电力市场合同交易风险建模.pdf

华北电力大学（北京）硕士学位论文电力市场合同交易风险建模姓名：程志欣申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：艾欣20070101华北电力大学硕士学位论文摘要在竞争的电力市场环境下，电力合同交易是一种有效的交易手段和风险管理工具。本论文首先介绍了金融衍生产品的基本种类和概念，对远期合同、期货合同和期权合同在电力市场中的应用进行了研究。然后针对独立发电商(I P P)与电力公司之间的远期合同重点研究合同在到期交货前的买卖交易决策模型。接着根据我国华北电网实际发展战略，建立了适合每一阶段需求的不同风险模型。利用最大化效用函数的方法重点探讨风险偏好型发电商在合同市场和现货市场中进行投标组合，合理分配发电容量，从而获得较多的利润的决策模型。最后提出一种合同双方均有选择权的双边可选择电力远期合同模型，根据期权定价思想给出了合同价格计算方法，并通过一个合同买卖双方各自追求最大期望报酬的均衡模型，给出了有关期权敲定价的均衡选择。关键词；电力市场，合同交易，风险建模，效用函数A b s t r a c tI nt h ec o m p e t i t i v ee l e c t r i c i t ym a r k e t，c o n t r a c t st r a d i n gc a nb eu s e da sa ne f f e c t i v et o o lf o rr i s km a n a g e m e n ta n db i l a t e r a lt r a n s a c t i o n T h eb 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 cf i r s t l yi n t r o d u c e d，a n dt h es t u d yo na p p l i c a t i o n so ff o r w a r dc o n t r a c t s，f u t u r cc o n t r a c t sa n do p t i o nc o n t r a c t si nt h ep o w e rm a r k e ta r ec a r r i e do u t T h e nac o n t r a c tb e t w e e ni n d e p e n d e n tp o w e rp r o d u c e r s(I P P)a n de l e c t r i cp o w e rc o m p a n yi sc o n s i d e r e d D e c i s i o n-m a k i n gm o d e li sd e v e l o p e df o rt r a d i n gt h i sc o n t r a c tb e f o r ed e l i v e r y A c c o r d i n gt h ed e v e l o p m e n ts t r a t e g yo fN o r t hC h i n aP o w e rS y s t e m，b u i l dt h r e ed i f f e r e n tr i s k-m o d e l st os u i tr e q u i r e m e n t so fd i f f e r e n ts t a g e B yt h em e t h o do fm a x i m i z eU t i l i t yf u n c t i o nt op r e s e n t sb i d d i n gs t r a t e g yc o o r d i n a t i o nb e t w e e nc o n t r a c tm a r k e ta n ds p o tm a r k e tt od i s t r i b u t et h eg e n e r a t i o nc a p a c i t yi no r d e rt og e tm o r ep r o f i tf o rr i s k-t a k eI P EE v e n t u a l l yt h i sp a p e rp r o p o s e st h em o d e la n da n a l y s i so faf o r w a r dc o n t r a c tw i t hb i l a t e r a lo p t i o n si ne l e c t r i c i t ym a r k e t T h i sc o n t r a c te n a b l e sb o t ht h es e l l e ra n dt h eb u y e rt ot a k ea d v a n t a g eo ff l e x i b i l i t yi ng e n e r a t i o na n dc o n s u m p t i o nt oo b t a i nam o n e t a r yb e n e f i tw h i l es i m u l t a n e o u s l yr e m o v i n gt h er i s ko fm a r k e tp r i c ef l u c t u a t i o n s T h e o r e t i c a lm o d e lf o rp r i c i n gt h i st y p eo ff o r w a r dc o n t r a c ti sd e v e l o p e da n da n a l y z e d C h e n gz h i x i n(E l e c t r i c a Ie n g i n e e r i n ga n di t sA u t o m a t i o n)D i r e e t e db yp r o f A iX i nK E YW O R D S：E l e c t r i c i t ym a r k e t,C o n t r a c t st r a d i n g,R i s km o d e l i n g,U t i l i t yf u n c t i o n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 lm 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 nm 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