金融工程创新案例分析天气衍生产品.pdf

1金融工程创新案例分析以 CME 天气衍生证券为例长期以来，人们在金融交易中不断进行着创新，开发出各具特色的金融衍生品。传统金融衍生产品的对象是各类金融工具，无论是远期，期权，期货，互换，还是最近快速发展的信用违约衍生产品（CDO），一般的衍生品的对应物涉及的是资金价格，利率，汇率或者信用的风险收益等。但是，金融市场中也存在着与传统金融工具不同的金融衍生产品，它们涉及天气，大气污染，不可再生能源甚至腐败等一些与传统金融活动不相关的事物。近年来，这些似乎与传统金融活动毫不相关的事物，已经成为了金融市场中重要的组成部分。其中，最为典型是天气类衍生金融产品，和一些新型能源金融产品。一、天气衍生证券产生的背景及发展况与许多企业的生产和经营活动密切相关。比如，天然滑雪场的经营者担心冬天下雪量过少会使滑雪场不能正常开放，而市政公司却担心过多的下雪量增加公司的扫雪费用。的确，各种各样不利的天气变化都会直接或间接地增加企业的成本或者降低企业的收入，从而减少企业的利润。然而，从上面两个例子我们也可以看到，天然滑雪场的经营者和市政公司的管理者对不利天气的评判标准是完全相反的。因此，如果有某个市场能够将两者结合起来，互相防范风险，就可以提高整个社会的效率。事实上，1997 年形成的天气衍生品市场正是为这个目标服务的。天气类衍生产品交易始于 90 年代后期 早期的天气类衍生产品 主要是一些公司为了解决市场萎缩 或发育受阻 而设计出来的转移天气风险的工具 加拿大生产雪地摩托的Bombardier公司开发了最早的天气类衍生产品 该公司在销售雪地摩托的过程中认识到 一些客户担心天气变化 往往要等到下大雪之后再购买雪地摩托 影响了雪地摩托市场的扩张 90 年代末 该公司在冬季之前在美国中西部的 16 个城市提前销售雪地摩托!并和消费者约定，如果冬季的降雪量不到当地过去 3 年平均降雪量的一半!则买了雪地摩托的消费者可以从公司拿回 1000 美元 为了分担风险 Bombardier 公司和安然公司约定!每卖出一台雪地摩托!Bombardier 公司向安然公司支付一笔费用!安然承诺在降雪量不足过去 3 年平均水平的一半时!向购买了Bombardier公司生产的雪地摩托的客户支付 1000美元!通过这一交易 Bombardier 公司当年的销售量增长了 38%（JeffRosenfeld，2001）通过转移天气风险，增加了销售和盈利，扩大了市场，产生了一种示范效应，其他公司和机构也开始积极介入天气风险交易中来。为了降低交易费用。便利交易，一对一式的合约交易逐步演化成了具有固定格式的标准合约，从而出现了天气类衍生产品。1997 年，第一个标准化的天气衍生交易合同被签订，随后 由于厄尔尼诺现象对气候的影响，天气类衍生交易迅速发展。从 1999 年 9 月开始标准化的天气衍生金融产品可以在芝加哥商品交易所（CME）买卖；与此同时，天气风险分析以及风险定价的服务也以每年递增两倍的速度迅速发展。22001 年，伦敦国际金融期货交易所（LIFFE）推出了伦敦、巴黎和柏林三个城市的每日气温汇编指数的合约，并通过其电子交易平台 LIFFE Connect 进行交易。虽然这些场内交易的最初尝试最后均已失败告终，但是这标志着天气衍生品合约已经开始进入交易所内。同时，正是这些期初的尝试，才会有现在 CME 气温指数交易的快速发展。目前，天气期货已包括美国天气期货，欧洲天气期货和亚太天气期货。二、CME 天气指数期货的简介和种类超过 82%的天气衍生金融合同是与气温相关的，因此通常的标准天气类金融衍生品是以供暖度 HDD（Heating Degree-Days）和制冷度 CDD(Cooling Degree-Days)来核算的。HDD 和 CDD 通过将日平均气温（TAVE）和基础温度比较得到。一天的 HDD 被定义为：HDD=max（0,65-TAVE）一天的 CDD 被定义为：CDD=max（TAVE-0.65）其中，华氏 65 度（合 18.33 摄氏度）是基础温度，；A 是指一天中某一指定的气象站的最高气温和最低气温的平均值，以华氏温度表示。例如，在芝加哥市，某天（从午夜至次日午夜）的最高温度是华氏 70 度，最低温度是华氏 50 度，那么 TAVE=60，HDD=5，CDD=0。（一）CME 制热日指数期货与制冷日指数期货简介1.合约规格CME 的 HDD 和 CDD 期货合约的名义价值为相应指数的 100 倍，合约以 HDD/CDD指数点报价。比如，一个 HDD 指数为 800，则期货合约的名义价值为 800000 美元（800HDD100 美元）。最小价格波动为 1.00HDD 或 CDD 指数点，价值为 100 美元。2.合约月份在任意交易时间，分别有7 个连续的HDD和CDD期货合约和5个连续的HDD和CDD期权合约上市交易。比如，在 2010 年 9 月 15 日，7 个连续的 HDD 期货合约的到期月份从2010 年 10 月一直延续到 2011 年 4 月，7 个连续的 CDD 期货合约的合约月份为 2011 年 4月到 2011 年 10 月。在场外交易市场，通常 HDD 的合约月份从 10 月到 3 月，CDD 的合约月份从 5 月到 8 月，4 月和 9 月被看作是双向月份。3.结算每一月份合约的结算价格依据地球卫星有限公司计算的 HDD 和 CDD 指数得出。例如一名营业商在 2010 年 1 月出售给客户一份看涨期权，标的物为 2005 年 2 月间芝加哥机场气象站累积的 HDD，执行价格为 720，支付率为 10000 美元每日度。如果实际的累积为 800，收益将为 80 万美元。34.数据来源地球卫星有限公司。地球卫星有限公司是一家全球性的开发遥感设备和提供地理信息的专业服务公司，可以提供每日和每小时的气温信息，该公司在为农业和能源市场提供气候信息方面居于世界领先地位。CME 所选择城市的气温由一个自动数据收集设备即自动表面观测系统（ASOS）测定，这一系统测出的每日最高和最低气温直接传输给美国国家气候数据中心（NCDC），该中心是美国国家海洋大气管理局的一个下属部门。当 ASOS 系统出现故障或传输受阻时，地球卫星有限公司将及时进行质量控制并提供替代数据。CME选择了十个城市的温度作为交易标的，分别是亚特兰大、芝加哥、辛辛那提、纽约、达拉斯、费城、波特兰、图森、德梅因和拉斯维家斯，每个城市用不同的符号表示，比如 H2HDD表示芝加哥制热日温度指数。（二）CME 制热日指数期货与制冷日指数期货种类典型的场外交易市场产品是收益取决于一段时期内积累的 HDD（制热日指数期货）或CDD（制冷日指数期货）的远期合约或是期权合约。CME 的 HDD 和 CDD 期货合约是在规定的期货交易日买入或卖出 HDD 和 CDD 指数价值的法定协议，HDD 和 CDD 采用现金交割。通常，按照合约的性质可以分为上限合约，下限合约，上下限合约和互换合约。1、上限合约上限合约其实就是一份看涨期权合约，合约的买方在签约时向卖方支付权利金（期权费），获得到期日执行该合约的权利，而合约的卖方就承担了到期履行该合约的义务。并且，权利金的多少与约定的指数执行水平有关，执行指数数值越大，要求的权利金就越少。与普通金融看涨期权合约一样，在合约保护期内，如果交易指数上涨到事先约定的执行水平之上，合约买方将选择行使权利获得赔付。而如果交易指数在执行水平以下，合约到期时买方将放弃行使期权，双方之间不会发生支付。因此，在最高赔付额以内，合约买方的最大损失就是权利金，而收益却没有上界。实际上，上限合约的买方是通过事先支付权利金获得不利天气条件下的风险保护，并保留了有利天气条件下的全部收益。2、下限合约对应于上限合约，下限合约其实就是一份看跌期权合约，合约的买方在签约时向卖方支付权利金，获得到期日执行该合约的权利，而合约的卖方就承担了到期履行该合约的义务。并且，权利金的多少与约定的指数执行水平有关，执行指数数值越小，要求的权利金就越少。下限合约与普通的金融看跌期权合约类似，在合约保护期内，如果交易指数下跌到事先约定的执行水平之下，合约买方将选择行使权利获得赔付，而如果交易指数在执行水平以上，合约到期时双方之间不会发生支付。因此，在最高赔付额以内，合约买方的最大损失就是权利金，而收益却没有上界。实际上，下限合约的买方是通过事先支付权利金获得不利天气条件下的风险保护，并保留了有利天气条件下的全部收益。43、上下限合约上下限合约其实就是一份上限合约空头（多头）和一份下限合约多头（空头）的组合。因为这个投资组合在期初会给企业带来两笔方向相反的权利金流动，所以会降低企业为得到天气风险保护的权利金成本。这种成本的减少对于那些致力于在不影响保值效果的前提下，以最小的费用取得风险保护的企业来说是很有吸引力的。同时，由于企业卖出了一份对自己有利天气情况下的期权，当这份期权被行使时，企业必然需要牺牲一部分收入作为赔偿。因此，总的来说，上下限合约就是将企业在较好状况时的收入转移到整个生产期中，提高了企业可能的最低收入水平，而降低了企业获利的最高水平，使企业的预期收入流波动减小。4、互换合约在天气衍生品市场上，互换合约的含义是：合约双方在签约时确定某一天气指数的水平，合约到期时，如果实际天气指数水平大于事先约定的水平，那么其中的一方按照合约规定的赔付率对两指数之间的差值对另一方进行赔付，如果实际指数水平小于事先约定的水平，那么此公司获得另一方的赔偿。因此，通过签订互换合约，天气风险敏感企业就可以将不利天气下遭受损失的风险转嫁出去。值得注意的是，该企业期初不必付出任何权利金，但是作为得到风险保护的成本，它也必须将有利天气下获得的超额利润赔偿给合约的另一方。也就是说，对于签订互换合约的企业只能得到正常利润。在这里，“互换”的含义实际上是：暴露于天气风险中的企业将其有利天气状况下的超额利润转换到不利天气状况下作为对其可能损失的补偿，即合约一方在未来各种可能的天气情况下的收益和损失之间的转换。三、天气衍生品在农业和电力市场中的运用信用衍生证券的收益面临着系统风险，根据历史数据估计出的违约概率不能应用与对其的定价。但对于天气衍生证券而言，其收益不存在系统风险的问题，因此可以使用历史数据为其定价。这是天气衍生证券的特点，也是它的一个巨大优势。（一）在农业保险中的应用1、应用与优势目前我国农业保险的商业化经营裹足不前，最直接的原 因就是赔付率过高，造成保险公司不堪重负，而被迫采取提高保费的作法，使得本来购买能力就不强的农户的负担也相应加重，从而导致了农业保险市场的迅速萎缩。天气衍生品克服了传统农业保险中的这种缺点：第一，由于天气合同中结算时使用的是独立于保险公司和农户的第3方(天气部分)提供的气温、风速、降雨量等数据。根据 中5华人民共和国气象法第二十二条规定，各级气象主管机构所属的气象台站，应当按照职责向社会发布公众气象预报和灾害性天气警报，并根据天气变化情况将及时补充或者订正，其他任何组织或者个人不得向社会发布公众气象预报和灾害性天气警报。这样就保证了气象数据的权威性不会受到合约持有者的影响，持有者无法操纵损益。第二，管理成本低廉。赔付额易于确定 传统农业保险的理赔和定损工作，面对广大的农村地区需要大量人力在受损地进行数据收集工作，成本很高，争议也多。但是天气衍生品不需要农户提供损失证明，只要达到合同规定的支付条件，即使农户实际上没有受到损失(这种情况随着合同的科学设计会很少发生)，保险公司也照样予以赔付。2、存在的缺陷天气衍生品存在“基差”的缺陷由于风险的多变性，完全的风险对冲基本上是无法实现的，也就是天气衍生品存在着“基差”问题。但是传统农业保险的险种也同样存在着这种问题，如为了控制风险而设计的不足额投保，同样也无法使农户的损失完全得到弥补。（二）在电力市场中的应用能源生产者所面临的风险构成因素有两个。一个是与能源市场价格相关的风险，即价格风险；另一个是欲购买能源的数量相关的风险，即数量风险。尽管对价格的调整反映了数量问题，但是两者之间并不存在着完美的关系，能源生产者在构建对冲策略时必须同时考虑这两种风险。价格风险的对冲可以使用电力衍生工具（也是一种新型的金融创新产品）；数量风险的对冲可以使用天气衍生证券。定义：Y：一个月的利润；P:该月内能源的品均价格；T:该月内相关的温度变量（HDD 或 CDD）一个能源生产者可以使用历史数据获得一个如下形式的最优线性回归模型：Y=a+bP+cT+其中是误差项。能源生产者可以通过持有-b 份能源元气合约或期货合约头寸和-c 份天气远期合约或期货合约头寸来对冲该月内的风险。四、天气衍生产品在金融市场的意义天气衍生产品是金融工程创新的结晶，金融业的繁荣离不开金融工程的创新和发展。在天气衍生产品的场外交易产品的发展过程中，对发行人、投资者、监管者以及研究者都是一个学习锻炼的过程。可以想象，当场外交易产品发展到一定规模时，标准化的场内交易合约就会正式上市，从而吸引更广泛的资金参与，开辟新的自然灾害风险分散渠道，增大了风险的承保能力。