电力市场风险管理理论及应用

论文摘要

自从90年代以来,世界范围内开展的电力工业体制改革,打破了传统的发电、输电、配电一体化的垂直结构,导致了电力工业的市场化运营,使得发电商、供电公司、电力用户等市场参与者成为了电力市场的主体,但同时也使他们面临前所未有的巨大风险。在新的竞价环境下,电力市场中的交易更多地以市场价格为核心,但由于电力的不可储存性、电力用户较低的需求弹性和部分发电商利用其市场力操作电价,使得电价的变化相当剧烈而复杂,并且由于影响电价变化因素的复杂性与随机性,使得电价的准确预测成为了一个难题,因此电力市场中的交易充满了难以预料的风险。目前,越来越多的市场设计者与参与者认识到电力市场风险计量与管理的重要性。为了在电力市场中建设完善的风险管理制度与体系以保证市场健康有序地发展,急需开展这方面的理论研究。本文的目的在于为发电商、电力公司等市场主体在分析交易中风险的基础上引入适合电力工业特点的风险计量工具,如VaR与CVaR等以量化交易风险。并从竞价策略、资产组合、电力金融衍生品三个方面提供具体的风险管理工具与方法。文章围绕上述三个方面内容展开研究,取得了一些有意义的成果。论文第一章概述了选题的背景及论文的主要内容。综述了电力市场风险管理方面的研究现状,就国内外针对电力市场风险管理方面的各种技术、方法进行了总结分析和比较;第二章从复杂科学的角度探讨了发电厂商有限理性的多样性对电力市场稳定性的影响及防范电力市场行为风险的方法;在方法论上,不再局限于用还原论,而是从整体论上把握电力市场各组成单元相互的竞争关系。建立了用于描述有限理性多样性的概念性模型:行为自动机网络模型族;用扩展古诺调节博弈学习方法描述了发电商满意效用风险型竞价的有限理性;观察到价格序列具有长周期、长调整期、大幅波动和混沌极限态的特性;并认为防范电力市场风险的根本方法是建立反市场力体系。分析了最高限价策略的缺陷,引入人工弹性系数对报价过高发电商施行惩罚,案例实验表明的人工弹性定价机制改变了发电商的竞价行为,抵消了部分市场力;第三章介绍了资产组合、有效前沿概念以及VaR、CVaR基本理论,指出了VaR应用于投资组合优化的缺陷。讨论了CVaR应用于组合优化的三种形式。为后续章节打下了理论基础。第四章基于马克维茨投资组合理论,提出一个新的发电商均值-CVaR投标组合优化模型,以发电商最小化售电CVaR风险为目标,同时满足最小期望收益约束。然后以发电商在四个市场分配电量为算例,应用线性规划软件求解并给出了计算分析。算例结果表明,该模型能有效地应用在发电商年度总电量在不同市场的分配决策中;第五章以条件风险价值CVaR为市场风险计量指标对供电公司收益-风险进行量化,建立了以收益最大化为目标的多市场购电组合优化模型。最后,以在三个市场中购电为例,将模型转化为线性规划问题进行求解,并变换不同的利润空间,研究了其对供电公司收益有效前沿的影响。计算结果表明,所提出的模型可使供电公司在满足一定风险约束前提下获得最大购电收益,从而为供电公司的购电决策与风险评估提供了新方法;第六章中首次将信用风险模型引入电力市场远期合同的风险管理。借鉴金融领域较成熟的信用风险公司价值模型,在电力市场中引入脆弱期权的概念。为电力公司建立了考虑用户违约的可选择电力远期合同定价新模型。算例表明该文所提出的脆弱期权相比布莱克-舒尔茨标准期权定价公式在价格上进行了缩减,有效地为电力公司提供了损失保护。该信用风险模型为计量电力合同中的违约风险提供了探索性研究。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 电力市场交易风险研究的国内外成果综述
• 1.3 论文研究的意义及主要内容
• 2 单一现货市场发电商竞价行为风险与人工弹性研究
• 2.1 引言
• 2.2 复杂性科学及其在电力市场的应用简介
• 2.3 电力市场自动机网络建模
• 2.4 行为风险模型及实验仿真
• 2.5 限价策略和人工弹性
• 2.6 小结
• 3 风险计量指标VaR 与CVaR 理论及其应用概述
• 3.1 引言
• 3.2 投资组合优化与有效前沿
• 3.3 VaR 理论介绍及其与投资组合优化模型
• 3.4 CVaR 理论介绍及其在资产组合优化中的应用
• 3.5 小结
• 4 多市场发电商基于CVaR 的发电量优化组合模型
• 4.1 引言
• 4.2 基于CVaR 的发电商长期电能优化分配模型
• 4.3 算例与仿真分析
• 4.4 基于统一优化模型的发电商电量优化分配模型
• 4.5 小结
• 5 多市场购电商基于CVaR 的购电量优化组合模型
• 5.1 引言
• 5.2 问题描述
• 5.3 基于CVaR 的供电公司长期购电优化组合模型
• 5.4 算例
• 5.5 其他零售电价模式下购电优化模型
• 5.6 小结
• 6 远期合约市场计及对手违约风险的合同定价新模型
• 6.1 引言
• 6.2 期权理论及其在电力市场中的应用简介
• 6.3 计及违约风险的可选择电力远期合同定价新模型
• 6.4 算例
• 6.5 小结
• 7 总结与展望
• 7.1 全文总结
• 7.2 有待研究的问题
• 致谢
• 参考文献
• 附录1 攻读博士学位期间发表论文目录
• 附录2 攻读博士学位期间参加的科研项目