（电力系统及其自动化专业论文）电力市场下电网公司的金融风险管理.pdf

a b 虬r a c t f i n a n c i a lr i s km a n a g e m e n tf o rg r i d c o r p o r a t i o n i np o w e rm a r k e t a b s t r a c t g r i dc o r p e r a t i o n sa l w a y st l l i n ka b o u th o wt om a x i m i z et h e i rp r o f i t s h o w e v e r , i nt h em a r k e tt h e r ee x i s tn o t o n l ye x p e c t e dp r o f i t s ，b u ta l s oe r l o r m o a sf m a n c i a lr i s k s t h e r e f o r e ，i t i sc r i t i c a lf o r 酣dc o r p o r a t i o n st o m a n a g ep o t e n t i a lf m a n c i a lr i s k s ，f l u c t u a t i o no f t h ee l e e t r l c i r yp r i c e ，w h i c hi so n eo f t h e k e r n e lq u e s t i o n si n t h em a r k e t ，o f t e nr e s u l t si nf i n a n c i a lr i s k t h i st h e s i sw i l ld i s c u s s 鲥dc o r p o r a t i o n s f i n a n c i a lr i s k sb a s e do n f l u c t u a t i o no ft h ee l e c t r i c i t yp r i c e a n dc a l c u l a t et h ev 砒u ea tr i s k 。a n dt h e nb r i n ga b o u tas t r a t e g yt o m a n a g et h er i s l ( s b a s i cc a t e g o r i e sa n dc o n c e p t so ff i n a n c i a ld e r i v a t i v e sa r ei n t r o d u c e da tf i r s t ，a n dt h e na p p l i e a t i n n so f f o r w a r dc o n t r a c t s ，f u t u r ec o n t r a c t sa n do p t i o nc o n t r a c t st ot h ep o w e rm a r k e ta r ed i s c u s s e d t h eg r i d c o r p o r a t i o n s f i n a n c i a lr i s k sa r ea l s op r e s e n t e db a s e d o nt h er e s e a r c ho ft h ef i n a n c i a lr i s k sa n dt h e i r c a t e g o r i e si nd e r i v a t i v e sm a r k e t ， i nt h i st h e s i s ，t h ed e f i n i t i o no f v a ra n dt w om e t h o d sf o rc a l c u l a t i n gc a l l e dh i s t o r i cs i m u l a t i o na n dm o n t e c a r l os i m u l a t i o na r ep r e s e n t e ds u c c e s s i v e l y ，a n dt h e nv e r a c i t yv e r i f yo f v a ri sd i s c u s s e d t h ed i f f e r e n c eo f p r i c ef l u c t u a t i o n sb e t w e e ni nf u t u r em a r k e ta n di ns p o tm a r k e tc a u s e sv a s tf i n a n c i a lr i s k s f o rp o w e rs u p p l i e r s t h i st h e s i sg i v e sam o d e lb yc a l c u l a t i n gv a r ，w h i c hs e l e c ta no b j e c t i v ef u n c t i o no f m i n i m u mv a g , a n dd i s c u s se l e c t r i c i t yp u r c h a s i n gi nt w om a r k e t sa tt h eo p t i m i z a t i o no f t o t a lc o s ta n dr i s k s a n a l y t i c a ls o l u t i o n sa r eo b t a i n e da n dt h en u m e r i c a ls i m u l a t i o nr e s u l t sa r ep r e s e n t e dw i t ht h ea c t u a lm a r k e t d a t a a tl a s te l e c t r i c i t yp r i c et m c e r t a i nd u et ol o a df o r e c a s tu n c e r t a i n t yi sa n a l y z e dt h r o u g hv a rc a l c u l a t i o n i n o r d e rt oo b t a i nt h er e l a t i o no fl o a df o r e c a s ta n de l e c t r i c i t yp r i c e ，m o n t e - c a r l om e t h o di su s e di nt h e m o d e l i n go fr i s ke v a l u a t i o n t h ev a ro fp r i c eb a s e do nl o a df o r e c a s tu n c e r t a i n t yi sc a l c u l a t e d ，a n dt h e r e a s o n a b l ep r i c ew i t ht h em i n i m u mr i s k si so b t a i n e d k e yw o r d s ：p o w e rm a r k e t ；g r i dc o r p o r a t i o n ；f i n a n c i a lr i s k ；r i s km a n a g e m e n t ；v a r ( v a l u ea td s k ) i i 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个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，也不包含为获得东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了谢意。 研究生签名： 攀：霉 日期：塑：! ：! f 东南大学学位论文使用授权声时 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位 论文的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人 电子文档的内容和纸质论文鳆内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论 文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包 括刊登) 授权东南大学研究生院办理。 研究生签名：醢导师签名：霉埠日期：塑盟； 墨二童堕鎏 一 一 1 1 引言 第一章绪论 电力是国民经济的基础产业，与工农业生产和人民生活息息相关。自从1 9 9 0 年英国推行电力市 场改革以来，许多国家，包括经济发达国家、中等发达国家和第三世界国家群起效仿，沉寂多年的 电力工业，市场化改革一时风起云涌，成为一股不可抗拒的时代洪流。 我国政府及电力部门对电力市场化改革早有认识，也曾进行了大量积极的探索和尝试。作为新 一轮电力改革的纲领性文件，2 0 0 2 年年初国务院颁发的关于电力体制改革方案的国发 2 0 0 2 1 5 号 文件提出要在“十五”期间实行网厂分开、竟价上网，“初步建立竞争、开放的区域电力市场”，并明 确了我国电力体制改革总体目标：打破垄断，引入竞争，提高效率，推进全国联网，构建政府监管 下政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。 我国电力体制改革的重要内容是在电力行业实现政企分开，打破垄断，引入竞争机制，由计划 经济体制转向市场经济体制。我国电力行业长期以来由国家直接运行和管理，整个行业垂直垄断， 根据政府部门的计划制定运行和发展方案。系统运行效率和利润没有紧密的联系，政府对电力部门 的盈亏负责。实际上电力部门在很大程度上是自己管自己，这导致行业的运行效率较低、服务质量 不高以及发展缓慢等弊病。 电力的市场化改革，打破了电力工业的垂直垄断，发、输、配电将逐渐分离。首先在发电侧实 现竞争性的电力市场。配电市场将来也会逐渐开放实现竞争。输电网部分由于其资源的天然垄断性， 输电网的运营在相当长的时期内还不会实现竞争，仍然继续保持其垄断性，但是输电公司将不再具 有政府的职能，而是成为自主经营的企业法人实体，其经营将受到电力监管委员会的监管。电网公 司作为电力系统中的一个重要环节，随着电力体制改革的深入，其经营理念必然随着市场的发展而 进一步得到改变。所以分析市场条件下电网公司的运营模式，对于正确评估电网公司的运营风险还 是极其必要的。对于电网公司的企业性质国家电网公司的组建方案中规定的组建原则中有较完整的 描述： 审 政企分开。国家电网公司是自主经营、自负盈亏、自我发展、自我约束的企业法人实体和 市场主体，不承担政府职能。 夺 优化资源配置。根据国家产业政策，以市场为导向，按照专业化生产和规模经济的要求 调整结构，推进全国联网，注重降低成本，提高效率，促进技术进步，增强企业竞争力 提高资源利用率。 夺 建立现代企业制度。国家电网公司依照公司法对有关企业逐步进行改组和规范，建立 以资本为纽带的母子公司体制，逐步建立起符合社会主义市场经济要求的管理体制和运行 机制。 区域电网公司是国家电网公司的全资子公司。市场化后的区域电网公司将主要负责管理、运营 以及发展所辖范围的电网，组织竞价上网和电网的安全稳定运行。是区域电网的调度中心和交易中 心。参与全国互联电网的运行，遵守国家电网调度中心的指令。 电力市场化的目的是打破垄断，促进竞争；电力市场设计与运作的失误，不仅可能产生电力供 应短缺、电价飞涨的局面，更重要的是可能造成社会的动荡，这样必然给电力系统的各个环节造成 一定的冲击，损害垄断行业的既得利益。 2 0 0 3 年8 月发生了美加大停电，随后在英国、澳大利亚、马来西亚、芬兰、丹麦、瑞典和意大利 l 东南大学硕士学位论文 等国又相继发生较大面积的停电事故。而在我国，2 0 0 3 年也出现了严重的大范围缺电现象。前车之 覆、后车之鉴。当前在国家电力改革精神指引下，如何充分考虑并借鉴国际上的经验教洲，分析电 力市场运营系统中的各种风险，从而对可能危及市场平稳运作的各种风险因素进行评估，对各种风 险制定各种评价体系和防范措施，都具有很强的现实意义。 1 2 电力市场下风险与风险管理的概念 1 2 1 风险的概念 “风险”一词目前尚无统一的定义。i e e e 将“风险”定义为概率与后果的乘积彻ep r o d u c to f p r o b a b i l i t ya n dc o n s e q u e n c e ) ，其两个要素是事故发生的概率和事故产生的影响。风险可能源于自 然、社会、政治、经济、技术等因素，而其最大特征是损失发生的不确定性。 在市场经济下，经济活动中的风险是一种常态，并且集中体现在市场价格的波动上，可以统称 为市场风险。市场风险主要是由供求的不确定变化引起的，如由于生产或消费异常情况的发生、违 约情况等，也可能是由于通货膨胀、利率调整，甚至是策略性地降价、抬价等原因。市场风险给生 产和消费带来了很大的不确定性，扰乱了正常的生产和消费秩序，因而人们通常都有规避市场风险 以稳定生产和消费的需求。 在引入竞争机制为核心的电力市场改革给市场各个成员提供了更大的自由空间，但同时也带来 了新的不确定因素，产生了新的风险，( 当然也带来了新的机会) 。由于市场机制作用的发挥是通过 价格的变化来调节供求的，而电力市场的供求变化远较其他商品市场频繁，往往在一天内经历数次 供求关系的反复，因而电力市场价格的波动远超过其他的商品市场。市场风险的评估、对策及管理 对于电力生产者和消费者来说至关重要，迫切要求利用有关的技术和手段来进行风险的分析与管理。 1 2 2 风险管理的概念 风险管理的概念是1 9 3 0 年由美国宾夕法尼亚大学h u e b n e r 博士提出的，具体指各经济单位通过识 别、衡量、分析风险，并在此基础上有效控制风险，用最经济合理的方法来综合处鼍风险，将风险 导致的各种不利后果减少到最低限度的科学管理方法 7 1 。电力市场中的风险管理则是指电力市场中 的有关参与方通过风险识别、衡量、分析等环节有效地控制、处置电力市场风险的方法和过程，包 括风险评估和风险控制2 个方面。 1 2 2 1 风险评估 风险评估是选择风险对策制定风险管理方案的前提。风险评估的目的是为了及时发现风险，认 识和分析风险的起因、性质、类型和后果，并以此为基础提出风险防范措施。电力市场运行的风险 可能来自于市场运行和系统运行的各个环节，试图用单一的技术指标来衡量市场的风险是不可能的， 必须对电力市场的风险采用综合评价方法，其现状和目标应当从以下各方面进行风险评估； ( i ) 传统的系统安全和稳定性评估。这一方面在传统的电力系统运行中已经有较多的关注和解 决措施。 ( 2 ) 发电容量充裕度评估。总发电容量充裕度的监控主要通过长、短期发电容量裕度，需求响 应以及远期合同比例等指标实现。 c 3 ) 输电容量充裕度评估。电网的容量需求不仅和波动的负荷有关，还和网络的运行方式以及 发电厂和负荷的地理分布有密切关系，因此输电容量的充裕性评估要比发电容量的充裕性评估还要 2 第一章绪论 复杂。 ( 4 ) 市场势力评估。市场势力的评估有多种方法，由于市场行为的复杂性，每一种方法都不可 能准确评估所有的市场势力形势，因此可采用多种指标对市场势力的情况进行评估，然后综合分析 得出市场势力的真实情况。常用的市场势力评价指标有h e r f m a h l h i r s h m a n 指标、供给剩余指数、 价格边际成本上涨指数、滚动平均价格成本上涨指数。 ( 5 ) 其它市场风险监控指标或措施。包括电价指标、各类电力商品总费用指标、局部市场阻塞 监控指标、勾结行为监控指标、竟价充分性指标、市场参与者竞价方式改变、电网用户的意见反映 和诉求。 ( 6 ) 电网公司的运营风险评估。本文将对此进行详细论述。 对于一个运行中的电力市场来说，只有同时对以上各个评价指标进行评估才能合理确定其风险 水平，从而有效地预防风险。 进行风险评估一般有以下几个步骤： 首先要进行风险识别，即找出所有存在的风险 然后对风险的水平进行衡量 最后进行风险评价，即综合风险收益与风险水平进行各种方案的分析比较，为风险决策提 供依据 1 2 2 1 风险控制 风险控制即在损失发生之前，根据风险评估的结果，实施各种控制工具，力求消除各种隐患 减少风险发生的因素，或者适当的转移风险损失，将损失的严重后果减少到最低。 1 3 问题的提出 作为电力市场化改革，相对于我国多年实行的垂直一体化的管理模式，对电网公司而言，风险 主要有以下3 类：电网的安全运行风险、经营风险和其他风险。 安全运行风险 电网的安全运行风险，是指由于电力市场化改革，使市场参与者之间的关系发生了本质的变化， 从而使整个电力系统的调度运行、控制管理和安全性管理等方面派生出的安全运行的风险。一般包 括电网的调度运行和安全控制、电网的规划和电厂与电网的协调等方面。 经营风险 电网的经营风险是指在电力购售过程中，由于经营者经营管理不善、电价涨跌变动或电能供需 变化、电力市场所处大环境的经济波动等种种因素造成的经营盈亏方面的风险。一般包括发电商的 市场力风险、用户欠费风险和预测负荷不确定性风险和大用户直供风险。 其他风险 其他的风险，主要指意识的落后、法律的不健全、市场规则的滞后等方面的原因给电网公司带 来的风险。 1 9 9 4 年，j pm o r g a n 银行首先成功地推出称为“风险矩阵”的金融风险分析工具，它实质上 3 查堕查兰堡主堂垡堡壅 就是v a r ( v a l u ea tr i s k ) 方法。随后，v a r 方法在国际金融系统中得到迅速的推广应用，并很快成 为各种金融机构评价金融风险的最主要手段。 将v a r 应用于电力市场中，对电力市场中的风险尤其是金融风险进行准确定量评估，可以帮助 电力市场运营者对风险实行有效的管理和预防，对保证电力市场安全稳定运行是十分重要和必要的。 v a r 将市场风险用在特定时间段内在某一特定概率风险下的潜在损失来衡量，即v a l u e a t - r i s k 。这 一方法被巴塞尔委员会推荐为商业银行内部风险管理的最主要方法，在金融市场风险的度量和控制 方面已得到十分成功地运用。 电力市场和金融市场的主要不同点在于价格。由于电能不能大量存储且其传输受到输电线路输 送极限及电网稳定条件的限制，电价相对于其他商品的价格而言波动得异常剧烈。 电力市场中未来任何时段的电价都是不确定的，它主要由市场供求平衡得到。在一个监管有力 的市场中，任何人都无法操纵电价。从这个角度，可将电价看作具有一定概率分布的随机变量。而 决定此分布的因素包括：发电厂的报价意愿、未来时段负荷的不确定性、机组可用率。上述这些随 机变量相互作用，使未来系统的电价最终也成为具有概率分布的随机变量口。对电网公司来说，电 价的波动直接影响了电网公司的利润分布，导致了电网公司的金融风险。因此，可以将v a r 方法应 用于电力市场金融风险的分析，例如可以用v a r 法评估市场电价风险，电网公司的毛利润风险，电 网公司的收入风险等。实际运用中可根据所要研究和定量计算的风险类型，找出相关的影响因素， 然后根据本文的方法计算相应的v r 值，最后根据v a r ，崖确定风险的防范方法。 1 4 相关问题的研究内容及现状 在电力市场模式下，电网公司关心的是如何获取更高的利润，并且尽量降低不必要的损失。然 而由于电力市场中存在许多的不确定性因素，带来了巨大的金融风险。因此有必要利用一种有效的 风险量化的方法来分析电网公司运营过程中所面临的金融风险。 利用v a r 计量金融领域内资产组合的风险在西方发达国家正在逐步得到应用。文献 6 】通过全 球银行业风险管理的方法以及金融风险的管理和监督提出了风险管理的内部风险计量模型，提出了 市场价格和收益率度量和统计的方法，建立了基于随机过程的收益率模型，分析了模型对v a r 的影 响； 目前有许多进行风险值v a r 计算的研究方法正在实践中得以验证。文献 5 】主要描述了金融领 域内风险值v a r 的背景，提出了用德尔塔正态方法计算v a r 的基本原理以及应用，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 6 】利用蒙特卡罗方法进行离散空 间的条件期望值和概率分布函数的计算，并且指明在特定情况下选取置信区间的大小，利用金融数 学和贝叶斯风险方法进行风险值v a r 的计算；文献 2 8 】在有效控制资产组合风险值的基础上，介绍 了一种新的资产评估的方法，即利用神经网络的方法进行资产组合的分配；文献 3 5 】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。 市场价格的波动是带来风险的主要因素之一，文献 2 9 】应用介于参数法和非参数法之间的半参 数法来评估市场收益的波动性和百分位数，该方法具有自动适应市场价格动态变化的灵活性。 文献 2 7 描述了计算v a r 的优化算法，通过线性规划来降低风险。 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 成各个层面日益关心的问题。但是目前为止，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 3 6 - - 3 9 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 4 第一章绪论 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 4 0 - - 4 2 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。j c 4 3 1 、【“ 将v a i l _ 方法应用于电力市场金 融风险的实际计算分析，其中文 4 4 给出了采用v m r 历史模拟法计算电力市场金融风险的简单系统 ( 两台机组) 的算例，并得n t 电力市场金融风险的计算初步结果。 电力作为一种特殊的商品，其市场的供求变化远较其他商品市场频繁，价格的波动性远超过其 他的商品市场。对电价及其购售过程中金融风险的研究是目前国内外研究电力市场的热点。文【2 0 】、 【2 l 】分析了电力市场下电价的不确定性，其中文 2 0 】以序列运算理论为基础提出了由机组报价的概 率性而直接导致的不确定性电价问题；文 2 1 耐论了系统剩余容量百分比对电价的影响。文【2 2 一 2 4 】 分别从不同角度分析了购电商的市场行为，其中文 2 2 1 、 2 3 】用概率的方法分析了电力市场中购电商 的市场分配问题，文 2 4 利用系统剩余容量评估购电成本。3 2 0 1 - 2 4 主要是用纯数学方法研究电 力市场金融风险问题，而没有从经济学的全新视角来分析，市场环境下，需正确运用金融风险领域 的方法来解决的电力市场金融风险的问题。 因此，应用v a r 值计算分析价格波动及其对电网公司风险的影响是电网公司进行风险管理过程 中一个极其重要的环节。 1 5 本文的主要工作 电力市场环境下，对电网公司来说，可能面临发电商的市场力风险、购电风险、预测负荷不确 定性风险、用户欠费风险和大用户直供风险等带来的金融风险。电价作为电力市场的核心问题之一， 其异常波动是导致金融风险发生的主要原因。本文工作围绕电价的波动电网公司金融风险 风险值v a r 计算和分析展开的。主要包括以下几个方面： ( 1 ) 电力市场环境下，电网公司面i 晦巨大的金融风险 在电力市场环境中，市场参与者在获得预期利润的同时，也可能面临巨大的金融风险，而电价 的异常波动是导致金融风险发生的最主要原因。因此，对电力市场中的金融风险进行准确评估，对 每一个市场参与者都是十分必要的。本文首先介绍了金融衍生产品的基本种类和概念，对远期合约、 期货合约和期权合约在电力市场中的应用进行了研究：讨论了电力金融衍生产品市场的风险特征和 金融风险的种类，然后分析了市场环境下电网公司和各参与者关系的变化，最后在此基础上研究了 电力市场下电网公司的金融风险。 ( 2 ) 在分析电网公司风险时，运用风险值v a r 方法 v a r ( v a l u ea tr i s k ) 是金融领域中评估金融风险比较成功的一种方法。本文介绍了风险值v a i l 的定 义，给出了v a l t 的三种基本计算方法：参数法、历史模拟法和蒙特卡罗模拟法，并介绍了v a l t 的准 确性校验。 ( 3 ) 应用风险值v a r 进行两市场晟优购电比例的分析 不同国家和地区的电力市场通常根据自己的特点采用不同的市场模式，但无论在何种模式下， 都存在一个类似于远期市场和短期市场的结构。电力市场中的购电商通常要在远期市场和短期市场 进行电力交易，而其中的关键问题之一是如何针对本公司的情况，根据市场信息，寻求一种购电策 略，优化两个市场的购电分配，使总的购电费用和风险尽可能小。文中对这一问题进行了建模和讨 论，利用v a r 值的概念，选择目标函数为风险值v a i l 最小，用简单的方法综合考虑总费用最少和风 险最小，研究了两个市场的购电问题，给出了问题的解析解并针对实际市场数据进行了验算。该问 题的研究结果不仅有利于购电商分配不同市场的购电量，也为购电商进一步构造竞标蓝线奠定了基 础。 查亘奎兰堡主堂竺生兰 ( 4 ) 根据预测负荷值，考虑预测负荷的不确定性，应用v a r 方法预测电价 电价是电力市场中核心问题之一。交易中心执行交易过程，根据机组报价数据确定系统边际电 价。值得注意的是，未来的系统边际电价是一个随机变量，这是由于未来时问机组可用率、系统负 荷等不确定性因素的存在。因此，从概率角度考察电力市场中的电价分布规律是非常合理而且也十 分必要的。与其他研究不同的是，本文提出了预测负荷不确定性的概率性而直接导致的不确定性电 价这一新问题。鉴于这个问题的复杂性，本文以v a r 方法为基础，引入预测负荷偏差一电价关系， 并利用蒙特卡罗方法建立风险评估模型，较好地解决了预测负荷和电价的相关性问题，计算出基于 预测负荷不确定性的电价v a r 值，从而合理地预测电价，为评价电力市场的风险提供直接的依据。 本文运用实际市场运行的数据进行分析计算，结果表明，该模型对于预测电力市场中的电价是可行 的，对进一步计算电力市场中的金融风险从而对电力市场金融风险预测和防范具有参考价值。 ( 5 ) 本文用美国加州电力市场2 0 0 0 - - 2 0 0 3 年的实际运行数据( h t t o ：w w w c a i s o c o m ) 作为 历史数据，并对结果进行准确性校验，以增强本文方法的说服力。 本文的结构安排如下： 第一章：绪论 介绍了本文的研究背景、意义，该问题研究的现状和存在的问题，以及本文的主要工作。 第二章：电力市场下电网公司的金融风险 首先介绍了金融衍生产品，并讨论了由此产生的电力金融衍生产品市场，分析了电力金融衍生 产品市场的风险特征。然后介绍了金融风险的种类，最后在此基础上研究了电力市场下电网公司的 金融风险，其中的购电风险和预测负荷不确定性风险将在第三章和第四章中详细论述。 第三章：基于v a r 值的两市场购电比例研究及实例分析 从v a r 的定义及其在购电风险中的作用入手，介绍v a r 的计算方法，推导了基于价格的v a r 计算公式，考虑风险值最小情况下的最优购电分配比例，最后给出以美国加州电力市场的实际运行 数据为算例进行验证。 第四章：基于v a r 方法的不确定性电价分析 本章引入预测负荷偏差一电价关系，并利用蒙特卡罗方法建立风险评估模型，较好地解决了预 测负荷和电价的相关性问题，计算出基于预测负荷不确定性的电价v a r 值，从而准确的预测电价。 并运用美国加州电力市场实时市场的实际运行数据进行分析计算。 第五章；总结与展望 总结全文，并提出下一步的工作。 6 第二章电力市场下电网公司的金融风险 第二章电力市场下电网公司的金融风险 电力系统引入市场竞争后，系统的风险加剧了。它不仅包括传统意义上的系统运行的技术风险， 还包括市场价格波动导致的金融风险。这些风险交织并相互影响，使电力市场的风险预测和控制变 得十分复杂和困难。但人们对此一直缺乏足够的认识。美国加州电力市场危机的发生，使人们开始 意识到电力市场巨大的金融风险，引起了高度重视。加州电力市场危机，使加州两大电力公司濒临 破产。由于负债累累，无力清偿，两大电力公司均被关在资本市场之外。州政府不得不动用几十亿 美元的公共资金和发行上百亿美元政府债券，帮助电力公司摆脱严重的市场危机。电力市场一旦发 生金融风险，后果往往比银行业发生金融风险更为严重，对社会和经济会产生严重的负面影响。因 此，对电力市场中的金融风险进行准确评估和有效监管是十分重要的。 2 1 金融衍生产品 金融衍生产品是伴随着2 0 世纪7 0 年代开始的新一轮金融而兴起和发展起来的。此后，各种金融 衍生产品异军突起，供给技术不断创新，金融衍生产品市场由美洲、欧洲向亚太地区乃至全球不断 拓展，对国际金融市场产生了深刻的影响。通过金融衍生产品市场，可以将各种风险从正常利润中 分离出来，并量化为具体的风险价格，使无限风险有限化。最常见、最基本的金融衍生产品有远期 合约、期货、期权3 “。 2 1 1 远期合约 远期合约是远期交易的法律协议，交易双方在合约中规定在某一确定的时间以约定价格购买或 出售一定数量的某种资产。该种资产称为基础资产，该约定价格称为交割价格，该确定时间称为交 割日。远期合约是最简单的一种金融衍生产品，是一种场外交易产( o v e r t h ec o u n t e r ) 。远期合约中 同意以约定价格购买基础资产的一方称为多头，同意以同样价格出售基础资产的一方称为空头。在 合约到期时，双方必须进行交割，即空方付给多方合约规定数量的基础资产，多方付给空方按约定 价格计算出来的现金。当然，还有其他的交割方式，如双方可就交割价格与到期时市场价格相比， 进行净额交割。 2 1 2 期货合约 期货合约是一种标准化合约，是交易双方分别向对方承诺在合约中规定的在未来某一确定的时 间以约定价格购买或出售一定数量的某种资产的书面协议。交易双方在合约中规定在某一确定的时 间以约定价格购买或出售一定数量的某种资产。期货合约的交易是在交易所内完成，期货交易所的 组织结构、运作机制与股票交易所类似。 投资者购买或出售期货合约称为“开仓”，同远期合约一样，买方称为多头，卖方称为空头。投 资者想要结束其在期货市场所开的仓位，可以有2 种选择：一是到期进行实际资产变割；二是在到期 之前在市场上买卖与自己合约品种相同数量但方向相反的期货，通过对冲交易( r e v e r s i n gt r a n s i t i o n ) 来结清其在交易中的权利和义务。 2 1 3 期权合约 期权交易很早就出现了，是一种权利合约，给予其持有者在约定的时间内，或在此时间之前的 任何交易时刻，按约定价格购买或出售一定数量某种资产的权利。该种资产称为基础资产，在期权 7 东南大学硕士学位论文 合约中所规定的购买或出售基础资产的价格称为期权的履行价，期权的最后有效日期称为期权的到 期日，期权的买卖双方购买或出售期权合约的价格称为期权费。 每份期权合约都有买方和卖方，但是买卖双方的权利和义务并不相等口”。期权的购买者在付给 出售者一笔期权费，即以该价格买入期权以后，就获得了买入或者卖出合约基础资产的权利，但是 到期时购买者并没有必须履行该权利的义务，如果市场变化向有利于购买者的方向发展，购买者可 以放弃而不行使该权利；对于期权的出售者来说，则只有义务而无自由选择的权利，这与远期合约 和期货合约中买卖双方到期都必须履约是完全不同的，期权合约中的买方有权利而无义务，卖方则 只有义务而无权利。 期权可以分为看涨期权和看跌期权。前者又称为买入期权，其持有者享有以履行价购买某种资 产的权利。后者又称为卖出期权，其持有者享有以履行价出售某种资产的权利。若期权合约中规定 其持有者只能在到期日行使权利，则这种期权称为欧式期权；如果其持有者可以在到期日之前的任 何时间行使权利，则这种期权称为美式期权，在交易所中交易的大部分为后者。 2 2 电力金融衍生产品市场 市场化运营为电力工业注入了新的活力，但是电力不同于一般商品，它具有特殊性。第一、电 能不能大规模存储；第二、电力是一种社会必需品，需求弹性很小；第三、电力运行要求供需双方 实时保持平衡。这就使得电力价格的变化呈现出极大的易变性和复杂性。例如，由于燃料价格的上 涨和气候等原因，) j u ：+ 1 2 0 0 1 年1 月1 6 日的日市场电价高达2 5 0 $ m w h ，是一年前同时期电价的1 0 倍”。因此，电力市场参与者开始寻求远期合约、期货台约和期权合约等金融衍生产品来回避市场 风险，通过建立电力金融衍生产品市场，将电能“虚拟”存储起来，从而保持了现货市场上电力价 格的稳定性。 2 2 1 电力远期合约市场 远期合约形式简单，易于操作，作为一种场外交易的金融衍生产品，已经在电力市场中得到广 泛应用。英国在电力市场运行的初期，几乎超过8 0 的电力交易是通过远期差价合同( c o n t r a c t f o r d i f f e r e n c e s ) 市场进行。在澳大利亚、新西兰、阿根廷和西班牙等国的电力市场化进程中，远期合约 市场有不可忽视的重要地位。 电力远期合约是市场参与者为了回避价格风险，减少由于价格波动带来的利益损失，通过谈判 后所达成的一种协议，交易双方在合约中规定：在某一个约定的时间按约定的价格购买或销售一定 的电力。如一个配电商和一个发电商签定了一份为期6 个月的远期合约，规定6 个月后，供电商以4 0 $ m w h 的价格供给配电商1 0 0m w h 的电量，即使6 个月后现货市场电价高于或低于4 0 $ m w h ，双方仍需按此价格交割。通过这种方式可以有效地降低电力现货市场的交易数量，防止拥 有较大市场权利的市场参与者操纵现货市场。 电力远期合约分为电力差价合约和可选择的远期合约【l ”。电力差价合约又包括单向差价合约和 双向差价合约，适用于采用电力联营体交易模式的电力市场。单向差价合约有2 种形式。第一种形 式：当合约到期现货市场电价高于约定价格时，买电方以市场价与电力联营体进行结算，卖电方将 现货市场电价与约定价格的差价支付给买电方；当合约到期现货市场电价低于约定价格时，买电方 仍以市场价与电力联营体进行结算，但是买电方无须将现货市场电价与约定价格的差价支付给卖电 方。在这种情况下，买电方完全回避了风险。第二种形式与上一种形式类似，但是卖电方完全回避 了风险。双向差价合约是指当合约到期时现货市场电价高于约定价格时，买电方以市场价与电力联 营体进行结算，卖电方将现货市场电价与约定价格的差价支付给买电方：当合约到期现货市场电价 低于约定价格时，买电方以市场价与电力联营体进行结算，买电方将现货市场电价与约定价格的差 8 笙三童里塑壹堑! 皇塑坌要塑叁壁墨堕 一一 价支付给卖电方。 文献f 3 3 】、 3 4 】提出了一种结合期权的可选择的远期合约，台约中规定了合约电价和中断电价2 种价格，当合约到期现货市场电价低于中断价格时，卖电方提供电力给买电方，当合约到期现货市 场电价高于中断价格时，卖电方按中断屯价支纣给买电方违约金，不再提供电力给买电方。买卖双 方不仅都可以回避风险，而且都有一定的获利机会a 2 2 2 电力期货合约市场 电力期货合约与电力远期合约之间既存在许多相似之处，也存在着很大的区别。首先，电力期 货合约是由交易所制定发行的，是一种集中在交易所内通过公开碱价或计算机自动撮合方式进行的 场内交易产品，而电力远期合约则是通过双方谈判后自行签定的广泛存在于交易双方的场外交易产 品。其次，电力期货合约是标准化合同，对交易资产的规格、交易单位以及交割时间均有明确的标 准，一经确定便不能擅自更改。而电力远期台约则由双方自行确定规则和条款。再次，前者由结算 公司集中结算，绝大部分期货在到期前平仓，不再进行实物交割，而电力远期合约绝大部分在到期 时需要在合约签定双方间进行交割结算。 电力期货合约市场有2 个主要作用，价格发现和风险转移。电力期货合约价格通过公开喊价或计 算机自动撮合形成后不断向各地传播，成为电力现货市场价格变化的基础，这就是电力期货合约的 价格发现功能；而当套期保值者将价格风险转移给投机者时，电力期货台约就具有风险转移的功能。 期货被广泛地应用于套期保值、投机和套利。由于电力这种商品具有特殊性，因此电力期货合 约市场的参与者主要运用该工具进行套期保值。例如一个发电商的发电成本为4 0 $ m w h ，为了避 免3 个月后由于电力现货市场的价格下跌而遭受损失，可以利用电力期货台约市场进行空头套期保 值，将3 个月后的售电价格锁定，回避了风险，但是从另一方面讲，若电力现货市场价格在3 个月后 上涨，该发电商并不能获得更多利润。与此类似，大用户为了防止未来价格上涨而在电力期货市场 买入期货合约，做多头套期保值。而配电商则可以同时做多头套期保值和空头套期保值。 2 2 3 电力期权合约市场 电力期权合约与电力期货合约是有区别的，电力期权合约在合约到期时，买方可以执行合约， 按约定价格进行实物交割，或者放弃权利，还可以进行对冲交易；电力期货台约中的买方只能在到 期时按约定价格进行实物交割，或者进行对冲交易，不能放弃权利，因此，电力期权合约具有更大 的灵活性，它存在4 种交易方式：买进看跌期权、卖出看涨期权、买进看涨期权、卖出看跌期权，提 供给那些刚作完卖出或买入交易在发现电力现货市场价格变动不利于自己时做反向交易来弥补损失 的一方。 在对电力现货市场价格走向不十分明朗的情况下，进行期权合约交易可以比较好地回避风险。 应注意到由于期权市场风险不对称性，对于期权合约的出售者，虽然可以赚取期权费但是所面临 的风险也比较大。 2 3 电力金融衍生产品的风险特征 2 3 1 电力远期合约 电力远期合约在限定了远期交割时的价格锁定风险的同时，也失去了利用现货市场价格和约定 价格差获得收益的机会。由于电力远期合约采用的是场外交易形式，因此主要存在信用风险。如果 9 东南大学硕士学位论文 交易的一方到期不能履行远期合约，另方将遭受一定的损失。并且，双方签署的协议期越长，台 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。但是在双方有过长期合 作的前提下，电力远期合约还是一种简单而又易于操作的规避风险的手段。 2 3 2 电力期货合约 电力期货合约由于有独特的保证金制度、结算制度和数量限额制度，大大减少了信用风险，但 是在利用电力期货合约做套期保值时，仍然存在风险，主要是价格风险中的基差风险。基差是指电 力现货价格和期货价格的差异。只有当2 种价格一起同步变动时，电力期货交易才会达到套期保值的 目的。但是电力现货价格和期货价格不一定完全相关。当基差发生变化时，利用电力期货合约回避 风险的能力就会减弱。如果电力现货价格和期货价格反向运动，则套期保值者的损失可能比没有套 期保值者的损失更大，美国安然能源公司的破产在很大程度上就是由于电力期货交易的失败。另外， 在信息批漏和交易员操作方面存在操作风险。 2 3 3 电力期权合约 电力期权合约中买卖双方风险承担是不对称的，卖方的风险无限。因此，主要的风险仍是价格 风险。如果卖出或卖入的一方在发现电力现货市场上的电价变动不利于自己时，应及时作反向交易 弥补损失，这样才能有效回避风险，但是补仓时机的把握较难控制。对于场外交易的电力期权台约 还存在信用风险，在买方支付期权费以后，电力现货市场上的电价如果上升了，就会有卖方违约的 信用风险。信用风险的大小主要和期权合约中约定的价格大小有密切关系。 2 4 电力市场金融风险的种类 一般意义上的金融风险有广义和狭义之分。广义的金融风险是指资金所有者或投资人在投资和 融资过程中，因偶发性和不完全确定性因素引起的收益的不确定性和资产损失的可能性。狭义的金 融风险仅是指金融机构在金融业务活动中，由于各种无法事先预料的不确定因素的影响，而使其蒙 受损失的可能性。 电力市场金融风险有价格风险、信用风险、流动性风险、法律风险和操作风险等。其中最主要 的风险是价格风险。 2 4 1 价格风险 由于电力现货市场价格变动而导致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。2 0 0 1 年冬季，美国加州气候异常寒冷，由于供暖量的增大，天然气价格上涨，引起燃气发电机组的成本 上升，再加上大机组的检修停运，使电力批发价格飞涨。一些对电力现货价格走向判断失误的能源 供应商在利用电力期货做套期保值交易中损失惨重，世界上最大的电力和能源供应商安然( e r l i d n ) 公 司就不得不宣布破产。 2 4 2 信用风险 信用风险存在于所有的电力金融合约交易中，是指交易对手不履行责任或不能完全履行责任所 造成的风险，尤其是电力远期台约这样的场外交易品更容易产生信用风险。 l o 第二章电力市场下电网公司的金融风险 2 4 3 流动性风险 当完成某种交易后，由于该种合约交易量降低，市场流通性减少，使该合约持有者不能在合约 到期前进行对冲交易，就会产生流动性风险。 2 4 4 法律风险 法律风险是指由于台约在法律范围内无效或由于交易双方所签署的协议不符合法律规范，或者 由于破产制度、税制等法律方面的原因造成的风险。 2 4 5 操作风险 操作风险也是一种普遍存在的风险，它可以分为人为操作风险和系统操作风险。由于交易员故 意利用市场信息使客户遭受损失的属于人为操作风险；因交易系统中的计算机故障或信号传输中断 等原因造成的是系统操作风险。 2 5 电力市场下电网公司的金融风险 电力市场化改革就是在电力系统中引入市场机制，通过价格、供求、竞争的优胜劣汰来实现资 源的优化配置，从而带动社会的可持续发展。市场环境下，参与市场的主体以自身利益最大化为行 动导向【l “，使得市场参与者之间的关系发生了巨大的变化。电网公司在电力购售过程中，由于经营 者经营管理不善、电价涨跌变动或电能供需变化、电力市场所处大环境的经济波动等种种因素均可 能造成巨大的金融风险，电网公司只有明确市场环境下和各参与者的关系变化，并对风险进行准确