（电力系统及其自动化专业论文）电力市场衍生交易中的若干问题研究.pdf

声明 本人郑重声明：此处所提交的硕士学位论文电力市场衍生交易中的若干问题研 究，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，论文中不包含其他人 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：盛= 日期： 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： 日期： 壮 匈：墨：皇翌 导师签名： 华北电力大学硕士学位论文 1 1 论文研究的背景及意义 第一章引言 最初，电力行业就已经存在残酷和低效益的竞争早在1 8 8 7 1 8 9 3 年期间，仅 在芝加哥就已经建立了2 4 个中心电力公司，期间，因为重复架设的输电线，对顾 客的竞争也很激烈而且成本也很高。后来芝加哥通过对所有中心电站生产取得垄断 才解决了这些问题。但是随着输电技术的发展，交易和竞争又出现了新的可能性f “。 到了2 0 世纪9 0 年代初期，在放松管制大势的影响下，电力市场在很多国家兴 起。经过十几年的发展变化，在全世界范围内对电力工业进行市场化改革已经成了 不可避免的趋势。中国电力工业市场化改革也是在世界趋势的影响之下进行的。 2 0 0 2 年国务院5 号文件阐明了电力体制改革的总体目标和主要任务是打破垄断，引 入竞争，提高效率，降低成本，健全电价机制，优化资源配置，促进电力发展，构 建政府监管下的政企分开、公平竞争、开放有序、健康发展的电力市场体系。 电力市场区别于其他市场的显著特点是电能作为电力市场的商品，是不能够储 存的，又由于电能供需的瞬时平衡性，电力市场均衡价格呈随机性；由于机组和输 电线路的容量有限，而需求的弹性低，使电力价格表现出强烈的跳跃和峰谷特性； 由于电力市场的寡头垄断，电价的变化更加复杂，自从电力工业市场化运营以后， 电力已成为价格最易变的一种商品。电力市场中电价的易变性使得各个市场参与者 都面临巨大的利益损失【2 l ，因此电力市场所面临的风险非常严峻。随着中国加入 w t o ，国际金融一体化的环境形成，金融领域最令人瞩目的事件莫过于衍生金融交 易的日益扩展，应用金融衍生工具规避风险已经是金融领域防范使用的一种手段， 电力市场虽然与其它市场存在不同之处，但是从运行的方式上看也是可以借鉴金融 衍生工具来规避风险的。 衍生工具是指那些从基础的交易标的物衍生出来的交易工具。衍生工具概念根 本点在于，他们的价值取决于那些基础标的物的价格变化。如某个标的物的买入权 是一种衍生工具，因为其价值依赖于此标的物的价格。金融衍生交易活动是一种以 衍生金融工具为手段进行的交易活动。电力市场中的金融衍生交易。一般分为期货交 易、现货交易、实时交易、辅助服务交易和输电权交易五种形式。目前，我国电力 市场各试点单位主要采用了前三种交易方式，辅助服务交易和输电权交易仍未开 展。 在电力市场环境下，发电商和购电商等市场成员的自主经营，激发了市场成员 参与竞争、提高效率的积极性，如果不能有效管理电力市场中存在的风险，将带来 灾难性后果，如美国加州市场【3 。】。电力市场中电价的波动性使得越来越多的市场 华北电力大学硕士学位论文 设计者和参与者认识到电力市场风险管理的重要性。电力市场需要发展各种合同以 吸引市场参与者，同时降低交易成本；允许市场参与者锁定电力价格以确保他们有 制定适当短期和中期计划的机会，以减少价格波动带来的风险6 】。 在满足全社会利益最优的条件下如何稳定现货市场，使电力市场的参与者能有 效地防范和回避市场风险，已成为电力市场稳定发展的重要保证。为此，将电能“虚 拟”存储起来，不仅使市场参与者所面临的价格风险大大减少，保持了现货市场上电 力价格的稳定性而且有助于提高电能供应的安全性和可靠性【7 】。并且运用金融衍生 工具，市场参与者可有效地管理风险。 1 2 国内外相关研究综述 1 2 1 国外研究动态 利用输电权来进行阻塞管理是近年来阻塞管理方法中的研究熟点和重要的发 展趋势h o g a n 教授首先针对金融风险的规避问题提出了金融输电权f t r ( f i n a n c i a l t r a n s m i s s i o nr i 曲t s ) 的概念【s i 。由h o g a n 教授首先提出的金融性输电权，建立在节点与 节点之间长期交易的基础上。交易商通过预先购买f t r ，获得阻塞价格和电价的相对 稳定性。所以，其实质是一种规避价格波动风险的金融工具。 h u n g p oc h a o 等人在2 0 0 0 年又提出了基于潮流的输电权f g r ( f l o w b a s e d t r a n s m i s s i o nr i g h t s 或f l o w g a t er i g h t s ) 的概念p j 。由h u n g p oc h a o 等人提出的基于 潮流的输电权可解释为带有计划优先权的金融风险规避方法，既有容量预留的作用， 又具有规避风险的功能。与h o g a n 教授的金融输电权不同的是，f g r 是建立在单条输 电线路的基础上的。那些购买了关键路径( 即有可能发生阻塞的输电支路) f g r 的交 易商拥有计划优先安排的权力。若由于负荷、电源的临时变化或为了系统的安全运 行，购买了f g r 的交易商未能使用输电线路的相应容量，则他有权获得那些使用了该 输电容量却未购买f g r 的交易商的金融补偿。 美国各电力市场均已采用或考虑采用输电权进行阻塞管理 1 0 , 1 1 1 ：在p j m 电力市 场中输电权称为f i x e dt r a n s m i s s i o nr i g h t s ( f t r s ) ；在纽约电力市场称为t r a n s m i s s i o n c o n g e s t i o n r i g h t s ( t c r s ) ，在加州电力市场中称为f i r m t r a n s m i s s i o n r i g h t s ( f t r s ) 。 这些输电权实质上都是金融性输电权，但理论和实施又略有不同：在p j m 电力市场 中，f t r s 是一种点到点的、规避风险的、纯粹的金融工具；在加州电力市场中，f t r s 是针对区域( z o n e ) 之间的接口发布的，具有f g r 的某些特征。值得注意的是，f g r 目 前仍没有实践，美国筹建中的中西区i s o ( m i d w e s ti s o ) 提议采用f g r l m p 的混和模 型l l ”，但最后方案仍未确定。 华北电力大学硕士学位论文 1 。2 2 国内研究动态 电力市场中，由于电源和负荷的分布特性以及特定时期内电网结构的相对不变 性，输电市场的开放使得输电阻塞成为必然。由此，如何进行合理的阻塞管理。已经成 为电力市场理论研究中的一个重大课题。现今一些学者从电力行业的特性出发，提 出输电权这样一种衍生工具，用以规避输电网络阻塞等各方面的风险问题。 输电权是指输电用户( 输电市场的参与者) 从电网公司通过诸如竞标等方式获 得的输送电能的权利。输电权是输电用户和电网公司回避风险的手段，目前，输电 权管理更偏重于金融输电权方面【l ”。 文献【1 4 】中试图将拍卖模型引入到输电权的拍卖中，建立了一个电能交易与输电 权交易相结合的统一拍卖模型。通过建立统一的拍卖模型，可以简化市场结构，降 低整个电力交易的交易成本，而且还可以降低交易风险。虽然模型描述比较复杂。 但是电能交易和输电权的交易是通过一次拍卖过程进行处理的，因此有着重要意 义。 文献【l 列中阐述开放的电力市场需要输电网开放和有效的管理。输电权的引入则 是利用产权机制使输电网的使用权能够有效地进行定价和交易，但输电权又同时必 须面对市场力的影响。文中就市场力的市场成员如何利用输电权通过策略投标获取 利益等问题，进行了理论上的剖析。 文献【l6 】是在电力市场环境中，将阻塞成本的合理分摊与一种新型的金融输电权 相结合以进行阻塞管理。在两个电流分解公理的基础上，分三种不同的网络情况阐明 了阻塞成本分别在发电侧和用户侧分摊的思想。提出的新型金融输电权，没有容量大 小的区别，也没有输电权数量的限制，购买价格完全由交易商自己决定，交易结束后按 各交易商当初的输电权购买价格来进行阻塞补偿费用结算。通过建立阻塞基金池， 使得规避阻塞风险的金融补偿金有了具体的来源，使得输电权的具体实施变得真正 可行。 1 3 论文主要研究的内容 电力市场运营相似于其他市场，同样具有价格波动等诸多风险问题，为了保证 电力市场的安全运营，提出规避电力市场风险的手段。利用金融衍生工具规避市场 风险，在其他市场已经广泛应用，电力市场作为一种新型的市场，在风险规避问题 上，同样可以应用金融交易手段规避风险。 在我国电力市场建设过程中，市场参与者为了规避市场风险，引入了金融衍生 交易活动。在原有的成熟衍生工具基础上，结合电力市场自身特点，理论界提出输 电权这样一种衍生工具。论文主要研究内容是，分析我国电力市场现今存在的一些 华北电力大学硕士学位论文 衍生交易活动，着重研究随着我国电力市场的不断发展，输电网开放后，可用来规 避输电阻塞风险的电力市场输电权衍生交易，并将金融输电权思想融入到了远期合 约交易中，能够实现同时具备保障发电安全和输电安全的作用 4 华北电力大学硕士学位论文 第二章电力市场衍生交易概述 2 1 电力市场中的交易 一个电力市场中可能有多种电力交易并存，其交易的方式也是多种多样的。 电力市场中的交易，按照交易的标的物性质的不同，可以划分为两大类：电力 实物交易和电力金融交易。 电力实物交易，按照交易的目的和交易的标的不同，又有电能量交易、辅助服 务交易和输电权交易等之分；按照交易周期的不同，通常还可以进一步划分为：远 期合同交易( 双边合同交易) 、目前现货交易、小时前交易( 日间交易或调节市场 交易) 和实时交易( 平衡交易) 等，以便于实现电力市场的电力电量平衡和交易各 方利益的最大化。严格讲日前交易、小时前交易和实时交易都属于现货交易范畴； 但有些国家的电力市场中，现货交易是特指日前交易，即对次日的电力商品需求进 行的交易。电力实物交易是电力商品交易的基础交易。 电力金融交易是商品交易的高级形式，是指市场参与者利用金融衍生工具，以 套期保值为目的，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，规 避市场风险、套期保值为主要目的，以标准化的合同为标的，成交后不进行实物交 割，只进行金融结算。电力金融交易又有期货交易、期权交易、差价合同交易和金 融输电权交易等之分。 上述多种电力交易的存在，客观上形成了相应的电力细分市场。显然，从不同 的角度出发划分的电力细分市场之间，可能存在着交叉重叠现象，例如，电能量市 场和辅助服务市场都有远期合同交易和现货交易。而就同一种电力商品交易而言， 又有不同的交易方式：单一购买、双边交易、多变交易等【l ”。 交易类型的划分如图2 1 所示 一绳辍警翁 易卜辅助黢务受赫- t l 一输电投交易l r 一婉搿窀耪 翁4 一期投交易 l 一垒黻输电投嶷辚 逝势l 交易 鞠秘受赫 小时谣突赫 实辂f 交耪 图2 1 电力市场交易种类划分 定 雯 物 融 实 务 一 一 华北电力大学硕士学位论文 2 2 经济学相关理论依据 2 2 1 需求与供给 在经济学意义上，需求是指人们在一定时期内愿意并能够购买的某种商品的数 量；供给一般是指生产者或销售者在_ 定时期内愿意并能够提供给市场的商品数 量。影响需求的因素是非常复杂的，除商品自身的价格和购买者的货币收入水平以 外，还与其他相关商品或劳务的价格有关。当我们主要考虑需求和价格之间的关系， 而把其他因素都当作给定条件时，需求函数可表述为： q=，(p)(2-1) 式中：蜴为需求量；p 为价格。 与需求会受到支付能力的约束不同，供给的约束主要来自于一定时期内可用于 生产的各种资源，包括劳动力人数、可使用土地量、可投入的资本量及可用的技术 等。影响供给的因素很多，除其价格p 以外，还与其他商品的价格，生产费用的变 化等有关。假定其他因素不变或已知，只考虑供给与价格p 的关系，则供给函数可 写为： q = f ( p ) ( 2 2 ) 假定决定供求的因素除商品自身的价格外其余均为已知，因而供求状况确定， 供求关系曲线如图2 2 所示，图中曲线s 表示供给曲线，曲线d 表示需求曲线，图 中两曲线交点代表市场的均衡价格，或叫市场出清价格。所谓市场机制就是指在一 个自由市场里能使价格得以变化一直达到出清( 即供给量与需求量相等) 的趋势。 图2 2 供求曲线图2 3 电力需求价格弹性关系图 供求关系对电价水平的影响体现在需求变化与电价变化之间的关联性，即电力 需求价格弹性。电力需求价格弹性是电力需求量与价格变化的相对比例，它反映出 价格变化对电力需求的影响，同时也反映对电力销售收入的影响，是电力定价决策 的重要依据。与其他普通商品一样，电力用户的需求会随电价的上升而减小，即需 6 华北电力大学硕士学位论文 求的价格弹性系数为负值，如图2 3 所示，对该曲线在某一均衡点附近线性化，得 到电力需求价格弹性系数： e a ；丝 、a。二p(2-3、 不同类型的电力用户具有不同的弹性系数。一般来说，对于大用户能以多种形 式参与市场，其选择供电方的自由度大，能够灵活适应市场变化，故弹性系数大。 而对于小用户其参与市场的竞争力小，与大用户相比，小用户一般是比较被动地适 应市场变化，故弹性系数小 同时，在不同的价格水平上用户需求弹性是不同的。从图2 3 曲线中可以看出， 在价格水平较高的均衡点a 处，需求弹性系数小，而在价格水平较低的均衡点b 处， 需求弹性系数大。一般来说，大用户的价格水平相对小用户的价格水平偏低，这也 致使大用户的需求的价格弹性较大。 2 2 2 杠杆原理 物理学上讲杠杆是一种利用直杆或曲杆在外力作用下能绕杆上一固定点转的 简单机械。杠杆的受力点称“力点”，固定点称“支点”。克服困难的点称“重点”， 支点到力作用线的垂直距离称“力臂”，支点到阻力作用线的垂直距离称“重臂”。 杠杆原理( 又称杠杆定律) 是：当杠杆所受作用力和所克服的阻力在同一平面内时， 作用力和力臂的乘积等于阻力和重臂的乘积。因此，在利用杠杆克服阻力做一定的 功时，作功的数值不变，力臂比重臂长就省力，如果缩短力臂或伸长重臂，就要增 加作用力。 现在我们把置于同一直杆上的力点、支点、重点移植于金融管理直线上的管理 行、经营行和与银行发生业务关系的经济企业( 以下简称企业) ，如图2 4 所示来阐述 杠杆原理在金融管理中的运用f 1 ”。 镑瑷行( 力点) 经营行( 支点)企业( 霆点) 图2 4 杠杆原理在金融管理中的应用 以期权为例来说，期权的买方通过少量的溢价，即可获得买卖股价指数联动式 现货股票投资组合相同的效益，因此和现货交易相比能以极少量的资金参与交易这 种以少量投资获得较高潜在投资效益的现象，称之为杠杆效应。杠杆效应也可以从 期货的差额结算交易中体现出来，在期货交易情况下，事先无法限定损失量，从这 个意义上讲，将最大损失限定在溢价范围的做法，对期权买方是非常有利的。 华北电力大学硕士学位论文 2 2 3 远期( f o r w a r d s ) 远期合约是远期交易的法律协议，交易双方在合约中规定在某一确定的时间以 约定价格购买或出售一定数量的某种资产，该种资产称为基础资产，该约定价格称 为合同价格，该确定时间称为交割日 1 9 1 。远期是最简单的一种金融衍生产品，是一种 场外交易产品。 远期合约中同意以约定价格购买基础资产的一方称为多头，同意以同样价格出 售基础资产的一方称为空头。在合约到期时，双方必须进行交割，即空方付给多方合 约规定数量的基础资产，多方付给空方按约定价格计算出来的现金。另外，远期合约 交易凡乎适合所有商晶。 目前研究的远期合约包含以下几种： ( i ) 单向差价合约； 单向差价合约是买电的配电公司( 或用户) 与卖电的发电商之间的一种远期合 约，分两种形式。 第一种是当到期时的市场价格高于合约敲定价时，则配电公司( 或用户1 仍以市 场价与p o o l 进行结算，但发电商需要把市场价与敲定价的差价部分支付给配电公 司( 或用户) ，反之则不必。在此模式中，配电公司( 或用户) 完全回避了涨价风险， 同时，保留了从市场跌价中获利的机会。用期权的概念，相当于配电公司( 或用户) 买入看涨期权( c a l l ) 。这种合约可称为单向封顶差价合约( c a pc o n t r a c t ) 。 第二种是当合同到期时的市场价格低于敲定价时，发电商仍以市场价与p o o l 进行结算，但配电公司 或用户) 需把市场价与敲定价的差价支付给发电商，反之则 不必。在此模式中，相当于发电公司买入看跌期权( p u t ) 。这种合约可称为单向保底 差价合约( b o t t l ec o n t r a c t ) ( 2 ) 双向差价合约； 向差价合约是买电的配电公司( 或用户) 与卖电的发电商之间的另一种远期合 同，规定合同到期时，配电公司 或用户) 和发电商以市场价与p o o l 进行结算，但 发电商需把市场价高于敲定价的部分付给配电公司( 或用户) ，配电公司( 或用户) 需把 敲定价高于市场价的部分支付绘发电商。因此，用期权组合的概念，相当于配电公 司( 或用户) 买入一个远期，发电商卖出一个远期，该远期的敲定价即为双向差价合 约的敲定价。供电方与受电方签订的已通知p o o l 的固定协议也属于这种性质的合 同，不过双方是直接以敲定价结算，不经过p o o l 的中介。 ( 3 ) 限定区闯价交易合约； 该合约指电力买卖双方签订固定区间价格的电力买卖合同，将电价固定在定 的范围内，若未来电价低于固定区间的下限，则电力购买者给予售电方以相应补偿； 若未来电价高于固定区间的上限，则售电方给予电力购买者以相应补偿。用期权理 华北电力大学硕士学位论文 论，相当于发电商卖出敲定价格为区间上限的看涨期权，买入敲定价格为区间下限 的看跌期权。 “) 单边可选则远期合约：买方有选择权的远期合约和卖方有选择权的远期合 约： 1 卖电方有选择权的合约( c a l l a b l ef o r w a r d ) 该合约是应用合成期权的思想建立一种用户和电力公司之间可选择的供用电 合同。该合同规定了两个价格：合同电价和中断电价。当合同交货时的市场价格低 于中断电价时，则电力公司供电给用户；当合同交货时的市场价格高于中断电价时， 则电力公司不供电给用户，而支付给用户中断电价( 相当于一种违约金) 。用合成期 权的思想解释，用户买入一个远期同时卖出一个看涨期权，其合成效果相当于卖出 一个看跌期权；而与之对应，电力公司相当于买入一个看跌期权。这种合约可称为 可认购远期合约( c a l l a b l ef o r w a r d ) 。 2 买电方有选择权的合约( p u t t a b l ef o r w a r d ) 该合约是应用合成期权的思想建立一种独立发电商( i p p ) 和电力公司之间可选 择的供电合同。该合同也需规定两个价格：中断电价与合约电价。当到期时的市场 价格高于中断电价时，则电力公司将接受i p p 的供电；当市场价格低于中断电价时， 则电力公司将不接受i p p 的供电，而要求i p p 支付中断电价。用合成期权的概念 解释，i p p 卖出一个远期同时卖出一个看跌期权，其合成效果相当于卖出一个看涨 期权；而与之对应，电力公司相当于买入一个看涨期权。这种合约可称为可认沽远 期合约( p u t t a b l ef o r w a r d ) 。 ( 5 ) 双边可选则远期合约。 该合约是一种不但电力公司可拒绝接受i p p 的供电，而且i p p 在一定条件下 也可以拒绝供电给电力公司的远期合同，这种可选择远期合同对合同的双方更加公 平合理。根据期权理论，该合同相当于卖电方在卖出一个远期合同的同时，买入一 个看涨期权，而且卖出一个看跌期权。 2 2 4 期货( f u t u r e s ) 期货合约是一种标准化合约，是交易双方分别向对方承诺在合约中规定的在未 来某一确定的时间以约定价格购买或出售一定数量的某种资产的书面协议期货合 约的交易是在交易所内完成。并提供保证金制度来确保期货交易双方都不违约。期 货可分为商品期货和金融期货。目前商品期货又包括农产品期货、金属期货和能源 期货等；金融期货又包括外汇期货、利率期货和股指期货等，而且随着电力市场的 出现，电力作为一种特殊商品也产生了期货交易方式，称为电力期货。 我国期货市场经过长期的酝酿与研究，对期货市场制定的一系列调整结构、加 9 华北电力大学硕士学位论文 强管理的措施陆续出台并逐渐贯彻落实。具体包括：是将1 4 家交易所经过大规 模重组调整为大连商品交易所、郑州商品交易所、上海商品交易所三家；是将3 5 个期货交易品种调减为1 2 个；是期货经纪业开始进行整顿，兼营机退出了期货 经济代理业，原有的2 9 4 家期货经济公司现存2 0 0 家左右。期货市场形成了以三家 交易所为龙头、以期货经济公司和期货投资者为参与主体的新格局。中国期货市场 现状如图2 5 所示【”1 。 巾嗣证黢会 中困期货照协会一 广卜1 犬琏期货交易所箨螂羧赞交易所上海期货交易所 ill l 一缀纪公司l 一缀纪公司l 一经纪公司 2 2 5 期权( o p t i o n s ) 图2 5 中国期货市场现状 期权交易很早就出现了，是一种权利合约，给予其持有者在约定的时间内，或在此 时间之前的任何交易时刻，按约定价格购买或出售一定数量某种资产的权利。该种资 产称为基础资产，在期权合约中所规定的购买或出售基础资产的价格称为期权敲定 价，期权的最后有效日期称为期权的到期日，期权的买卖双方购买或出售期权合约的 价格称为权利金。 2 2 5 1 期权的种类 期权合约按标的流向可分为看涨期权和看跌期权c 2 l 】 ( 1 ) 看涨期权( c a l lo p t i o n ) 看涨期权又叫买权，其拥有者有权利以事先约定的价格在约定的日期前，向出 售该选择权的一方购买一定数量标的资产或期货的权利。看涨期权的买方之所以要 购买这一权利，是因为他对标的资产的价格看涨。 1 买进看涨期权( 收益结果见图2 6 ) 娥定傍 ， k ： f 过茹 圈2 6 买进看涨期权图2 7 买进看跌期权 1 0 格 华北电力大学硕士学位论文 2 买进看跌期权( 收益结果见图2 7 ) 仞看跌期权( p u to p t i o n ) 看跌期权又叫卖权，其拥有者有权利以事先约定的价格在约定的日期前，向购 买该选择权的一方卖出一定数量的标的资产或期货的权利。 1 卖出看涨期权( 收益结果见图2 8 ) 叠穰 0 尊摄 i 鼬瞄：稿 棒 i 气己点狰二场蕃 图2 8 卖出看涨期权图2 9 卖出看跌期权 2 卖出看跌期权( 收益结果见图2 9 ) 2 2 5 2 期权的价格 期权价格也就是期权的权利金，它包括内涵价值和时间价值两个方面。对于看 涨期权，期权的内涵价格= m a x 标的物市场价格期权敲定价，0 ) ；对于看跌期权， 期权的内涵价格= m a x 期权敲定价一标的物市场价格，0 。对于期权的时间价值是 指期权买方希望随时间的延长，标的物市场价格的变动使期权增值时，他乐意为购 买这一期权所付出的高于内涵价值的那部分金额。一般来说，时间越延长，期权的 时间价值越大，期权价格也越高。 2 2 5 3 合成期权 合成期权是指期权和期货( 或远期) 组合而成的期权。它具有期权的风险收益特 征。一个基本期权和一个期货( 或远期) 的合成具有以下四种形式。 买入期货+ 卖出看涨期权= 卖出看跌期权 卖出期货+ 买进看涨期权= 买进看跌期权 买入期货+ 买进看跌期权= 买进看涨期权 卖出期货+ 卖出看跌期权= 卖出看涨期权 合成期货的交易策略 合成期货是由两个期权组合而成的期货，它具有期货的特征。它有如下两种： 买进看涨期权+ 卖出看跌期权= 买入期货 卖出看涨期权+ 买进看跌期权= 买出期货 华北电力大学硕士学位论文 2 2 5 4 期权与期货的主要区别 期货与期权交易相比，不同之处在于：第一方面是买卖双方的权利和义务不同。 在期货交易中，期货合约的买卖双方都有相应的权利和义务，在期货合约到期时双 方都有义务履行交割。而在期权交易中，期权买方有权确定是执行权力还是放弃权 力；卖方只有义务按买方的要求去履行；第二方面是履约的保证金规定不同。期货 交易的买卖双方都要交保证金：期权的买方成交时支付了权利金，他的最大损失就 是这笔权利金，所以他不必交纳保证金；而期权的卖方收取了期权费，出卖了权利， 他的损失可能会很大，所以期权的卖方要支付保证金，且随价格变化可能要追加保 证金；第三方面是两种交易的风险性质不同。期货交易的买卖双方风险和收益结构 对称，而期权交易的买卖双方风险和收益不对称。 期货交易的买卖双方风险和收益结构对称，而期权交易的买卖双方风险和收益 不对称。如果对标的物市场价格的走势非常清楚，则应选择期货交易方式，而不应 作期权交易，否则将白白损失支付的权利金。如果非常肯定标的物市场价格基本稳 定，则可通过卖出期权获取权利金，此时做期货可能无利可图。如果标的物市场价 格将很可能上涨，但同时标的物市场价格也有可能不交甚至下降，则最好买入看涨 期权；如果标的物市场价格将很可能下降，但同时标的物市场价格也有可能不变甚 至上涨，则最好买入看跌期权；如果标的物市场价格将大幅度地上下频繁波动，则 最佳策略是同时买入看涨期权和看跌期权。 2 2 6 互换( s w a p ) 互换合约( s w a p ) 是交易双方通过远期合约的形式约定在未来一段时期内交换 性质不同的利息，或不同货币的本金额及利息，或不同的商品价格。被交换的货币 流量可以是固定的，也可以是按基础资产价格的波动而调整的。按照基础资产的种 类，互换交易可分为利率互换、货币互换、商品互换、股权互换等。互换合约大多 是非标准化的，可以通过客户双边间协商确定，也可以通过银行或其他金融中介机 构进行。大多采取后一种方式，因为个别客户要找到一个正好愿意接受本金大致相 同、互换期限相同、方向相反的互换是十分困难的，而金融机构面对众多客户可以 从中撮合嘲。 商品互换的目的是为了锁定商品价格，在商品互换中，一方以每单位固定价格 周期性的支付给另一方某种既定量的商品；另一方则以每单位浮动价格周期性的支 付给第一方某种既定量的商品。互换商晶可以相同，也可以不同。无论是商品期货 还是商品远期，都无法提供如此长期和系列的合同。因此商品互换合同虽然本质上 仍然是一系列远期合同的总和。但是，它还具有长期和低交易成本的优势。由于电 力商品的特殊性，目前为止，国内外电力市场中还没有出现这种形式的金融交易。 华北电力大学硕士学位论文 2 3 电力市场衍生交易实施的必然性 1 ) 国际金融衍生产品市场发展迅猛 进入2 0 世纪7 0 年代，金融衍生品交易异军突起，为衍生金融市场的发展开刨 了新纪元，其发展速度令世人瞩目。股指期货、利率期货、外汇期货、股票期货等 金融衍生品，成为投资者投资的对象。1 9 7 2 年，美国芝加哥交易所率先推出了英镑、 德国马克等六种国际货币的期货合约。之后，基于汇率、利率、股票之上的一系列 金融衍生产品相继出现。1 9 8 2 年，期权交易又在国际金融市场上诞生。此后，以金 融期货、期权为代表的场内交易，以及远期等场外交易全部引入了金融市场。经过 3 0 多年的发展，国际市场上金融衍生产品已从最初的几种简单形式发展到1 2 0 0 余 种，而它们衍生出来的各种复杂的产品组合就不计其数了。 国际上金融衍生产品需求日益旺盛，新的衍生交易产品层出不穷，不少国家和 地区的交易所纷纷上市以其他国家或地区的金融产品为标的期货合约。国际金融衍 生产品市场的迅猛发展无疑是给电力市场衍生交易的发展提供了强大的理论基础 和宝贵的实践经验。如今虽然电力期货在美国已经开始应用，可是电力交易还是主 要进行场外远期交易，而对于电力期货与电力期权交易，甚至是由它们衍生出来的 组合衍生交易仍然是处于不断的研究与探索之中。 2 ) 电力市场自身特点 电力市场是电价、电力系统运行、负荷管理、合作式的供电用电、通信和计算 机系统的总和，式电力工业经营( 包括运行与发展、内部和社会) 管理和技术的综 合体，它的基本特点是采用法律、经济手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对 电力系统运行进行组织、管理和协调。电力市场区别于普通商品市场的地方，在于 电力市场要对电力系统的安全稳定运行负责，因此电力市场在强调竞争的同时，也 不能忽略协作的重要性。电力市场按照我国电力企业的组成情况，大致可分为电建 市场、发电市场、输配电市场、供电市场和电力消费市场几类【2 3 1 。 3 ) 电力市场存在风险 随着市场机制的引入，市场价格风险和其他风险必然会出现。长期来看市场会 带来价格的下跌，这是在理论和实践证明了的事实。伴随而来的价格风险强烈要求 新的金融工具的创新和发展，以便为市场中的所有参与者能够有工具和手段来对价 格风险来进行规避和控制。电力交易都是巨额交易，无论对买方和卖方，这种交易 都带有极大的信用风险，简单的讲，就是电力合同双方当中任何一方无力执行合同 的风险。这样，新的风险无疑也是推动电力市场向金融市场迅速靠拢的动力，从大 的电力市场设计和出台的格局来讲，电力交易的品种会提供通常意义上的成本控制 和风险控制的功能。从大的思路来讲，在设定的电力市场和直供市场之间，一定会 出现许多对冲套利机会和现象，这会把两个市场的价格协调一致，也为市场参与者 1 3 华北电力大学硕士学位论文 提供和创造新的利润空间【2 4 】。 2 4 本章小结 本章主要介绍了几种金融衍生工具的概念、性质以及相互间的联系与区别，也 简要介绍了一些相关经济学基础。金融衍生工具一般包括远期、期货、期权、互换 和差价合同等形式。不同的衍生工具，标准化程度不同，性质不同，交易成本和保 证金也不同，但它们都有规避市场风险的作用，达到套期保值的目的，所以电力市 场的参与者都可以利用电力金融交易提高企业的经营状况，规避电力市场风险。 1 4 华北电力大学硕士学位论文 第三章衍生交易在电力市场中的应用 3 1 电力市场远期交易 电力市场改革初期，用来规避市场风险的常用手段是通过远期合约1 2 5 - 2 7 来实 现。随着电力市场的不断深化，研究内容也发展到远期与期权的结合，即带有期权 性质的可选择远期合约目前我国电力市场处于初级阶段，远期合约的应用也比较 广泛。我国几个电力市场运营试点，发电侧近9 0 的电量通过远期合约实现，而这 些远期合约的提出主要是为了保障发电安全，规避现货市场电价风险。 考虑到东北电网的历史条件和东北电网的有利特性，2 0 0 3 年6 月6 日，国家电 监会下发了关于建立东北区域电力市场的意见，确定我国区域电力市场试点将 率先在东北地区启动，到2 0 0 4 年1 月东北区域电力市场正式进入运行。在电力交 易方面，东北区域电力市场主体统一在区域电力市场交易平台上进行交易，交易方 式分为远期合同交易和现货交易，以远期合同交易为主。初期可以采取由区域电网 公司统一购买方式，但应逐步过渡到多边交易方式i z ”。 2 0 0 3 年6 月2 日国家电监会向国家电网公司及有关发电企业下发了关于开展 华东电力市场试点工作的通知，决定在华东地区进行电力市场建设试点，这一市 场将包括上海、江苏、浙江、安徽和福建，同年8 月底前将完成区域电力市场试点 方案的审定，年底前确定市场运营规则及监管办法，2 0 0 4 年4 月1 日起华东电力市 场开始进入试运行。在电力交易方面，华东电力市场运作初期，将采用合约交易为 主、现货交易为辅的方式，交易类型主要包括年度合同、月度合约竞价、日前现货 竞价和实时平衡。建立华东电力调度交易中心和省( 市) 电力调度交易结算中心，月 度与日前现货竞争在大区平台进行，年度合同与实时平衡在省( 市) 进行【z ”。 3 i 1 应用远期交易的目的 远期合约( f o r w a r dc o n t r a c t ) ，或简称远期，是一种特别简单的衍生证券。它是 一个在确定的将来时刻按确定的价格购买或出售某项资产的协议。 远期合约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规避市场价格波动风险【3 。英国在电力市场建设初期， 超过8 0 的电力交易是采用远期差价合同来实现的，而且其双边交易量的不断扩大 已经提前发展到远期和期货市场，英国电力市场在实施n e t a t 3 1 i 模式后，9 5 的电 力依靠双边合同交易完成。在澳大利亚的电力市场发展中【3 ”，远期合同也占据重要 的地位，2 0 0 0 年电力合同的交易量已经是1 9 9 9 年的两倍。而美国加州电力市场的 失败1 3 3 1 使市场参与者更加重视远期合同交易。挪威是北欧最先引入电力市场的国 华北电力大学硕士学位论文 家，并于1 9 9 2 年秋季开始运行一个挪威电力远期交易市场【3 4 i 。由此可见，在电力 市场发展中，远期合约占据着重要的地位，我国正处于电力市场化初期，国外的市 场化道路对我国电力市场的发展有着重要的借鉴意义。 3 1 2 远期交易风险模型 基于实时电价的电力市场远期合同，在为了鼓励电力市场中的所有参与者采取 经济有效的行为情况下，最优的电力价格应该基于短期边际成本来确定由于短期 边际成本是电力系统中供需方的状态函数，它在将来某时刻的值是由那时的系统状 况决定，对于目前系统来说是未知的，只能对其作可能性预测( 即所说的实时电价) 。 电力远期合同的使用解决了实时电价中存在的两个困难： 1 不确定的系统环境往往会给交易方对价格和价格预测带来困难。例如，实时 电价的波动比较大，会导致用户的短期利润变化，尤其是当实时电价较高而用户又 没有能力减少其负荷的情况。 2 要确定短期边际成本的水平需要获得大量的需求侧的信息，这要求电力市场 中供需双方对当前及未来的信息能够共享。 该远期合同中合同电价的计算方法如下： 应用此模型必须满足以下条件： ( 1 ) 合同交割时刻r 发电商的短期边际发电成本为量( g s c 砌) ； 2 ) 交易双方基于市场发布的远期公开信息，对将来时刻r 的j ，概率分布函数 c g ) 和概率密度函数厶g ) 有相同的估计； ( 3 ) 暂不考虑用户需求的不确定性。 发电商为了未来某一时刻t 的发电而与供电公司签订远期合同，合同电价p 。在 原理上可有如下分析：若不发生供电公司拒绝接受发电商供电的情况，那么合同电 价应等于时刻t 的j ，期望值曲，朝见= e b 皿) = 唧( ，为合同签订时刻t 所能利用 的全部信息) 。 考虑风险中立情况的期望值定价原理，合同电价可表示为： p 产e b | h l 、= l 对p 出( 3 - 1 ) 3 2 电力市场期货与期权交易 3 2 1 从远期交易到期货交易 远期交易是市场经济发展时期的一种新的商品交换形式，是从远期交易发展起 来得。随着远期交易的不断发展，市场参与者越来越希望合约的交易能够标准化， 1 6 华北电力大学硕士学位论文 即能够达到商品质量的标准化、商品计量单位和数量的标准化、交割月分的标准化 和交割地点的标准化，这样的标准化结果是使市场上逐渐产生了一种新的交易形 式，即期货交易。 期货合约使从远期合约发展而来，但于远期合约有本质的不同： ( i ) 远期交易不在固定的交易场所内进行，而期货交易有固定的交易所。 ( 2 ) 远期合同条款无标准化要求，而期货合同无论是产品的等级、数量、交割 时间等各方面都有统一的标准。 ( 3 ) 期货合约有保证金制度，因此只有价格风险而无信用风险，而远期合约因 是场外交易，不具备保证金制度，因此同时存在以上两种风险。 “) 期货合约在合同到期时可以对冲，而远期合约一般不可以对冲，必须进行 实物交割。表3 1 归纳了两种合约的区别。 随着电力市场的不断发展，市场中需要签订电力远期合同的市场参与者将越来 越多，场外交易方式已经不能满足市场的需求，电力期货交易将提上日程，交易将 在规范的电能交易所力集中进行。 表3 1 远期合约与期货合约的不同之处 远期合约期货合约 一交易对象商品实物期货合约 交易目的实货所有权的转移与商品所有权相关的价格风险转移 签约方式经买卖双方私下签约期货交易所内签约 合约规范程度不规范有标准化合约 交割日期 指定一个交易日，合约到期结算在一个期限范围内均可交割，每日结算 合约到期交割通常进行实物交割通常在合约到期前平仓 3 2 2 电力期货 目前美国纽约商品交易所规定电力期货的交割点有加州一俄勒网州c o b 、亚利 桑那州p v 和p j m 等。电力期货将电能分为峰荷电能和基荷电能，峰荷电能规定为， 每日早上7 点至晚上1 1 点这1 6 个小时期间交割的电能。现行的电力期货合约均为 月电力期货，一年中每个月份均有电力期货，每份电力期货的电能量为4 3 2 m w h ( 要 求在该月份2 7 天中电力需求较高的1 6 小时期间以1 m w h h 的速率提供电能) 或者 7 3 6 m w h ( 要求在该月份2 3 天中电力需求较高的1 6 小时期间以2 m w h h 的速率提 供电能) 。c i n e r g y 和e n t e r g y 电力期货规定每份为7 3 6 m w h ，在交割月中的2 3 天 1 7 华北电力大学硕士学位论文 ( 即每周周一至周五) 的峰荷时间( 每天7 ：0 0 2 3 ：0 0 ) 内以2 m w h 的速度交割。 电力期货可以在交割月份之前1 8 个月开始进行交易金融资产和非电力的商品的 期货合约的最后交易日通常是最后交割日的前几天，而电力期货的最后交易日是在 交割月中第一个营业日之前的第四个交易日；即在期货交割月到来前的四个交易日 停止交易，这是因为电力系统的复杂性，所以必须在开始交割的前几天就停止交易 以便作好交割准备。事实上，很少实际交割标的资产，尤其是电力期货，其交割是 很困难的。 电力期货基本用于管理市场风险，弥补电力现货交易的风险，同时电力期货价 格是一种重要的市场信息，可以指导电力开发者决策电力投资。理论上，一个有效 的电力期货市场和电力现货市场( 假设两市场价格相关) 相结合将更接近于最优的 电力定价方法( 相对于无期货市场) ，因为电力期货市场提高了市场的透明度，因 此无论从电力的市场参与者保值还是电力的社会效益最大化的角度看，电力期货市 场都是必须的。 3 2 3 已有期权性质的远期合同交易模型 3 2 3 1 独立电厂与电力公司之间带有期权性质的可选择远期合同模型 独立电厂为将来时刻r 的发电而与电力公司签订远期合同，该合同模型是电力 公司具有选择权的远期合同模型，合同中包含两部分价格：合同电价p 。( 元k 砌) 和 中断电价k ( 元k w h ) 。 应用此模型必须满足以下条件： 1 ) 电力公司将来时刻r 的发电边际成本p ( 元k w h 】( 随机变量) 的概率分布 函数为g ) ，概率密度函数为厶g ) ； 2 ) 独立电厂在时刻r 的单位发电成本为( 元k 砌) ，独立电厂只能与该电力公 司进行交易，而无别的选择； 3 ) 暂不考虑用户需求的不确定性。 1 合同电价的计算 合同电价p ，在原理上可有如下分析：假若不发生电力公司拒绝接受独立电厂供 电的情况，那么合同电价应等于时刻r 的电力公司边际发电成本p 的期望值p ，即 p o = e ( p h , ) = p r ( 只为合同签订时刻t 所能利用的全部信息) 。但由于电力公司有 拒绝接受独立电厂供电的权利，因此应该考虑与该权利相对应的那部分价格。当 0 p k 时，理性的电力公司将会执行合同中所给予的拒绝接受独立电厂供电的权 利，要求独立电厂支付中断电价，那么电力公司将