（电力系统及其自动化专业论文）电力市场合同交易风险建模.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电力市场合同交易风险建模，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，论文中不包含其他入已经发表 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：叠丛：日 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： 导师签名： 华北电力大学硕士学位论文 1 1 本文的研究背景 第一章绪论 电力是一种特殊的商品，电力工业的统一管理、统一规划、统一调度、统一经 济核算的垄断运营模式已经经历了漫长的历史。这种垂直型垄断运营模式在电力工 业发展的历史上，曾起过一定的积极作用，加快了人类社会的电气化进程。然而， 随着电力通讯技术的发展以及计算机技术、电力电子技术在电网运行中的广泛应 用，电网运行的安全控制手段日益增多，增加了发电市场和售电市场的自由度，使 电力工业引入竞争成为可能。微观经济学有理论表明：“某行业实行垄断，其运行成 本往往高于实行自由竞争。”世界经济的一体化和国际市场竞争的愈演愈烈都要求各 国的电力工业打破垄断，引入竞争，降低电价i l 】。因此2 0 世纪8 0 年代以后，电力 工业市场化的浪潮逐步席卷了全球，对于这种新兴的电力经营体制，各国都在不断 的研究探索和完善之中。 1 1 1国外电力工业市场化改革 电力市场是一个把“电能的生产、输送、分配和消费等几乎在同一瞬间进行和完 成”的工业系统和“电能的批发、交易、定价、零售等环节需要快速决策和运营”的商 业系统紧密结合的交易机制和体系的总和【2 】。各国的经验表明1 3 】，建立电力市场的 主要目的是：引入竞争，提高效率，降低电价，改善服务，持续发展。通过引入竞 争机制，促使发电、输配电、电力销售等各环节，提高效率，降低成本，从而降低 电价，提高供电可靠性，改善对用户的服务，利用市场的调节和激励机制，引导投 资更趋合理化，促进资源优化和环境保护。形成发展的内在动力，逐步构成良好循 环。电力市场具有显著的外在经济性，直接受益者是参与市场的各成员，间接受益 者是全社会，这就是全世界各国都积极发展电力市场的原因。 1 1 1 1 英国的电力市场 英国是世界上最早进行电力工业市场化的国家之一，有很多的经验值得我们借 鉴。在私有化前，英国中央发电局( c e g b ) 实行电力统管，所有发电厂均上网到 统一的国家电网，由中央发电局经4 0 0 k v 及2 7 5 k v 电网给1 2 个地区供电局批发电力， 地区供电局经1 3 2 k v 以下配电网将电力输送给用户。中央发电局向1 2 个地区供电局 颁布统一的“批发电价”，而地区供电局在加入自己的配电费用后，颁布本地区的电 华北电力大学硕士学位论文 价，因此各地区的电价存在差异【4 】。 1 9 9 0 年3 月3 1 日私有化后，英国电力行业将整个电力生产、销售和使用等各 环节都引入市场竞争机制。将原中央发电局拆分为国家电力公司( n a t i o n a lp o w e r ) 、 国家发电公司( p o w e rg e n ) 、国家核电公司( n u c l e a re l e c t r i c ) ，并成立了一个国家电网 公司( n g o ) 。前两个公司已改为私营股份制公司，由政府发行电力股票，进行独力 核算，自负盈亏。国家核电公司由于成本较高，不具备竞争能力，为国家所有。作 为输电系统经营者，国家电网公司负责根据透明的经济优先次序来调度发电。起初， 国家电网公司由各个地区电网公司共同拥有，1 9 9 5 年1 2 月则作为一家独立的公司 在股票市场上市。 2 0 0 0 年底，英国开始实行新的电力市场交易模式。新市场模式中双边交易代替 原有的电力联营体交易，成为最主要的交易方式。当前，英国电力市场电力批发价 格比1 9 9 8 年低4 0 。现在，大多数电量可以像任何其他商品一样进行自由交易。 电价的降低已经给主要用户，诸如工业用户带来实际利益，并且正在走向居民用户。 英国电力工业改革实现的2 个目标是：建立一个竞争性的电力市场，使电力企 业在经济上独立于政府，扩大电力企业股份持有人的范围，让电力企业雇员更多地 参与所在企业的规划和运营管理；电力用户可以自由地选择他们的电力供应商，将 电力行业中的垄断环节( 输电和配电) 与可进行竞争的环节( 发电和售电) 分离开来p 】。 1 1 1 2 美国的电力市场 1 9 9 2 年9 月，美国国会通过了一个国家能源政策条例( e p a ) ，使得独立电厂o p p ) 和非电网公司电厂( n u c ) 能与电网公司在发电领域进行公平的竞争，也预示着电力 工业结构性变革的真正开始。1 9 9 6 年，联邦能源管理委员会( f e r c ) 颁布了两个条例， 其实质就是在全国范围内打破电力垄断，将用电选择权交给用户。具体内容包括： 强化竞争，让用户可以自由选择，可以跨州购电，而输电公司只能以同一价格收取 转运费( w h e e l i n gf e e ) 哺l 。输电网开放经营( o p e na c c e s s ) 是美国电力工业改革中一项极 富创新精神的举措，美国的电力工业改革主要是在各州分别进行的：1 9 8 4 年，缅因 州首次采用发电侧竞争招标，此法后来为多个州所采用；1 9 9 4 年，墨西哥州开始转 供试点，各发电公司开展趸供竞争；为促进经济功率交换，佛罗里达州建立了电力 经纪人系统，电力经纪人系统功能类似电力库的功能，各电网公司每小时报价，由 电力经纪入系统在全局最优的基础上进行贸易匹配，电力经纪人系统给参与者带来 了很大的利益，提高了电网公司整体运行效率；1 9 9 8 年，加州实行自愿电力库模式， 实行双边交易或电力库市场竞价，8 5 的电力是在电力交易中心成交。位于美国东 北部，p j m 电力市场服务区跨宾夕法尼亚、马里兰、新泽西、特立华、费吉尼亚洲、 西费吉尼亚洲、俄亥俄州、哥伦比亚特区，市场交易自愿参与，包括提前一天现货 电能交易，实时电能交易、输电权交易、容量信用交易以及调频交易等多种交易。 华北电力大学硕士学位论文 各州改革的基本模式是开放电网使用权、逐步开放用户选择权，但改革进程有所不 同。 1 1 1 3 北欧的电力市场 北欧统一电力市场目前世界上唯一的跨国电力市场，由挪威、丹麦、芬兰和瑞 典四国组成。挪威最早于1 9 9 1 年建立国家电力市场，接着瑞典于1 9 9 6 年、芬兰 1 9 9 8 年、丹麦西部1 9 9 9 年、丹麦东部2 0 0 0 年陆续加入到这个电力市场中。2 0 0 0 年，北欧发电量接近3 8 6t w 稳用电量3 8 4t w 良该电力市场满足了近24 0 0 万 人口的电力需求。电力市场的主要组成部分有电力交易所、输电系统运营者和市场 参与者。市场参与者主要包括电网所有者、发电商、零售商、终端用户和交易商。 现在有来自挪威、丹麦、瑞典、芬兰及德国等国家的3 0 0 多个市场参与者通过北欧 电力交易所进行交易。北欧电力交易所( 北欧电力库) 主要包括2 类市场：一类是 适用于物理合同的现货市场( e l s p o t ：e l e c t r i cs p o tm a r k e t ) ，这其中还包括在芬兰和 瑞典开放的用于物理交货平衡调节的市场( e l b a s ：e l e c t r i cb a l a n c em a r k e t ) ；另一类 是适用于期货( f u t u r e 和f o r w a r d ) 和期权( e l o p t i o n ) 的期货市场( e l t e r m i n ：f i n a n c i a l m a r k e t ) 。在实际运行过程中，还有一个由输电系统运营者运营的物理市场，即实时 市场( r e a l t i m e ) 。他们通过实时市场来调节发电量，以便满足用电需求。自1 9 9 3 年北欧电力交易所的现货和期货市场开放以来，交易量显著增加。期货合同的总交 易量大约是20 0 0t w 稳相当于北欧年平均发电量的5 倍。北欧统一电力市场进行 重组改革后由3 方面构成：电力交易所，输电系统运营者和市场参与者。他们在电 力系统运行和更加有效地运营电力市场方面起到了至关重要的作用【7 1 。 1 1 1 4 澳大利亚的电力市场 澳大利亚的电力市场由现货交易、短期期货交易、长期差价合同三部分组成。 其中现货交易要求所有符合要求的发电商必须通过现货交易市场竞价卖电，该价格 由每半小时的供需平衡决定。短期期货交易主要是买方用以减少意外引起价格突涨 的风险，这种报价只限提前一到两天的时间；长期差价合同是电力市场交易中的一 个选项，用以减少市场风险。国家电力市场管理公司负责运营全国电力市场，并负 责对系统执行集中统一调度。 1 1 1 5 日本的电力市场 日本是亚洲较发达的国家之一。日本政府为了在电力工业中引入竞争机制，开 始研究电力市场的改革。首先，部分放开发电侧市场的竞争，而对于用户仍由各电 网公司负责营业区域的供电，用户无权选择供电方。日本的电网公司需要新建发电 厂时，必须投标若中标公司是独力发电厂或其他不相邻的电网公司，需要使用某 华北电力大学硕士学位论文 公司的输电设备，该电网公司必须提供转运业务【5 1 。 1 1 1 6 阿根廷的电力市场 南美的阿根廷是进行电力改革比较彻底，也是比较成功的国家之一【6 j ，其电力 市场的自由化程度以及科学的电力调度方式都达到了世界领先水平。1 9 9 1 年4 月 2 1 日，阿根廷政府颁布了关于发电、输电、配电系统私有化的命令，并建立了电力 批发市场。9 2 年制定了电力改革的法律体系，规定了电力市场运营的经济体制，即 发、输、配三方相互独立，建立统一的电力市场，鼓励公平自由竞争。阿根廷电力 体制改革彻底打破了原有的电力生产关系，建立起一套全新的管理体制和运行体 制。改革以后，全国发电成本下降，电价降低，服务水平也明显提高。 纵观世界各国的电力市场发展，我们可以看到电力市场的开放和自由竞争已成 为主流趋势，无论是发达国家还是发展中国家，都在积极探索其市场化之路。虽然 各国市场模式不同，市场发育程度各异，但电力的市场化运行是电力工业的发展的 必然趋势己取得了广泛的共识，并已经累了很多成功的经验。 1 1 2 我国的电力工业市场化改革 当前，世界电力工业发展呈现以下三大趋势：一是发电量增长率下降，峰谷差 增大；二是电力技术向着自动化和环保技术发展；三是电力工业管理体制由垄断转 向竞争，由国营转向民营【s 】。 我国是发展中国家，正在进行社会主义市场经济改革，电力工业作为基础产业， 既要实现快速发展，又要推进市场化改革。相应地，我国的电力市场改革既要有自 身的特点，又要顺应世界电力工业的发展趋势。电力市场不仅是一个体制与技术相 结合的课题，也是电力企业与整个国家受益的双赢点。 1 1 2 1 我国电力市场发展思路 根据国发 2 0 0 2 1 5 号国务院关于印发电力体制改革方案的通知，我国电力体 制改革的指导思想是：“从国情出发，遵循电力工业发展规律，充分发挥市场配置资 源的基础性作用，加快完善现代企业制度，促进电力企业转变内部经营机制，建立与 社会主义市场经济体制相适应的电力体制。改革要有利于促进电力工业的发展，有 利于提高供电的安全可靠性，有利于改善对环境的影响，满足全社会不断增长的电 力需求，要按照总体设计、分步实施、积极稳妥、配套推进的原则，加强领导，精 心组织，有步骤、分阶段完成改革任务。” 2 0 0 2 年国务院电力体制改革方案明确提出了电力市场改革的总体目标，并提出 “十五”期间主要任务之一是“实行竞价上网，建立电力市场运行规则和政府监管体 华北电力大学硕士学位论文 系，初步建立竞争、开放的区域电力市场，实行新的电价机制” 1 1 2 2 区域电力市场建设概况 我国竞争性电力市场的实践探索始于1 9 9 8 年。1 9 9 8 年1 2 月开始，在上海、浙 江、山东和辽宁、吉林、黑龙江6 省市进行“厂网分开、竞价上网”省电力市场试点 工作。从目前看，区域电力市场建设工作稳步推进。2 0 0 3 年开始实施“厂网分开”、 重组原国家电网公司资产，组建两大电网公司、五大发电集团公司和四大辅业集团 公司，成立国家电力监管委员会。在国家电力监管委员会的推动下，东北、华东、 华中、华北、南方等区域电力市场建设正在紧锣密鼓地进行，初步形成了统一市场 和共同市场两种市场结构的区域电力市场模式。 ( 1 ) 东北区域电力市场 东北区域电力市场在东北电网覆盖区域内建立统一的区域电力调度交易机构， 在辽宁、吉林、黑龙江三省设电力结算中心。2 0 0 4 年1 月1 5 日，东北区域电力市场 开始采用单一制电价、部分电量竞争的交易模式模拟运行。2 0 0 4 年6 月1 9 日，东北 区域电力市场改为两部制电价、全电量竞争模式模拟运行。2 0 0 4 年1 2 月1 3 日，东北 区域电力市场正式启动试运行。 ( 2 ) 华东区域电力市场 华东区域电力市场近期模式是建立区域统一的电能交易平台，实行统一竞争、 分区控制、区域和省( 市) 协调运作。电力市场采用单一制电价、部分电量的竞争 模式，发电厂作为卖方、各省电网公司作为买方分别向市场报价。 ( 3 ) 华北区域电力市场 华北电网经过长期的规划建设和发展，形成了目前“西电东送”的格局。蒙西电 网、山西电网分别与京津唐电网通过5 0 0 k v 输电线路联结，向京津唐电网输送电力； 河北南网与京津唐电网、山西电网以5 0 0 k v 输电线联结，并从京津唐电网、山西电 网受电。目前山东电网还是独立运行，华北电网与华北电网的联网工程建设已经完 成，现在已具备联网运行条件。 “) 南方区域电力市场 南方电力市场实行单一制电价、部分电量竞争模式。采取发电厂作为卖方报价、 五省区( 起步阶段为四省区) 电网公司作为买方报价的多卖方、少买方的市场形式。 为兼顾宏观调控和市场运作对西电东送的作用，市场起步时维持“西电东送”现有的 计划管理方式，起步后逐步降低西电东送的计划部分，逐步实现“西电东送”的市场 化。 几年来的实践表明，六个试点单位的电力市场技术支持系统的建设和运行都取 得了较大进展，模拟电力市场的运营也取得了一定的成绩，例如：经济效益显著上 升，一系列的运行指标达到了新水平；企业的成本和费用增长得到控制；电网调度能 5 华北电力大学硕士学位论文 力增强，调度自动化水平和各项专业管理水平得到提高；企业内部管理得到加强； 还有更为重要的是人的观念发生了变化，竞争意识和市场意识增强了【9 1 。 1 1 2 3 我国电力市场现阶段发展的特点 一个完整的电力市场一般包括现货市场( 即日前交易市场) 、实时市场( 短期平衡 市场) 、合同市场和辅助服务市场( 如紧急支援服务) 等四个交易市场。初期国家电力 市场的市场主体包括国家电网公司总部，区域电网公司和准入大型电厂，区域电网 公司代理省电网公司和区域内发电厂参与国家电力市场交易。随着市场的发展，逐 步允许省电网公司作为市场主体参与国家电力市场交易。 我国电力市场实行“网厂分开、竞价上网”后，开始对发电侧市场开放。发电侧 电力市场的主体是各个独立发电企业与电网经营企业，电网经营企业负责组织各发 电公司间的竞争，政府负责对电力市场进行监管。现行发电侧电力市场的模式是 ? + n 哩! ，其中? 嗽表电力市场的单一购买者即电网经营企业；揎哦表参与市场 竞争的各个发电企业。一般的用户不能与发电厂交易，只能通过电网经营企业零售 的方式供电垆j 。 近年来，随着电力市场改革的不断推进和深入，我国的电力市场化已经取得了 阶段性的成果，各个试点单位运行情况良好，发电企业的竞争意识明显增强，上网 电价也有了一定程度的降低。另一方面，我们也要看到目前还存在的一些改革进程 中出现的问题，如电力市场体系不完整、电力市场配套机制不到位、市场结构和市 场规则尚需完善、电网建设相对滞后，电力市场与电网的协调发展受到制约、区域 电力市场之间核心规则不协调等等。总结前期的经验和教训，研究和解决这些存在 的问题必将带领我们步入我国电力市场化的新阶段。 1 2电力市场中的合同交易概述 1 2 1电力市场中的电价风险 电力市场要采用经济手段管理各成员，电价是体现管理思想的重要工具【1 0 l 。在 传统的电力工业体制管理下，国家对电价的管制十分严格，实行政府同统一制定电 价并对其进行严格审计【1 1 】。在如此的硬性控制之下，电价的波动范围非常有限，另 外在“发，输、配、送”一体化的模式下，也不会有独立的企业面临电价波动的风险。 但随着电力体制改革进程的推进，基于电能本身不能大规模的有效储存和供需之间 要求实时平衡的特点，电价开始出现不同以往的波动；且随着发电侧上网电价、批 发电价和零售侧电价的逐步放开，电价成为要通过市场竟价方式来确定的变量，而 市场中供求双方不确定性的市场行为加剧了电价的波动。 华北电力大学硕士学位论文 电价的高度易变性是其区别于其他市场价格的最主要特点，一方面将使市场参 与者获得巨大的机会，另一方面也导致了市场参与者面临着不可忽略的利益损失风 险，如果不采取有效的防范措施，将会导致严重的后果，如美国d m i ) h 的电力市场从 2 0 0 0 年6 月起在相当长的一段时间内出现了批发电价巨幅上涨，分区轮流停电，公 用电网公司申请破产的现象，致使政府不得不出面干预1 9 】。为了保证企业健康发展， 我们必须关注市场中的风险因素，进行风险识别，综合运用各种手段、方法和措施， 有效地控制风险，以保证有一个公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。 1 2 2电力市场中的合同交易 电力作为一种社会必需品，需求弹性很小，现货交易的高风险性很容易破坏市 场的平稳运营，电价可能出现强烈的跳跃和尖峰。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变得非常困难。为了规避、减少或转移电价波动带 来的风险，需要引入一些金融衍生工具，包括远期合同( f o r w a r dc o n t r a c t s ) 、期货 合同( f u t u r ec o n t r a c t s ) 和期权( o p t i o n ) 等。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i l ”。 合同交易是指市场交易主体通过签订书面合同或电子合同进行的电能买卖交 易。实践表明，远期合同市场的引入能够在一定程度上减少电力市场的市场力，平 稳实时电价。通过电力远期合同交易，无法大量储存的电能可以被“虚拟”地储存， 这说明远期合同市场可提供类似于其他可储存商品的某种事前保护【l 钉；还能为各参 与者提供选择机会以满足在价格和风险方面的特定要求；并有利于供需双方信息交 流；电力远期合同交易由于减少了发电商可以操纵的现货电量，从而降低了其在现 货市场中的份额，即降低了其市场力( 指由一个买方或一个卖方掌握的能够影响一 种商品价格的能力) ，进而减少了其操纵现货电价的兴趣，有利于市场公平竞争， 形成高效的市场均衡电价。另外，适当的远期合同交易机制的引入还有利于维持电 力市场的稳定性1 1 4 。 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风险【l5 1 。因此，世界各国在电力市场 化初期均大量采用远期合同进行电力交易，如英国在电力市场运营的初期，几乎超 过8 0 的电力交易通过远期差价合同市场来进行，新的电能交易( n e t a ) 模式实 行以后，9 5 的电力通过双边合同交易完成。目前英国正在进行更深入的电力市场 改革探索，其中一个重要内容就是进一步向类似于期货交易的方向发展。在澳大利 亚，新西兰，阿根廷，西班牙等国家的电力市场化进程中，远期合同市场也有着不 可忽视的重要地位。挪威于1 9 9 1 年开始电力市场化改革，1 9 9 2 年秋季就开始运营 一个挪威电力远期交易市场，其中按星期交易的电力远期合同的期限从l 星期到3 华北电力大学硕士学位论文 年不等，还可按周进行合同买卖交易【1 6 】。在美国，纽约商品交易所于1 9 9 6 年3 月 开始经营电力远期交易，其中接月交易的电力远期合同的期限从1 个月到1 8 个月 不等，同时期权交易的思想在电力市场中也得到了充分的重视i l 】。 在我国电力工业市场化改革的初期，远期合同交易的发展同样不可缺少，从几 个试点的发电侧电力市场运营来看，近9 0 的电量交易通过合同市场来进行i l ”。我 国浙江电力市场试点采用了授权差价合同，其作为从行业管制到完全竞争电力市场 的过渡作用是明显的。 随着电力市场的不断发展完善和风险管理的需要，电力期货也己逐渐引入到电 力市场。纽约商品交易所( n y m e x ) 于1 9 9 6 年3 月开始营运电力期货交易，挪威 也已启动了电力期货和期权交易。由于远期合同基本以电力交易为目的，而且其交 易方式特殊( 大多为场外交易) ，导致远期合同的流动性不强，因此其回避风险的 能力有限。电力期货则弥补了电力远期合同的不足，其交易的流畅性使得期货的买 卖变得相当容易，因而可以很快平仓( 从事一个与初始交易相反的交易，如先买入 期货再卖出该期货) 以回避市场风险。统计表明美国纽约商品交易所中9 9 的电力 期货交易是用于风险管理而不是电力交割，这也从侧面说明了电力期货交易管理风 险的能力”。 1 3 电力市场合同交易建模的理论研究 远期合同交易使市场参与者回避了价格风险，减少了由于价格波动带来的利益 损失，已经在世界各国的电力市场化中得到了广泛应用，并且已经成为很多专家研 究的热点。关于电力远期合同的理论研究主要集中在以下两个方面，电力远期合同 的风险建模理论研究以及电力合同市场中的博弈行为及其对现货市场的影响机制 研究【6 】。本文的研究主要围绕第一个方面展开，因此暂不对博弈有关的理论研究进 行介绍。 1 3 1 国外研究现状 文献【1 7 】采用期权定价思想建立了用户与电网公司之间的可选择远期合同的合 同价格与中断价格之间的定量关系，介绍的可选择远期合同模型的局限性在于只考 虑了单边的选择权利，文中只考虑了电网公司在现货电价较高时中断用户供电的情 况，但没有考虑用户在现货电价较低时拒绝接受电网公司供电，而去市场买低价电 的情况，从而有可能使用户失去进一步获利的机会。文献【1 8 】建立了独立发电商( i p p ) 与电网公司之间的可选择远期合同模型，但只给予电网公司在现货电价较低时拒绝 接受i p p 供电的权利，而没有给予i p p 在现货电价较高时拒绝供电给电网公司，以 华北电力大学硕士学位论文 高价卖电给市场的权利，从而也有可能使得i p p 失去进一步获利的机会。 文献【1 9 】基于电力远期价格的变化为一几何布朗运动( g e o m e t r i cb r o w n i a n m o t i o n ) ( b 1 服从对数正态分布) 的假设，采用b l a c k 查c h o l e s 期权定价理论，给出了 一种在交货前可提前通知期权是否履行的双看涨期权( d o u b l ec a l lo p t i o n s ) 的定价模 型。文献 2 0 ，2 1 】同样基于电力市场价格服从对数正态分布的假设，采用b l a c k s c h o l e s 期权定价公式，分别结合最优潮流( o p f ) 模型和电力经济调度模型，研究了电力市 场中不同区域的电能期权定价方法和辅助服务市场中的旋转备用期权的定价方法。 文献f 2 2 】针对一类灵活的供需双方可调度的电力合同，利用电价的历史数据，采用 自回归随机过程模型来描述电价的变化，进而采用无套利( n o a r b i t r a g e ) 定价原理来 确定合同价格，其中合同电量的调度策略通过随机动态规划来确定。 针对电力价格的一些独特性，文献 2 3 】对电价的跳跃、尖峰、均值回复等特性 进行了系统分析，并首先采用一个仿射跳跃扩散( a f f i n e j u m p d i f f u s i o n ) 过程来描述电 价变化的这些特性，通过变换分析( t r a n s f o r ma n a l y s i s ) 技术建立了电力远期和期权合 同的定价模型，并用期权工具进行了电力资产的价值评估研究。文献【2 4 】针对在交 货前可提前通知期权是否履行的可选择电力远期合同，研究和比较了基于几何布朗 运动电价模型和基于仿射跳跃扩散过程的电价模型假设下的合同定价方法。 文献 2 5 ，2 6 针对合同买卖双方即电网公司和i p p 之间的可选择合同，基于各自 发电成本的不确定性，提出了电网公司和i p p 各自理性的合同定价模型，但没有给 出双方在合同电价不一致时的仲裁方法。文献【2 7 】给出了一个利用期权定价理论进 行风险投资项目的价值评估方法，并结合一个实际系统探讨了电力市场中的组合证 券风险管理方法。 1 3 2 国内研究现状 文献 6 】给出了电网公司短期边际发电成本概率分布的估计方法，据此发展了几 种具有一定可操作性的可选择电力远期合同的风险定价模型，其中包括考虑用户未 来用电需求不确定性的可选择远期合同的决策模型。文献【2 8 】针对电网公司和用户 之间的可选择合同，基于电网公司发电成本的不确定性，提出了发电公司和用户各 自理性和合同定价风险模型。文献【1 6 】针对用户与电网公司之间以及独立发电厂( 1 p p ) 与电网公司之间的远期合同，着重研究合同在到期交货前的买卖交易决策模型。通 过理论分析与算例仿真，得到了一些颇具实际意义的结论。 文献【2 9 】针对电力市场不同阶段的特点，基于期货和远期合同的基本原理，对 电力市场不同阶段建立了不同的风险规避模型，并分析了其在电力交易中的功能体 现。文献【3 0 】建立了一种用户类型离散的可中断负荷合同模型。分析和算例结果表 明，无论电网公司的风险偏好如何，该合同模型均能引导用户披露真实信息，实现 华北电力大学硕士学位论文 电力资源的有效配置，且电网公司能从中节约供电成本。 文献 1 5 1 对双边合同的基本类型及其定价理论、双边合同的风险管理，市场参 与者在双边合同市场与现货市场中的优化交易策略以及双边市场对电力市场的影 响等领域的工作进行了全面简要的综述，并结合我国电力市场化改革的实际。提出 今后双边合同方面重点研究的领域。 1 4 本论文的研究内容与主要贡献 世界范围的电力工业结构重组和市场化运营带来了众多供电机制的变革。在竞 争的电力市场环境下，电力远期合同作为一种有效的风险管理工具和交易手段被引 入，相关的研究也越来越深入。本论文的研究内容主要包括以下几个方面： ( 1 ) 本文首先阐述和比较了有关远期、期货、期权等风险管理工具的基本概念， 功能与区别，介绍了一些基本的期货、期权交易策略，并结合电力商品的一些特点 说明了电力市场中远期或期权合同交易的特性与功能，还介绍了一些远期合同的类 型，如差价合同，可选择合同等，接着分类介绍了金融衍生工具的风险特征。 ( 2 ) 针对独立发电商( i p p ) 与电网公司之间的不带期权的远期合同，引入了在 合同到期交货前进行合同买卖交易的决策模型。理论分析表明了电力远期合同在信 息显露，风险回避以及买卖获利等方面的特性，并给出了i p p 对于合同交易电量的 合理选择策略。 ( 3 ) 在华北电网建设的初级阶段实行单一买方的市场模式，根据这种模式的特 点，本文介绍了一种基于电网公司短期边际成本的带有期权性质的可选择远期合同 风险定价模型，然后计算了i p p 对于中断的理性选择，即选择中断电价等于i p p 的 单位电量发电成本，并分析了这种选择给交易双方带来的好处。最后本文计算了i p p 收益的波动性，证明中断电价的合理选择可以保证收益的波动最小化，这是本文的 创新之一。 ( 4 ) 在华北电网建设的完善阶段，市场模式为批发竞争模式。这一阶段发电商有 更多的售电选择，其参与不同的市场将会获得不同收益，而发电商的不同风险偏好 也会对其收益产生很大的影响。以往的研究都假设发电商为风险回避或风险中立 型，而本文创新性地针对风险偏好型的发电商，以最大化利润为目标，深入分析了 其在合同市场和现货市场的发电容量分配比率问题，建立了一种最优化模型。然后 进行了模型的求解，并比较了风险系数与发电容量分配比例的关系。 ( 5 ) 在华北电网建设的成熟阶段引入零售竞争模式，针对这一阶段的特点，基于 现货市场价格的不确定性，本文介绍了一种给予合同卖电方在高现货电价时中断买 方供电，而卖电给市场的权利，同时给予合同买电方在低现货电价时拒绝接受卖方 竺j ! 里塑盔堂堡主堂垡丝茎 供电，而到市场上去买电的权利的合同价格计算方法，并通过一个买卖双方各自追 求最大期望报酬的优化模型，给出了有关中断电价的理性选择。最后分析这种模型 的一些特性，如公平性，合理性和灵活性等。 ( 6 ) 分析了单一买方模式的缺陷和零售竞争模式的长期性，表明批发竞争电力市 场模式将会作为我国一种次最优市场模式长期存在。 华北电力大学硕士学位论文 第二章金融衍生工具在电力市场中的应用概述 2 1经济学的相关理论依据 金融衍生工具( f i n a n c i a ld e r i v a t i v ei n s t r u m e n t s ) ，是指在股票、债券、利率、 汇率等基本金融工具基础上派生出来的一个新的金融合同种类，包括金融远期、金 融期货、金融期权、金融互换四种基本类型以及大量的混合性金融衍生工具。 2 1 1 远期合同与期货合同 相对于原始社会自给自足的状态而言，现货交易是人类的一大进步。通过交易， 双方均可获得好处。但现货交易的最大缺点在于无法规避价格风险。正如一个农场 主的命运完全掌握在他的农作物收割时农作物现货市场价格手中。如果在播种时就 能确定农作物收割时卖出的价格，农场主就可以安心致力于生产了。远期合同正是 适应这种需要产生的p ”。 远期合同是指双方约定在未来的某一确定时间，按确定的价格买卖一定数量的 某种资产的合同。在合同中规定在将来买入标的物的一方称为多方( l o n gp o s i t i o n ) ， 而在未来卖出标的物的一方称为空方( s h o r tp o s i t i o n ) 。 由于远期合同基本以电力交易为目的，而且其交易方式特殊( 大多为场外交 易) ，导致远期合同的流动性不强，因此其回避风险的能力有限。电力期货则弥补 了电力远期合同的不足，期货合同是指协议双方同意在约定的将来某个日期按约定 的条件( 包括价格、交割地点、交割方式) 买入或卖出一定标准数量的某种金融工 具的标准化协议。 2 1 2 期货合同和远期合同的区别 期货合同和远期合同虽然都是在交易时约定在将来某一时间按约定的条件买 卖一定数量的某种标的物的合同，但它们存在诸多区别，这主要包括以下方面。 ( 1 ) 标准化程度不同 远期交易遵循“契约自由”的原则，合同中的相关条件如标的物的质量、数量、 交割地点和交割月份都是根据双方的需要确定的。由于各交易者的需要千差万别， 远期合同条款的具体内容也是五花八门，因而远期合同虽然具有灵活性的优点，但 却给合同的转手和流通带来一定不便。 期货合同则是标准化的。期货交易所为各种标的物的期货合同制订了标准化的 华北电力大学硕士学位论文 数量、质量、交割地点、交割时间、交割方式、合同规模等条款，只有价格是在成 交时根据市场行情确定的。由于开展期货交易的标的物毕竟有限，相关条件又是固 定的，因此期货合同满足人们各种需要的能力远不如远期合同，但标准化却大大便 利了期货合同的订立和转让，使期货合同具有极强的流动性，并因此吸引了众多的 交易者。 ( 2 ) 交易场所不同 远期交易并没有固定的场所，交易双方各自寻找合适的对象，因而使一个效率 较低的无组织分散市场。在远期交易中，银行充当着重要角色。由于远期合同交割 方便，标的物同质性较好，因此很多银行都提供重要标的物的远期买卖报价供客户 选择，从而有力推动了远期交易的发展。 期货合同则在交易所内交易，一般不允许场外交易。交易所不仅为期货交易提 供了交易场所，而且还为期货交易提供了许多严格的交易规则，并为期货交易提供 信用担保，可以说期货市场是一个有组织的、有秩序的、统一的市场。 ( 3 ) 违约风险不同 远期合同的履行仅以签约双方的信誉为担保，一旦一方无力或不愿履约时，另 一方就得蒙受损失。即使在签约时，签订双方采取交纳定金、第三方担保等措施， 仍不足以保证远期合同到期一定能得到履行，违约、毁约的现象时有发生，因而远 期交易的违约风险很高。 期货合同的履行则由交易所或清算公司提供担保。交易双方直接面对的都是交 易所，即使一方违约，另一方也不会受到丝毫影响。交易所之所以能提供这种担保， 主要是依靠完善的保证金制度和结算会员之间的连带无限清偿责任来实现的。可以 说，期货交易的违约风险几乎为零。 ( 4 ) 价格确定方式不同 远期合同的交割价格是由交易双方直接谈判并私下确定的。由于远期交易没有 固定的场所，因此在确定价格时信息是不对称的，不同交易双方在同一时间所确定 的类似远期合同的价格可能相差甚远，因此远期交易市场定价效率很低。 期货交易的价格则是在交易所中由很多买者和卖者通过其经纪人在场内公开 竞价确定的，有关价格的信息较为充分、对称，由此产生的期货价格较为合理、统 一，因此期货市场的定价效率较高。 ( 5 ) 履约方式不同 由于远期合同是非标准化的，转让相当困难，并要征得对方同意( 由于信用度 不同) ，因此绝大多数远期合同只能通过到期实物交割来履行。而实物交割对双方 来说都是费时又费力的事。 由于期货合同是标准化的，期货交易又在交易所内，因此交易十分方便。当交 易一方的目的( 如投机、套期保值和套利) 达到时，他无须征得对方同意就可通过 1 3 华北电力大学硕士学位论文 平仓来结清自己的头寸并把履约权利和义务转让给第三方。 ( 6 ) 合同双方关系不同 由于远期合同的违约风险主要取决于对方的信用度，因此签约前必须对对方的 信誉和实力等方面作充分的了解。 而期货合同的履行完全不取决于对方而只取决于交易所或清算公司，因此可以 对对方完全不了解。在期货交易中，交易者甚至根本不知道对方是谁，这就极大方 便了期货交易。 ( 7 ) 结算方式不同 远期合同签订后，只有到期才进行交割清算，其间均不进行结算。 期货交易则是每天结算的。当同品种的期货市场价格发生变动时，就会对所有 该品种期货合同的多头和空头产生浮动盈余或浮动亏损，并在当天晚上就在其保证 金帐户上体现出来。因此当市场价格朝自己有利的方向变动时，交易者不必等到到 期就可以逐步实现盈利。当然，若市场价格朝自己不利的方向变动时，交易者在到 期前就得付出亏损的金额。 2 1 3 期货交易的功能 期货交易的主要作用体现在以下几方面：实现套期保值( h e d g e ) ，回避价格 波动风险。所谓套期保值就是买进或卖出与现货交易数量相等但交易方向相反的商 品期货( 或远期) 合同，为在未来某一时间通过卖出或买进期货( 或远期) 合同而 抵消因现货市场价格波动所带来的实际价格风险。形成公正合理的价格。期货交 易公开竞价，使供需信息公开化，有利于形成真正反映供求状况的公正的价格。 合理的远期价格可起事先调节的作用，因而期货交易能减缓现货价格波动，有利于 抑制现货市场中的欺诈或操纵价格的行为。减少经营成本和资金占用。由于价格 信息是透明公开的，不需任何成本，而且货物流动与合同的流动是分离的，减少了 运输成本。由于期货市场中真正交货的只有l 2 0 ，大部分在到期前对冲掉， 因而期货市场更像一个风险投资市场，可吸引和利用社会闲置资金。可促进经济 国际化。 2 1 4 金融期权 1 9 7 3 年芝加哥期权交易所首次把期权引入有组织的交易所交易，此后期权以其 独特的魅力获得了许多的发展。 期权，是指赋予其购买者在规定期限内按双方约定的价格( 简称协议价格 ( s t r i k i n gp r i c e ) 或执行价格( e x e r c i s ep r i c e ) ) 购买或出售一定数量某种资产( 称 为标的资产u n d e r l y i n gf i n a n c i a l a s s e t s ) 的权利的合同。 华北电力大学硕士学位论文 2 1 4 1 期权的种类 看涨期权，又称买入期权或”敲进”，是指选择权拥有方有权在合同有效期间按 照敲定价格与数量向选择权卖方购入特定某种或一揽子金融工具的权利。由于买方 的这种权利通常是在市场的实际价格高于敲定价格的情况下行使的，因此称为看涨 期权。 看跌期权，又称卖出期权或”敲出”，是指选择权的买方有权在合同有效期内的 任何时间按照敲定价格与数量向选择权卖方卖出特定某种或一揽子金融工具的权 利。由于买方的这种权利通常是在市场的实际价格低于敲定价格的情况下行使的， 因此称为看跌期权。 双向期权，也叫”对敲”，即合同选择权购买方对同一金融合同同时购买买入期 权( 看涨期权) 与卖出期权( 看跌期权) 双重选择权权利，并依据对买入或卖出的 有利时机，酌情行使买入选择权或卖出选择权。在行权价格上可以采取等价对敲方 式，也可以采取异价对敲方式。 2 1 4 2 期权价格 期权价格，即期权权利金，是期权的买方为获取选择权而支付给卖方的费用。 期权价格主要由期权的内涵价值( i n t r i n s i cv a l u e ) 和时间价值( t i m e v a l u e ) 两部分 组成。期权的内涵价值定义为0 和期权的买方立即履行该期权合同所获收益这两者 中的较大值，对于看涨期权而言，内涵价值= m a x 标的物市场价格期权敲定价，o ； 对于看跌期权而言，内涵价值= m a x 期权敲定价- 标的物市场价格，o 。期权的时间 价值是指期权买方希望随时间的延长，标的物市场价格的变动使期权增值时，他愿 意为购买这一期权所付出的高于内涵价值的那部分金额。对于期权买方，时间越延 长，他获利的可能性越大，而对于期权卖方，时间越延长，他面临的风险越大。所 以一般而言，时间越延长，期权的时间价值越大，期权价格也越高。 2 1 5 期权交易与期货交易的区别 ( 1 ) 权利和义务 期权合同的双方都被赋予相应的权利和义务，除非用相反的合同抵消，这种权 利和义务在到期日必须行使，也只能在到期日行使，期货的空方甚至还拥有在交割 月选择哪一天交割的权利。而期权合同只赋予买方权利，卖方则无任何权利，他只 有在对方履约时进行对应的标的物买卖义务。特别是美式期权的买者可在约定期限 内的任何时间执行权利，也可以不行使这种权利；期权的卖者则须准备随时履行相 应的义务。 ( 2 ) 标准化 华北电力大学硕士学位论文 期货合同都是标准化的，因为它都是在交易所中交易的，而期权合同则不一定。 在美国，场外交易的现货期权是非标准化的，但在交易所交易的现货期权和所有期 货期权则是标准化的。 ( 3 ) 盈亏风险 期货交易双方所承担的盈亏风险都是无限的。而期权交易卖方的亏损风险可能 是无限的( 看涨期权) ，也可能是有限的( 看跌期权) ，盈利风险是有限的( 以期权 费为限) ；期权交易买方的亏损风险是有限的( 以期权费为限) ，盈利的风险可能是 无限的( 看涨期权) ，也可能是有限的( 看跌期权) 。 ( 4 ) 保证金 期货交易的买卖双方都须交纳保证金。期权的买者则无须交纳保证金，因为他 的亏损不会超过他已支付的期权费，而在交易所交易的期权卖者则也要交纳保证 金，这跟期货交易一样。场外交易的期权卖者是否需要交纳保证金则取决于当事人 的意见。 ( 5 ) 买卖匹配 期货合同的买方到期必须买入标的资产，而期权合同的买方在到期日或到期前 则有买入( 看涨期权) 或卖出( 看跌期权) 标的资产的权利。期货合同的卖方到期 必须卖出标的资产，而期权合同的卖方在到期日或到期前则有根据买方意愿相应卖 出( 看涨期权) 或买入( 看跌期权) 标的资产的义务。 ( 6 ) 套期保值 运用期货进行套期保值的时候，在把不利风险转移出去的同时，也把有利风险 转移出去。而在运用期权进行套期保值的时候，只把不利风险转移出去而把有利风 险留给自己。 期权合同因种类、到期月份和敲定价格等的不同，可以创造出比期货合同多数 倍甚至数十倍的期权合同金融工具，从而演变出繁多的期权投资策略，为投资者提 供较之期货多得多的投资机会。 2 1 6 期货与期权的交易策略 2 1 6 1 一般性的策略 如果对标的物市场价格的走势( 上升或下降) 非常清楚，则应选择期货交易方 式，而不应做期权交易，否则将白白损失支付的权利金。如果非常肯定标的物市场 价格基本持稳，则可通过卖出期权获取权利金，此时做期货可能无利可图。 如果标的物市场价格将很可能上涨，但同时标的物市场价格也有可能不变甚至 下降，则最好买入看涨期权；如果标的物市场价格将很可能下降，但同时标的物市 场价格也有可能不变甚至上涨，则最好买入看跌期权。 1 6 华北电力大学硕士学位论文 如果标的物市场价格将大幅度地上下频繁波动，则最佳策略是同时买入看涨期 权和看跌期权。 市场总是处于变化之中，而交易者对市场的预测也会因市场变动而发生改变， 运用以下介绍的合成期权与合成期货的交易策略能使交易者迅速有效地重新调整 其在市场中所处的地位。 2 1 6 2 合成期权的交易策略 合成期权是指期权和期货( 或远期) 组合而成的期权，它具有期权的风险收益 特征，是一个基本期权和一个期货( 或远期) 的合成。 具有以下四种形式： 买入期货+ 卖出看涨期权= 卖出看跌期权 卖出期货+ 买进看涨期权= 买进看跌期权 买入期货+ 买进看跌期权= 买进看涨期权 卖出期货+ 卖出看跌期权= 卖出看涨期权 2 1 6 1 3 合成期货的交易策略 合成期货是由两个期权组合而成的期货，它具有期货的特征。 它有如下两种： 买进看涨期权+ 卖出看跌期权= 买入期货 卖