判断不准确，一方面，如果市 场价格只有小幅度上涨，买方可履约或对冲，获取一点利润，弥补权利金支出的损 失；另一方面，如果市场价格下跌，买方则不履约，其最大损失是支付的权利金数 额。 期权交易与期货交易之间既有区别又联系。 首先，两者均是以买卖远期标准化合约为特征的交易； 其次，在价格关系上，期货市场价格对期权交易合约的敲定价格及权利金确定 均有影响。一般来说，期权交易的敲定的价格是以期货合约所确定的远期买卖同类 商品交割价为基础，而两者价格的差额又是权利金确定的重要依据； 第三，期货交易是期权交易的基础，交易的内容一般均为是否买卖一定数量期 货合约的权利。期货交易越发达，期权交易的开展就越具有基础，因此，期货市场 发育成熟和规则完备为期权交易的产生和开展创造了条件。期权交易的产生和发展 又为套期保值者和投机者进行期货交易提供了更多可选择的工具，从而扩大和丰富 了期货市场的交易内容； 第四，期货交易可以做多做空，交易者不一定进行实物交收。期权交易同样可 以做多做空，买方不一定要实际行使这个权利，只要有利，也可以把这个权利转让 出去。卖方也不一定非履行不可，而可在期权买入者尚未行使权利前通过买入相同 期权的方法以解除他所承担的责任； 第五，由于期权的标的物为期货合约，因此期权履约时买卖双方会得到相应的 期货部位。 2 7 国际电力金融市场的产生与发展 1 9 9 0 年，挪威颁布新能源法，为电力工业的改革提供了法律框架。1 9 9 1 年1 月1 日，挪威实施国家新能源法，其主导思想是：引进市场调节机制，各电力公司、 供电机构直接面