电力市场风险管理理论及应用

发布时间：2020-06-20 15:45

【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。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：F407.61
【图文】：

加州,正演,实际数据,实验结果

上实验案例清楚地反映了发电商的不同理性水平对其报价行为的影响。调节来说，不同的策略集半径就代表了发电商不同的理性水平，反映在就是报不同的报价曲线。而采用渐进式古诺调节与采用固定式古诺调节商的不同行为理性，图中不同的报价曲线清楚地反映了这一点。 2-5 (a)、(c)给出加州 2000 年无约束报价的成交量～价格散点图，与古果（图 2-5(b)、(d)）可发现它们有一定程度的相似性。图 2-5 绘制了市态或全体周期态：图 2-5(b)显示的是渐进式古诺调节结果，(d)为则为固调节。注意到我们并未直接模拟加州电力市场，仅仅模拟了其市场机制中也没有引入任何随机因素，即屏蔽了物理风险影响。这说明图 2-5（果具有某种代表性，反映了系统存在固有的行为风险：在 5 倍单厂总供格的大幅波动。由此可见，厂商的行为风险是导致电力市场不稳定的主

满意解,策略,报价策略,下期

②如果当前策略i，并取最大满意解作为下期报价策略，其中阈值因子0 ≤ h≤ 1。令 ( | , ( ))it t ti i i i L is BR s s S s = 为i对当期对手策略tis 的最优响应, 则最大满意解可表示is = max{ ( ) |iti L is ∈ S s( , ) ( , )}t ti i i i i iu s s h u s s ≥ 。因此部分古诺调节采用的策略为1( | , ( )) if ( | , ( ))if ( | , ( ))i iit t t t t t tti i i L i i i i i L ii t t t ti i i i i L iBR s s S s s BR s s S sss s BR s s S s+ ≠ = = (2-4) h = 1时，上述学习规则归结为渐进式古诺调节；而 h = 0表示厂商只追求非负利润（2）实验仿真结果及分析h=1 h=0.99 h= 0.94 h= 0. 92 h= 0.8 h= 0.7

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