（电力系统及其自动化专业论文）多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究.pdf

硕士学位论文 a bs t r a c t t h e r ea r e m a n yk i n d s o ft r a n s a c t i o nm o d e si nt h e p o w e rm a r k e t ，s u c h a s d a y - a h e a dt r a n s a c t i o n ，r e a l - t i m et r a n s a c t i o n ，f o r w a r d c o n t r a c tt r a n s a c t i o na n d a n c i l l a r ys e r v i c e st r a n s a c t i o na sad e p e n d e n tm a r k e tm e m b e r ，ag e n e r a t i o nc o m p a n y c a np a r t i c i p a t ei nt h ec o r r e s p o n d i n gm a r k e to ft r a n s a c t i o nm o d eb e c a u s ed i f l e r e n t p r i c e f l u c t u a t i o no fe a c hm a r k e tb r i n g sd i f l e r e n tp r o f i ta n dr i s k ，a st h eg e n e r a t i o n c o m p a n y ，i no r d e rt o m a x i m i z ep r o f i to rm i n i m i z er i s kv a l u e ，i ts h o u l ds e e ka r e a s o n a b l ea l l o c a t i o no ft h eg e n e r a t i o nc a p a c i t ya m o n gt h e s em o d e s t h i sp a p e re m b a r k so nt h ep o w e rm a r k e tt r a n s a c t i o np a t t e r na sw e l la st h e t r a n s a c t i o no v e r a l lc o n s t r u c t i o n ，d e t a i l e d l yi n t r o d u c e st h et r a n s a c t i o nm o d eo fe a c h t r a n s a c t i o nm a r k e ta n di t sc h a r a c t e r i s t i c ，s u m m a r i z e st h em o s tp o p u l a rt h r e ek i n d so f g e n e r a t i o nc o m p a n y st r a n s a c t i o ns t r a t e g i e s ，a n da n a l y s e st h ef a c t o r sw h i c ha f l e c tt h e g e n e r a t i o nc o m p a n y st r a n s a c t i o ns t r a t e g y ，c o n s i d e r i n gt h em a r k e ta n dt h eg e n e r a t i o n c o m p a n yi t s e l k s e t t l e st h em a r k e tr a t i o n a l ef o r g e n e r a t i o nc o m p a n y t oe s t a b l i s ht h e t r a n s a c t i o ns t r a t e g ym o d e lu n d e rm u l t i m o d eo ft r a n s a c t i o n a m i n ga tt h ed i f f e r e n tp r o f i ta n dr i s kw h i c hi sb r o u g h tb yd i f l e r e n tt r a n s a c t i o n m o d e ，t h i sp a p e rs y s t e m a t i c a l l ys t u d i e sd e c i s i o n - m a k i n gm e t h o d o l o g yo fg e n e r a t i o n c o m p a n y t r a n s a c t i o nu n d e rt h em u l t i m o d eo ft r a n s a c t i o n ，u s i n gt h em o d e r np o r t f o l i o t h e o r yt h eg e n e r a lm a r k o w i t zm o d e lo ft r a n s a c t i o nd e c i s i o n - m a k i n gi se s t a b l i s h e di n t h i sp a p e rb a s e do nm a x i m i z ep r o f i to rm i n i m i z er i s kv a l u ea n da i m i n ga tt h e t r a n s a c t i o ns t r a t e g yb e t w e e nt h ed a y - a h e a dm a r k e ta n dt h ef o r w a r dc o n t r a c tm a r k e t ， t h i sp a p e rq u a l i t a t i v e l ya n a l y z e st h er e l a t i o n s h i pa m o n gt h em a r k e tp r i c e s ，m a r k e tr i s k a sw e l la st h e o p t i m i z a t i o n t r a n s a c t i o n q u a n t i t y , a n d e d u c e ss o m eb e n e f i c i a l c o n c l u s i o n s f i n a l l y , b e c a u s eo ft h ed i s a d v a n t a g e so ft h em a r k o w i t zm o d e l ，t h i sp a p e ra p p l i e s r i s k m a n a g e m e n tm e t h o d o ff i n a n c e d o m i n a t i o n ，i m p o r t s t h ev a rc o n s t r a i nt o m a r k o w i t z m o d e l ，u s i n g t h er i s ka s s e s s m e n tm e t h o do f v a r ( v a l v e - a t - r i s k ) f o r r e f e r n c e ，a n dp u t sf o r w a r dar i s ke l u s i o ns t r a t e g yf o rg e n e r a t i o nc o m p a n y k e y w o r d s ：p o w e rm a r k e t ；t r a n s a c t i o ns t r a t e g y ；c o m b i n e db i d d i n g ；v a l u ea tr i s k r i s ka s s e s s m e n t i i i 湖南大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研 究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文 不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研 究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完 全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名：日期：年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定， 同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版， 允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部 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 复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 1 保密口，在一年解密后适用本授权书。 2 不保密口。 ( 请在以上相应方框内打”) 作者签名：日期：年月日 导师签名：日期：年月日 硕士学位论文 第1 章绪论 1 1 电力市场基本理论研究概述 当前，电力工业在全世界范围内发生着深刻的变化。电力工业的改革目标在 于提高电力生产效率，使电价形成机制合理化，提供高质量、更安全的电力产品， 促使电力工业本身的良性发展。随着电力市场研究体系的逐步建立，新概念、新 理论不断的出现，为电力市场理论研究提供了清晰的思路。有关电力市场的理论 研究主要有以下几个方面： f 1 1 电力市场模式及其交易方式 电力市场的模式是多种多样的，在发电市场，大多数国家采用“厂网分开， 竞价上网”的模式进行电力商业化运营，我国也是如此，但是输电市场和供电市 场的运营机制、交易方式、定价模式随各国具体情况而不同。 国内在电力市场的研究，主要是借鉴国外的经验，研究p x ( p o w e re x c h a n g e ) 、 i s o ( i n d e p e n d e n ts y s t e mo p e r a t o r ) 与a s ( a n c i l l a r ys e r v i c e ) 等的组合、分工、协调； 研究在把发电公司、输电公司、电能交易、系统调度职能分开后，从电力工业发 展和改革的稳健性考虑，如何协调好各方的利益去培育具有竞争力的发电公司； 研究对我国的输电网职能细分到何种程度才能够满足竞争性、透明性和公平性等。 电力交易主要有竞价上网、双边交易及期货交易等多种交易形式，但每个国 家应根据本国国情做具体分析，决定究竟采用何种交易方式，即电力交易以何种 形式为主及各占份额，应该根据具体情况进行分析。例如，英国新的电力市场模 式主要包括远期合同和期货交易及短期双边交易，而美国电力市场中竞价上网是 主要的交易方式。在我国，由于电力工业存在国家投资、外资、合资、股份、地 方筹资等多种形式，产权呈现多元化，形成了利益主体的多元化【1 - 2j ，选择何种交 易方式与运营模式涉及多方利益，是电力规划中应认真研究的问题。 f 2 1 竞价交易机制 交易机制是电力市场理论的核心。交易机制涉及的竞价上网模式和发电公司 竞价策略的研究是电力市场理论的难点，有很强的随机性和实时性要求。该问题 不仅与电力系统的经济效益有关，而且直接影响电力系统的安全性和可靠性。电 力调度和交易部门面对的是在保证系统安全稳定运行的前提下，如何选择发电商 以使购电费用最小，研究比较集中的竞价模式有两部制电价竞价模式、限量竞争 模式、基于差价合同的竞价模式等【3j 。对发电企业来讲，竞争目标是获取最大利 润，如何制定最优竞价策略、形成最优竞价模型是十分重要的问题。国内外在这 方面开展了许多有意义的研究探讨工作，提出了多种发电竞价策略。论文 4 1 0 多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究 针对发电竞价策略提出了许多模型和算法。 f 3 1 电价的形成机理及其电价预测的理论与算法 电价体系的研究是电力市场理论的价格基础，涉及到电力系统运行的各个阶 段、各个环节。合理的电价体系应该以成本为主，尽量减少交叉补贴，要能够反 映市场供需关系，对所有市场成员公平，促使市场成员合理利用资源和扩建发、 输、配电设备。 电价预测理论对于开放的电力市场是非常重要的。电力市场环境下电源优化 规划、电网优化规划、增加发电容量、区域间电能交易以及市场风险分析等，在 很大程度上都依赖于电价预测。考虑各种约束条件的比较完善的系统市场清算电 价和输电费用模型已经获得应用。对独立发电商来说，竞价上网很大程度上依赖 于短期电价预测【1 “，因为在现有的电力市场运营模式下，市场公开的信息仅仅是 历史的市场清算价格、负荷预测信息、检修计划等，而对于其他电厂的竞价信息 是保密的，在竞价过程中，独立发电商如果能够比较准确地预测市场清算电价， 再结合自身的实时成本分析，才能保证合理竞价。价格预测领域人们已经提出了 多种模型和算法：时间序列法、灰色预测算法、指数平滑法、回归分析法、神经 网络模型及博弈模型等 1 2 1 “。 f 4 1 辅助服务定价理论与方法 辅助服务是为满足电力系统的安全性、经济性，保证一定的电能质量而采取 的一系列必要措施。辅助服务的种类根据需要转运的负荷所在的位置及电源的位 置和能量的不同而不同，包括调压、电压和无功功率控制、各种系统备用、稳定 控制等【1 。随着电力市场研究和实践的不断深入，辅助服务成为热点研究问题， 辅助服务问题的重要性和技术上的复杂性越来越多的受到研究者的关注。在电力 市场环境下，不能再要求发电企业和用户无条件地提供辅助服务，发电辅助服务 定价与系统安全息息相关，需要定量地计算各种辅助服务的成本，作为交易结算 的依据，因此必须解决一系列问题。 f 5 1 电力市场输电阻塞管理问题 当输电网络某些部分可能趋于功率极限，使电力系统运行承受很大风险，这 就是电力系统的输电阻塞问题。在市场环境下，输电网络作为电力商品流通的载 体，它的正常运行不仅关系着整个电力系统的安全性和可靠性，而且会显著影响 电力市场的竞争环境。经济利益一旦变成市场各参与方追求的唯一目标，输电资 源的有限性就会变得异常突出，输电阻塞问题也就很自然的从背后走到了台前， 阻塞成本分摊、阻塞成本计算及阻塞管理等问题的解决也就迫在眉睫了。 f 6 1 电力市场环境下电力系统安全运行及可靠性 电力市场环境下引入竞争机制，在某种程度上意味着对电力工业放松管制， 但由于电力供应中安全的重要性和保证安全供电的复杂性，对电网安全可靠运行 硕士学位论文 的管理不能放松，电网安全原则是电力市场运营的基本原则。发电同输、配电分 离开来，各发电企业可能分属于不同的利益团体，传统的集中管理被分散的决策 所替代，在这种情况下如何保证电力系统的安全运行及可靠性是一项技术性、操 作性要求很高的工作。具体说来主要涉及：电网的安全运营与可靠性理论研究、 各种交易市场的竞价方式与交易模型、辅助服务的定价理论与方法以及市场条件 下的保护和安全控制。 1 2 本文的研究背景以及国内外研究现状 电力市场是电力工业重构和市场化经营的必然结果，9 0 年代初以来，电力工 业改革浪潮席卷西方工业发达国家，我国从1 9 9 8 年下半年也开始了建立发电侧 电力市场的试点工作，近十几年来得到迅速发展。随着电力改革的不断深入，竞 争的引入，电力市场中存在着许多不确定因素，对发电企业的经营管理提出了更 高的要求。 电力是不可存储的，为保证其稳定性，电力市场同时存在着日前市场、实时 市场、合同市场和辅助服务市场等多类市场。且各个交易市场电能价格存在高度 不确定性，作为市场的参与者之一的发电商，为了获得较多的利润或降低风险， 必须在各个市场上合理分配参与竞价的电量与容量。如何获得较多的利润或降低 风险，如何科学地报价使在市场竞争中立于不败之地，成为广大发电商迫切需要 解决的问题。 对于发电商单一市场竞价决策问题，国内外已有多项研究成果和文献，文献 1 7 介绍了以最大利润为目标，通过在企业内部进行机组组合，得到最优的报价 曲线的方法；文献 1 8 、 1 9 介绍了通过估计下一时刻的市场清算电价构造最优投 标策略的方法；文献 2 0 是基于寡头博弈模型的，通过求得供给函数的均衡点得 到发电商的最优竞价策略；文献 2 1 是通过求得作为价格接受者机组的联合供给 曲线，得到具有市场力的机组的需求曲线，从而得到最优报价策略；文献 2 2 、 2 3 则提出了采用一些智能方法，如遗传算法和有限状态自动调整来构造自适应 的、进化的投标策略，基本思想是先给定一些候选的离散投标策略，然后用这些 智能方法从中搜索最优的策略。 而关于发电商在多种交易方式下的竞价决策和风险评估的研究，目前国内外 的文献还较少。文献 2 4 2 5 基于投资风险理论，以均值和方差计量收益和风险， 建立两市场优化投标组合数学模型。文献 2 6 基于对其他发电商在能量与备用两 个市场的报价行为构造两市场报价模型，并给出了基于遗传算法的求解方法。文 献 2 7 以利润最大化为目标，综合考虑实时市场，日前市场，a g c 市场和平衡市 场，提供一随机规划方法求解优化策略。文献 2 8 以利润最大和风险最小为目标， 提出了一个用于发电商电力交易的分层的风险管理框架。文献 2 9 1 3 0 综合描述 多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究 了电力市场下风险的测量和优化，以及目前应用于电力市场的风险优化管理方法。 总体说来，在多种交易方式下的发电商竞价交易策略研究中，大多数研究目 标单一，例如只考虑在保证生产成本回收的前提下求发电商的最低风险率，或者 只考虑发电商获取最大盈利却没有考虑同时存在的巨大风险。本文将多个交易市 场投标组合问题看成一种投资组合问题，依据现代投资组合理论( m o d e r np o r t f o l i o t h e o r y ，m p t ) ，提出基于效用最大化的投标组合优化模型，将风险管理中的 v a r ( v a l u ea tr i s k ) 方法引入投标组合方案的风险评估中，提出了在多种交易方式 下的发电商风险规避策略。 1 3 本文的研究方法 对参与市场的发电商来讲，一个最优的报价策略可以获得理想的利润水平并 在市场竞争中处于不败之地；而对市场监管机构来讲，研究发电商的策略性报价 行为可以识别其滥用市场力的可能性，进而设计更加合理的市场规则和市场结构 或制定相应监管政策，确保电力市场安全的运行并实现社会福利最大化的最终改 革目标，因而，这个问题从最初提出就一直受到普遍的关注。针对国内外普遍采 用的电力联营体( p o o l l 电力市场，在发电商最优投标策略问题的研究方面，已经取 得了大量的成果，尤其在算法上深入改进，提高了精确度，但策略构造本身尚存 在一些不够完善的地方，亟待改进。本文以现有研究成果为基础，对发电商在多 种交易方式下的竞价交易策略问题进行了研究，研究的主要方法： 关于多种交易方式下发电商竞价交易策略，通过分析电力市场中各种交易市 场和发电商竞价交易特点，按照现代投资组合理论建立多种交易方式下发电商竞 价交易问题的均值方差模型，并就目前普遍存在的合约和日前两市场间的最优 交易电量分配问题，探寻市场收益、交易电量与市场交易风险之间的关系。进一 步考虑发电商的风险偏好时，采用金融领域广泛采用的效用函数和v a r 方法建立 了确定最佳交易组合方案模型，提出了在多种交易方式下的发电商风险规避策略。 1 4 本文的研究的主要内容 本文主要分7 章对发电商在多种交易方式下交易策略这一课题展开分析和阐 述。 第1 章为绪论，主要介绍了电力市场研究的主要问题、本课题国内外研究现 状以及本文研究的主要方法与总体思路。 第2 章着重介绍了电力市场模式与运营结构，各种交易类型的特点以及各种 交易市场间的相互关系问题。 第3 章、第4 章着重介绍了有关发电商交易策略的构造方法、组成部分以及 硕士学位论文 影响发电商交易策略的因数分析。 第5 章研究了发电商在多种交易方式下特别是在合约市场和现货市场组合交 易策略的基本模型和算法。以收益最大化和风险最小化，建立了交易决策的通用 马柯维茨模型，定性地分析了两市场收益、市场风险以及最优交易电量之间的关 系，得出了一些有益的指导性结论。 第6 章针对马柯维茨均值方差模型的不足，本文引入了金融领域的风险管 理方法。借鉴广泛采用的风险评估方法v a r ，在马柯维茨均值方差模型中引入 了v a r 约束，提出了在多种交易方式下的发电商风险规避策略。最后应用算例对 模型和方法进行验证分析，证明模型和算法可行性和正确性。5 ，6 章内容涵盖了 数学建模、概率方法的应用模拟、m a t l a b 软件仿真求解等多学科的融会交叉。 本文的最后1 章对该课题进行了总结和展望，详细分析了该模型在实际操作 中存在的一些不足，剖析课题今后深入研究的过程中可能面临的问题，并提出了 改进设想。 多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究 第2 章电力市场交易模式及运营结构 由于不同的电力市场开放程度不同，市场交易模式及电力市场的组成也将不 同，本章从电力市场交易模式以及交易整体结构出发，详细介绍了各种交易市场 的交易方式及其特点与作用，并分析各个市场之间的相互影响关系，从整体上分 析发电商所处的市场环境，为建立多种交易方式下交易策略模型奠定市场理论基 础 ，3 1 ，3 “。 2 1 电力市场交易模式 当前世界各国的市场模式大致分为两个基本类型：联营体模式和双边交易模 式( b i l a t e r a lt r a d e sm o d e l l 。从这两个基本模式可以派生出p + b 模式f 联营体模式+ 双边交易模式1 、多边交易模式。 f 1 1 电力联营体模式 电力联营体模型也叫总量市场化模型，是指在一个区域，只有一个强制市场 成员参与的、集中的、竞争的市场，有时也被称为“电力库”。电力供需双方交易 的全部电量及其价格都必须经由现货市场竞争确定，发电商竞争获取发电的权利， 但并不为特定的用户发电；同理，配电商也仅能在电力库，而不是从特定的发电 商那里购电。在这种模式下，金融交易不一定强制性入库，允许用户签订纯金融 性差价合同，以降低市场风险。在电力联营模式下的市场中，电力市场经营、系 统的调度运行及输电网的管理等工作由统一的系统运行者或几个分立的机构负 责。 在p o o l 模式中，整个电力系统被划为发电、输电、供电环节。竞争在发电侧 和供电侧分别展开，根据市场开放的程度电力联营模式还存在2 种细分模式：f 1 1 非竞争购电模式；f 2 1 竞争购电模式。这两种细分的模式相比较而言，后一种模式 更能够反映市场供求关系影响价格波动的市场规律，使价格的杠杆作用得以自然 发挥，市场更能自发地有序运作。 在发电侧电力市场中考虑到与传统调度模式的衔接，可采用种称为“单一购 买者模式”f 它也是一种联营体模式1 ，或称“1 _ n ”模式，“1 ”是指电力市场的单 一购买者，即电网运营机构；“n ”是指参与市场竞争的各个独立发电商。除部分 作为试点的大用户外，一般用户不能与发电商签订购电合同，只能由电网经营公 司采用趸售或零售的方式供电。与国外发、输、配完全分开的模式相比，电网运 营机构责任较大，为防止出现供电严重不足或购电电价过高的恶劣电力市场现象， 电网运营机构一般与发电商签订一定数量的长期合同。本文研究正是基于这一模 硕士学位论文 式。 f 2 1 双边交易模式 双边交易模式也叫非管制型电力联营体模型。与电力联营模式明显不同的是： 在这种模式下，不再强制电力供购双方参与电力库，绝大部分的电力实物交易都 是由供购双方协商完成的，交易量和交易价格不再由集中的市场统一确定。在双 边交易模式下，系统运营者仅负责双边交易匹配外的系统平衡、调度运行和输电 网管理等工作。 双边交易模式的最大特点是更接近于一般的商品市场，交易双方为发电公司 与最终电力用户或者双方各自的代理或中介机构。该模式一般不单独存在，而是 与p o o l 模式共存，且双边交易市场所占的份额较大。准确的讲，当前实际应用的 双边交易模式都应该称为p + b 模式。与p o o l 模式相比，双边交易模式下的竞争 更加充分。在该模式下，市场交易与调度运行职能一般被分离。市场交易由p o w e r e x c h a n g e ( p x ) 或s c h e d u l i n gc o o r d i n a t o r ( s c ) 负责，确定交易量以及交易价格。其 中p x 负责p o o l 市场的运营，s c 负责双边交易的协调。i s o 负责调度运行职能， 确保全系统的安全、可靠运行。一旦电网出现阻塞或其它安全隐患，i s o 负责启 动输电阻塞管理程序，协调各市场的交易。i s o 还负责辅助服务市场的运行，并 制定输电电价和辅助服务价格。 f 3 1 多边交易模式 该模式完全不存在p o o l 市场或p x 机构，并且考虑了经纪人( b r o k e r l 、零售 商f r e t a i l e r ) 等市场中间环节，是在双边交易基础上发展起来的一种更广泛的、基 于分布协调的市场模式，可以看作双边交易模式的高级形式。传统的集中协调功 能被设计到信息结构之中，市场交易与调度运行完全分离。该模式反映了电力市 场的真实特点部分管制下的竞争，并且能够与现有的两种基本模式共存于统一 市场框架中。协调多边交易模式从理论上讲比较完美，但是只适用于充分竞争的 市场环境。 2 2 电力市场运营结构 目前，许多国家和地区都在相继进行电力体制改革，结构重组，建立电力市 场。虽然各国电力市场的结构互不相同，但它们有一些共同的特点如：发电侧首 先引入竞争，现货与合约交易并举。所以无论在何种模式下，一个完整的电力市 场一般都包括合约交易与现货交易以及电力金融交易，具体划分有中长期合约交 易市场、期货与期权交易市场、日前交易市场、实时交易( 平衡) 市场、辅助服务 交易市场。相应地，电力市场中的交易包括中长期合约市场交易、期货与期权市 场交易、日前市场交易、实时市场交易、辅助服务市场交易，电力市场的运营结 构如图21 所示。 多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究 期货与期权交易市场 、 中长期合约交易市场 发电公司_ _ +日前交易市场 辅助服务市场 实时交易( 平衡) 交易 图21 电力市场运营结构图 2 3 电力市场交易系统总体结构 电力市场包括以上5 类主要的市场，各类市场的组织包括，一方面，交易中 心将通过日前电能市场和辅助服务市场制定大致的最优交易计划，并预先采购足 够的发电辅助合同。另一方面，组织实时平衡市场，鼓励市场成员为实时调度和 控制提供尽可能大的调节空间。另外，为了保持电价的相对稳定性，交易中心须 签订一定量的中长期合约，以及为了电力工业的发展吸引足够的资金，还可以组 织电力期货交易。通过在前述5 类主要的市场中引入竞争机制，电网公司可以有 计划地组织电力生产和交易，确保系统安全、可靠、经济地运行，为电力用户提 供优质的电力，促进整个电力工业的健康、可持续发展。根据前述市场组织思想， 可将电力市场的交易系统总体结构示意如图22 。 瀚 排l 2 4 电力市场交易类型 无 约 束 短 期 交 易 调度中一 有 约 束 短 期 交 易 电网 输电 安全 服务 校核 电价 _ _ 计算 辅r r 明 j 且 宝 日b窒禽 月“h8h o _ 务 管 交 交 理 妨 l _ _ l | 助服务冈十平 市场市场 图22 市场交易系统结构 241 中长期合约交易市场 电力中长期合约交易是交易双方根据预先签订的合约，在未来的某一时间， 以某种价格进行电量的买卖。内容主要包括合约电量、合约电价、交易双方的权 硕士学位论文 利和义务、拒绝供电或拒绝接受供电时的惩罚量或补偿量f 中断电价1 、时间等主 要参数。它一般有电力差价合同、可选择电力远期合约等几种类型。在发电侧竞 争的单一购买者电力市场中，中长期合约市场包括年度合约市场和月度合约市场。 中长期合约交易电量一般占电力市场整个电力交易量的8 0 以上，是保证电价稳 定的重要手段。 电力中长期合约市场最大的特点是既锁定了风险又锁定了收益，合同在签订 时交易双方就敲定了未来的实际交易价格，这样在合同的有效期内，无论市场价 格如何变化，对未来实际交易价格都不会产生任何影响。所以中长期合约市场的 电价波动变化较小、风险低同时利润少，但它可以稳定产销关系、稳定电价，在 一定程度上规避供需双方在日前市场和实时市场上的风险；有利于保障电力系统 的安全稳定运行和电力市场的稳定运营。但也意味着交易双方在锁定了将来市场 价格变动不利于自己的风险的同时，也失去了将来市场价格变动有利于自己获利 的机会。 242 期货与期权交易市场 电力期货和期权交易是电力市场的参与者利用金融衍生工具，以套期保值和 投机获利为目的，以电力商品为标的物，但没有或极少有实物交割的买卖活动。 2421 期货交易市场 期货交易是按一定规章制度进行的期货和约的买卖，是指交易双方支付一定 数量的保证金，通过期货交易的场所( 清算所) 进行的，在未来某一地点和时间交 割某一特定数量和质量的电力商品标准合同的买卖。期货交易的真正目的在于冲 销价格波动的风险或利用价格波动进行风险投资。对于投机商而言，期货市场是 一个高风险、高收益的市场，其风险于收益是对等的。期货交易的主要特点包括： ( 1 ) 期货交易不规定双方提供或者接受实际货物。 ( 2 ) 交易的结果不是转移实际货物，而是支付或者取得签订合同之日与履行合 同之日的价格差额。 ( 3 ) 期货合同是由交易所制订的标准期货合同，并且只能按照交易所规定的商 品标准和种类进行交易。 ( 4 ) 期货交易的交货期是按照交易所规定的交货期确定的。不同商品，交货期 不同。 2422 期权交易市场 期权交易是由期货交易发展而来，指在未来一定时期可以买卖的权力，是买 方向卖方支付一定数量权利金后拥有的在未来一段时间内或未来某一特定日期以 事先规定好的履约价格向卖方购买或出售一定数量的特定标的物的权力，但不负 多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究 有必须买进或卖出的义务。期权交易实际上就是这种权力的交易。买方有执行的 权利也有不执行的权利，完全可以灵活选择。期权市场的风险是完全可控的，也 即常说的以有限风险可争取无限收益，全部风险就是支付的权利金，当交易明显 不利于己时，只要放弃权利即可。期权主要有以下几个构成因素：执行价格( 又 称履约价格) ，即事先规定期权的买方行使权利时的标的物买卖价格。权利金， 期权的买方支付的期权价格，即买方为获得期权而付给期权卖方的费用。履约 保证金，期权卖方必须存入交易所用于履约的财力担保。看涨期权和看跌期权。 看涨期权，是指在期权合约有效期内按执行价格买进一定数量标的物的权利；看 跌期权，是指卖出标的物的权利。当期权买方预期标的物价格会超出执行价格时， 他就会买进看涨期权，相反就会买进看跌期权。 期货交易与期权交易主要的不同点有： ( 1 ) 合约有所不同。期货买卖的仲裁是标的资产，唯一的变量是期货合约的价 格；期权的载体是期货和约期权，就是约定期货合同的买卖，而期货和约的价格 是己定的，唯一变量是权利金。在期限上，期权的到期日应先于期货合约的到期 日，期权的最后交易日一般在期货到期日的前一个月份。 ( 2 ) 权利和义务不同。期货都有权利履行，而期权的买卖双方的买卖权利不对 称，卖方只有义务，而买方只有权利，卖方获得了买方支付的期权费。 ( 3 ) 履约保证金规定不同。期货双方都要付保证金，期权只有买方支付权利金， 而卖方不用支付保证金。 ( 4 ) 风险不同。期权中双方风险和收益不对称，买方的风险是完全可控的，当 交易明显不利于己时，只要放弃权利即可，而期货双方风险对称。 243 日前交易市场 日前交易一般是指运行日前提前一天进行的市场参与者之间的电力电量交 易，参与各方在运行日的前一天作未来2 4 h 内的出力和相应价格的投标。在日前 交易市场中，发电商参与发电电能的竞标，由交易中心决策最优的交易计划及结 算电价。目前日前交易的结算价格通常采取边际电价或发电商申报电价。日前交 易对于保障运行日的供需平衡具有重要意义，其电价波动风险相对中长期合约市 场较高、利润也较高，可以增加市场竞争力度，同时，日前市场价格还可以为中 长期合约市场和期货市场等交易提供参考价格。 244 辅助服务交易市场 辅助服务市场是为了保证电力系统安全、电力交易和电力供应，由发电商和 用户提供的除正常电能生产外的额外服务。发电辅助服务包括：有功频率控制 ( a g c ) ；旋转备用；非旋转备用；替代备用；无功及电压支持；恢复 及黑启动，即调峰、调频、调压、黑启动。在大多数电力市场中，已经越来越倾 硕士学位论文 向于将辅助服务作为一种特殊的商品，建立并运作辅助服务市场，通过组织发电 商对系统所需的全部或部分辅助服务的需求进行竞价，按照辅助服务的市场价值 对发电商进行结算。目前辅助服务市场多集中在发电侧，可以归纳为：备用f 含 a g 备用1 市场、无功市场、黑启动市场等。实践表明：发电商提供辅助服务的利 润将高于参与其他市场竞争所获得的利润，这样才能够更有利于激励发电商为系 统提供充足优质的辅助服务。 245 实时平衡市场 实时平衡市场是在日前电能量市场之后开市，在时间上更接近于实际时段的 电能交易市场。由于日前交易计划与电网实际运行的情况会有一定差别，实时市 场是平衡这一差别的有效的市场手段。近几年来，国内外越来越多的电力市场引 入了实时交易，采用市场的手段平衡电网运行中形成的电能供需不平衡，使发电 计划更接近于实际运行情况，以提高电力市场运行的安全水平，使电网调度过程 遵循市场规律。实时电价作为反映电能交易中供需关系变化的最灵敏的经济信号， 可以通过经济杠杆的作用引导电能供应者和消费者主动地参与市场平衡。大量的 实践证明：实时电力市场能提高市场环境下电网运行的可靠性，提高电网调度自 动化水平，使电网调度在市场环境下符合公正、公平的原则，保证电力市场良好 地运营。实时市场己经成为现代电力市场必不可少的一部分。 在实时市场中，交易中心定期公布下几个调度时段市场发电与负荷的供需情 况，发电商根据电能充裕情况及各自的报价策略，决定是否参与实时交易市场。 如果参与实时交易，就向调度交易中心实时报价( 或采用日前报价) ，主动参与实 时调度。调度中心以购电费用最小或其他某种目标最优，来安排参加实时调整的 机组的实时出力计划。应该指出，实时平衡市场并不是对日前市场形成的交易计 划的修改，而是在它的基础上进行的叠加。实时平衡交易是新交易，它不会改变 日前交易市场的交易量和交易价格。 2 5 不同交易市场间的关系 251 合约市场与现货市场的关系 合约市场与现货市场是互为补充和互相协调的。合约市场与现货市场互相配 合，主要体现在以下方面： ( 1 ) 合约交易可以稳定产销关系、稳定电价，在一定程度上规避供需双方在现 货市场上的风险；有利于保障电力系统的安全稳定运行和电力市场的稳定运营。 ( 2 ) 现货交易可以增加市场的竞争度；同时，现货市场价格为合约市场、期货 市场等交易提供参考价格。 ( 3 ) 合约交易主要满足电量平衡的需求，而现货交易主要是满足电力平衡的需 多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究 求。 f 4 1 根据国外的电力市场运营经验，一般情况下，合约交易占交易量8 0 以上， 现货交易占2 0 以下较为适宜，这样可以实现相互协调、互为补充。通过调整两 者间的比例关系，也可以改变市场的竞争程度，以适应不同时期的特殊要求。一 般情况下，为了逐步增大竞争力度，可以逐步减少合约交易电量的比例、增加现 货交易电量的比例，但同时引入更灵活的规避市场风险的金融衍生工具。 252 辅助服务与实时平衡市场的关系 辅助服务是系统进行实时安全稳定控制的一种手段，辅助服务市场与实时市 场是既相对独立的、又相互关联的市场。实时平衡市场也是准实时意义上的，是 不能够严格满足实时的供需平衡；在实际运行中，由于不确定性因素的存在，突 然的负荷变化、机组故障等不可预知的偏差随时都可能发生；还需要辅助服务处 理实时不平衡。辅助服务同时具有提前性和实时性。在购买充足的前提下，它能 够满足系统实时的供需平衡。系统必须预先购买或安排充足的辅助服务，才能保 证这些辅助服务在实时运行的需要时是可调用的；同时这些辅助服务是要根据实 时运行的需要，而不是按照事先确定的值被实时调用的。辅助服务在实时市场是 否被调用、被调用多少都是概率性事件；但是，对多个辅助服务供应方提供的服 务的调用顺序，应该通过合理、公平的竞争方式确定。 253 金融交易与实物交易的关系 按照交易的标的性质的不同，电力市场中的交易又可以划分为两大类：电力 实物交易( 也称物理交易) 和电力金融交易。电力金融交易以期货市场、期权市场 为主要代表，电力实物交易以中长期合约市场和现货市场为代表。 实物交易和金融交易有显著的区别：( 1 ) 参与两类交易的买卖双方的交易的目 的截然不同。进行实物交易的卖方是为了在市场上实现电力商品的价值而获得增 值的货币，而买方是为了买到合适的商品。进行金融交易的买卖双方的目的都是 利用金融交易的价格的上下波动进行套期保值或投机获利。f 2 1 参与两类市场的主 体不同，一般参与金融市场的主体主要是套期保值者和投机商，包含实物市场中 主体的一部分，而参与实物市场的主体则是电力的供给方、需求方及其他直接相 关主体。( 3 ) 两类交易的成交方式、成交地点和交割性质等都有所不同。实物交易 的成交方式和成交地点都相对灵活，而金融交易的交易内容、交易过程和交易地 点等都受到金融市场的规约约束。此外，金融市场的绝大多是“买空卖空”的交 易，不像物理市场那样，必须“钱货两清”地进行实物交割。 电力金融市场虽然与实物交易有诸多区别，但两者的关系又十分密切。首先 两个市场通行商品交换的基本原则，即自由让渡、公平竞争、等价交换；其次， 金融市场的产生与发展源于实物市场，没有实物市场的发展和规范化，没有实物 硕士学位论文 市场商业风险的存在，金融市场就无从产生；第三，金融市场的发展，有利于统 一市场和市场体系地形成，有利于实物交易的繁荣与稳定，有利于引导发电投资。 总之，电力金融市场在降低价格风险、提高市场交易的效率、提供价格信息、 提高微观上的计划性并达到宏观上的调控目的、降低经营成本和提供稳定的经济 收益以及引导发电投资等方面发挥了重要的作用。电力金融交易在于实物交易的 协调与配合的情况下为电力市场的有效运行发挥了重要的作用。 2 6 本章小结 电力市场中，合约交易占交易量8 0 以上，电价波动变化较小、风险低同时 利润也低，对发电商技术和运营管理方面的要求同样较低，可以起到防范风险， 保证电力市场运行的有序性，防止电网潮流运行方式因随机性而影响系统安全、 电力供应和电价的稳定性。另外，发电商可以以合约电量为依据，制定相应的燃 料等生产原料的采购计划，这也有利于保持燃料等供应的长期稳定。日前市场和 实时市场等现货交易占2 0 以下，它们的电价波动变化较大、风险高同时利润也 高，对发电商技术和管理方面的要求同样较高。期货、期权市场等电力金融市场 为电力市场的供需双方提供了一条套期保值、规避风险的有效途径。所以各种交 易市场都有其自身的优缺点，对电力市场的正常运行起着不同的作用，对发电商 的技术和运营管理能力也有着不同的要求，因而所得利润和所承担的风险都不同。 因此多种交易方式下作为市场的参与者之一的发电商就面对这样一个问题：如何 根据自身的具体情况，在总的发电容量一定的情况下，为了获得较多的利润并且 降低风险，在各个交易市场上合理分配参与交易的电量与容量。本文研究的多种 交易方式下的发电商竞价交易策略就是基于这个问题，通过选择两种以上交易方 式的组合交易策略，来保证发电商的利润同时控制风险。 多种交易方式下的发电商交易模型与策略研究 第3 章发电商竞价交易策略介绍 最近几年，国内外在发电商竞价交易方面已经做了相当多的研究工作，且大 都集中在单一的日前市场，文献 3 3 对此做了比较全面的介绍，将构造最优竞价 交易策略的方法大致分为3 类：第1 种是通过预测清算电价确定降价交易策略； 第2 种是基于估计其他发电企业的投标行为确定竞价交易策略；第3 种是基于博 弈论的竞价交易策略。 3 1 基于预测市场出清价( m c p ) 的竞价交易策略 这种方法的原理非常简单，如果一个发电商可以准确预测出市场的出清价， 那么他只要报出稍微低于市场出清价m c p 的价格即可获利。但预测市场清算电 价是一项困难的工作，因为这需要对全网的电力供需情况、输电网络的拥挤情况、 其他发电厂的竞价行为有一个比较全面的了解。电力市场中的许多不确定因素也 会给价格预测的准确性带来影响。下面对一种基于b p 神经网络的预测模型的竞 价上网策略进行说明介绍。 311 清算电价影响因素分析 清算电价的概念可以概括为：当竞价结束后，在各个交易时段，所有竞价成 功的机组中，申报价格最高的容量块电价即为该时段的市场清算电价。 综合分析清算电价的影响因素3 4 3 “，主要可以分为以下两大类：一是国家 的相关政策及全网发电企业的经营状况；二是电力交易的市场行情，如电力供需 关系、电网输电阻塞程度及各发电企业的市场力等。就前一类讲，它主要对长期 电价预测有影响，对次日清算电价来讲，不会使其产生大的变动。而后一类的每 个因素的变化都将对次日市场清算电价产生影响，因此是本文主要分析的对象。 f 1 1 市场力的影响 企业影响其出售的产品价格的能力称为市场力( m a r k e tp o w e r ) 。在电力市场环 境下，发电企业可以通过策略性投标而非降低自身成本来成功的增加利润，我们 称该发电企业具有市场力【3 “。市场力的大小由市场的实际价格与该企业产品的市 场清算电价的相对偏差表示，通常用来纳指数l 来衡量，其定义为： t x c m ( 3 1 ) 式中：咒为电力交易市场的清算电价；c 。为发电企业的边际成本。在电力市 场初级阶段，一些发电商会利用市场规则的不完善性，通过对自身及其他企业的 市场力进行分析，提出偏离自身边际成本的报价，这将给清算电价带来不确定的 硕士学位论文 波动。 f 2 1 输电阻塞的影响 输电阻塞是指输电系统由于本身网络的容量限制，不能满足所期望的输电计