电力期货市场条件下发电商售电行为研究

1、第1组数量经济学理论与方法（一）（计量经济学），文章字数5519第1组数量经济学理论与方法（一）（计量经济学），文章字数5519。The research on electricity generators behavior under the conditions of electricity futures market巢剑雄巢剑雄（1956-）男，湖南大学工商管理学院教授，中国数量经济学会理事。研究方向：数量经济与技术经济；金融投资与风险评估 刘登高巢剑雄（1956-）男，湖南大学工商管理学院教授，中国数量经济学会理事。研究方向：数量经济与技术经济；金融投资与风险评估刘登高（1984-）

2、男，湖南大学工商管理学院硕士研究生，研究方向：技术经济及管理感谢湖南电力公司项目（897216011）对本研究的资助(湖南大学 工工商管理学院院，湖南 长沙 4100112)【摘要】摘要：本该文通过建立立基于CVAAR方法的发发电商的效用用模型，研究究了引入电力力期货前后发发电商效用的变化以以及发电同在在双边合同市市场以及现货货市场的售电电决策。研究究的结果表明明，电力期货货市场的套期期保值功能并并不一定影响响发电商的总效用；在发电商规规模较小时，电力期货会加大其日效用的不确定性；但是随着其规模的增大，电力期货市场的“GARCH效应”平抑日效用风险的作用渐趋显著。在同样的风险厌恶程度下，电力期

3、货市场的引入降低了发电商参与双边合同市场交易的意愿，从而更趋向于选择在现货市场进行交易。关键词： 电力力期货 ；发电商 ；售电行为 ；CVAR ；效用中图分类号 F062.44 文献献标识码 AA The ressearchh on eelectrricityy geneeratorrs behhaviorr undeer thee condditionns of electtricitty futtures markeetJianxioong Chhao Deenggaoo Liu(Hunan Univeersityy Managgementt Schoool, Channg Shaa 41

4、00012)Abstracct: Byy desiigningg geneeratorrs uttilityy modeel bassed onn CVARR methhod, thiss papeer stuudied how tthe ellectriicity futurres innfluennce thhe utiility of geenerattors aand saales sstrateegy beetweenn elecctriciity coontraccts maarket and sspot mmarkett afteer thee intrroducttion oo

5、f eleectriccity ffuturees. The reseaarch sshows thatt the electtricitty futtures markeet forr hedgging ffunctiion dooes noot creeate aany immpact on geenerattors uutilitty, innsteadd it inccreasees uncerrtaintty to smaall-sccale ggeneraators, Withh the increease oof thee scalle, ellectriicity futurr

6、es maarket GARCHH effecct onn the effecctivenness oof rissk staabilizze beccomingg signnificaant. AAt thee samee leveel of risk averssion, the eelectrricityy futuures mmarkett can reducced geenerattors aspiiratioon to trrade iin thee conttractss markket, and they are mmore wwillinng to deal in sppot

7、 maarket.Key worrds: eelectrricityy markeet marrket；generratorss geneeratorrs；saless straategy strattegy；CVAR CVAR；utiliity导言随着电力市场化化改革的深入入，厂网分开、竞竞价上网已成成为当今电力力改革的主题题，新的市场机机制为发电公公司提供了多多种多样的市市场形式。中国电监会会的电力市市场运营基本本规则提出出：我国“电电能交易以合合约交易为主主、现货交易易为辅，适时时进行期货交交易”。这一一规则预示着将将来电能有望望成为我国的的期货交易品品种，从而给给期货市场带带来了新的想

8、想象空间。各种电力市场有有不同的特点点，发电公司应应在多个市场场中进行有选选择的交易以以追求自身效效用最大化和和风险最小化化。目前发电公司司在各个市场场的竞价策略略已成为电力力市场研究领领域中的热点点问题1-3，但是是对于引入电力期货货合约后对于于发电商的售售电决策的影影响的研究文文献很少。国国外研究方面面已有的文献主要集中中于在日前市场场与长期合约约市场或单独独某个市场的的资产配置4-8。国内方面，已已有文献主要要从投资组合合或罚函数等角角度进行建模模考察发电商商的决策行为为，主要研究究发电商在远远期合约市场场与现货市场场的发电策略略与行为99-13。 在电力期货市场场市场引入后后对发电商的

9、的决策影响方方面，胥德武武，刘东（22006）年年在电力期货货交易背景下下，结合流域水水电公司的特特点，分析了发电商商的价格风险险，结合其收益益模型探讨了了流域水电公公司在电力期期货交易下的的竞争策略，因因为将发电商商主体局限于于流域水电公公司，并且在在研究方法上上只是简单定定性分析114。王访，周晓阳，周晨（20008）的研究究将电力期货货合约从投资资组合的角度度进行研究，考考察在利润最最大化的目标标下，发电商商如何在日前前市场、无风风险市场与期期货市场进行行最优投资组组合，而不是是从电力期货货套期保值的的角度进行考考察15。我们可以看到，国国内外对于电电力市场环境境下发电商的的行为研究重重

10、在竞价策略略以及在双边边合同市场和和现货市场的的电量分配以以及决策问题题，而将电力力期货交易引引入发电商调调度研究的论论文非常罕有有，仅有的文文献也是仅从从定性方面进进行了分析，或或者将其作为为一种投资组组合工具，而而从套期保值值的角度去建建模研究发电电商的决策行行为的文献几几乎为空白。本本文将通过模型和仿真以定性分分析加定量分分析相结合的的方法探讨电电力期货合约约的套期保值值效应下，发发电商在无风风险市场（合合同市场）和和日前市场的的决策行为，以以期对目前国国内进行的电电力市场化改改革略尽绵薄薄之力。一 电力期货市市场条件下建建模随着电力改革的的进行，在电力市场场的环境下，电能已作为为一种商

11、品进进行交易。但但电能由于不不能储存且其其传输受到输输电线路输送送极限及电网网稳定条件的的限制，因此其价格格波动较其他他商品明显大大得多,。以至于发电电商面临巨大大的价格波动动风险，这使得各国国的发电商纷纷纷进入电力力合同市场来来规避风险，也使得在合合同市场中的的电力资金的的比例大幅度度提高9，在众多电力力合同中，差价合同有有着其良好的的特性倍受各各国青睐，双向差价合合同因为合同同的执行不受受将来电价风风险的影响， 因此它属于于无风险的合合同。与此同同时，日前市场仍仍然作为电价价确定和电力力市场平衡运运行的基石，相当一部分分电量交易在在其中完成。随随着电力市场场的充分改革革，电力市场将将成为最

12、大的的商品市场之之一，电力金融衍衍生交易将在在电力交易中中扮演重要角角色。各国使使用电力期货货交易或套期期保值的比例例越来越大，电力期货交交易的风险主主要来自期货货的基差风险险，因此期货合合同属于有风风险的合同。大量的研究究表明，电力力期货市场与与现货市场之之间存在着强强烈的共振和和GARCHH效应8，两者之间这这种关系是实实现电力期货货风险归避的的功能的一个个重要原因。本文探讨存在电力期货市场的套期保值效应下，为寻求利润最大化，发电商在日前市场和无风险长期合同市场的决策行为，主要考察的问题包括：（1）引入电力力期货合约对对于发电商收收益波动风险的影响。；（2）引入电力力期货合约发发电商在日前

13、前市场与长期期合同市场电电量分配的倾倾向（意愿）。；（3）不同风险险偏好的发电电商在电力期期货市场合约约下的交易策策略。1.1 发电商商的期望收益益模型我们可以将发电电商在日前市市场和无风险险长期合同市市场的电量分分配视作一种种投资组合，用效用最大化模型来确定在电力期货市场条件下发电商在两个市场的决策行为，所以我们将发电商在日前市场与无风险长期合同市场的效用函数表示为: （11）其中，和分别表表示发电商在在合同市场和和日前市场的的投资组合的的期望收益，（01）为风险归避系数，表表示发电商对对风险的厌恶恶程度，越大，表示示发电商越害害怕风险。为成本函数数，为日前市场的风险险计量因子。引入电力期货

14、市市场后，对发发电商的效用用函数修正为为：ST ( （2）上式中，为套期期保值率，为为长期合同期期限内发电商商规划总电量量，为期货市场场的预期收益益，为电力期期货的风险计计量因子。其其中： （33）其中，N表示发发电商所有的的机组数量，和分别为发电商长期双边合同的起止时间；表示双边合同电价，为合同交易电量，s与分别表示合同期内某天某个时段的电价、第n台机组在第t天第i时段的实时交易电量。1.2 计量因因子的选取及算法法风险大小可以用用多种指标来来计量，例如方差和风风险价值(vvalue at riisk，)及条件风险价值值(condditionn valuue at risk，)，对于电力力行

15、业而言，方方差和风险价价值都具有一一定的缺陷15，所以我们拟采采用条件风险险价值来衡量量风险。是对对方法的一种种修正，指损损失额超过部部分的平均值值。在本文中，为了了求现货价格格的CVaRR，我们设定一个个小概率(取取5%)，则VaR可可以表示为:，其中表示发电商在在现货市场的收收益量，则可表示为: （4）其中，为发电商商在现场市场场的收益函数数，为收益率的概概率函数。在为发电商作为为电力提供者者，文章假设设其全为空头头套期保值者者，发电商在在电力期货市市场的需要对对上式进行修修正。对于这种一对一一套期保值，设设套期保值在在时开始，此此时期货和现现货市场的价价格分别是，到时刻时，期期货的价格为

16、为，现货市场的价价格仍为，设设为套期保值值比，为套期期保值时一个个单位期货所所需要的费用用。经过空头头套期保值后后，套期者在在时刻卖出现现货资产所获获得的价格实实际为： (5)卖出资产的价格格损失额为:： (65)对给定一个小概概率，可以得得到，经过积分运运算就得到空空头套期保值值的为： （76）其中，是的概率率密度函数。二 求解方法该优化问题为一一个带线性约约束的二次规规划问题，运运算题较大。模模型中所用数据为北欧电力交交易所（htttp:/www.nnordpoool.coom）的真实实交易数据。为了考察我们需要研究的问题，按如下步骤求解：1、用历史数据据求得现货市市场（主要指指日前市场）

17、和和期货市场的的。2、期货交易的的费用设为00，套期保值值率可用风险险方差最小方方法求得116，为，其中为期货与与现货的相关关系数，我们们对历史数据据进行相关系系数分析可以以得到，通过过数据分析（如如图一）我们可以看到到电力价格的的季节性特征征非常显著，因因此，我们将将长期合同的的期限为季度度为单位，考考察某发电商商一年的售电电行为，与此此相对应，求求出季度的套套期保值比。图一 电力现货价格(EUR/MWh)05图一 电力现货价格(EUR/MWh)05101520253035404550年度第一季度第二季度第三季度第四季度标准差平均值3发电商成本本只考虑发电电商的燃料成成本和机组启启停成本，并

18、并假设其为平平均成本下的的一次线性方方程。另外，假设发发电商的各台台机组满足的的约束相同：运行功率约约束满足机组组运行在最大大、最小技术术出力约束，机机组最小开/停机时间约约束和机组爬爬坡率约束。为求得公式（3）。4、初始化发电电商年度规划划期总电量、风险规避系数数、长期合同同价格、长期期合同电量，观观察公式（11）和（2）下下发电商效用用差异；。5、基于公式（11）、（2）分分别进行随机机目标优化，观测长长期合同电量量变化；。6、观察风险规规避系数变化化对于售电决决策的影响。三 算例及分析析采用北欧电力市市场20066、20077年真实数据据，计算日前市市场与期货市市场的收益波波动率及,如表

19、一。表一 日前市场场与期货市场场收益率及数数据日前市场期货市场风险标准差2.932.52/（MWh）6.396.89同时假设发电商商年度规划期期总电量为1022，平均成本为为18/（MMWh）,季度合同电量（基于历史史数据按规划划电量的600%的比例测测算）与对应季度因因素的电价分别如表一所示。表二 季度合同同电量及电价价表第一季度第二季度第三季度第三季度季度合同电量（MW）149950153350153680154170季度合同电价/（MWWh）26.6822.4819.7442.73季度套期比1.011.141.030.773.1电力期货货对发电商收收益的影响将初始值应用于于模型，得到未引

20、入电力期期货后发电商商的总效用为为41491664（对应模型型（1），运行模型（22）得到一系系列随机总效效用值如图二二，可以看出出引入电力期期货后，在套套期保值功能能下对于发电电商总效用（总总收益）并没没有正面或负负面影响，即套期期保值行为不不一定为发电电商带来正的的收益。图二 引入电力力期货后发电电商对发电商商总效用的影影响 另外，我们可以以得到发电商商的日效用波波动曲线,如图三所示：可以得得出，引入电电力期货后，在在初始赋值假假设下，发电电商日效用波波动标准差为为3913330.7，相对于引引入电力期货货前的211195.699，风险反而变变大，当我们们发电商初始始值规划期总总电量以一定

21、定的倍数放大，得出出的引入电力力期货后的日日效用标准差差与引入电力力期货前的比比（）逐渐变小，表表示电力期货货对于发电商商平抑日效用用风险逐渐显显著（如图四四），结果表明明，对于发电电商而言，如如果只是作单单向的套期保保值，若发电电商规模较小小，则电力期期货市场本身身的风险与电电价波动的风风险共同作用用会加剧其收收益的不确定定性，而发电电商规模越大大，由于电力力期货市场与与现货市场存存在着共振与与GARCHH效应的原因因，电力期货货在一定程度度上具有稳定定发电商收益益的功能，套套期保值的功功能能够得到到更充分的体体现。图三 基于初始始赋值的电力力期货下发电商日效用用曲线(单位位)图四 随发电商

22、商规划期总电电量增大发电电商引入电力力期货后日效用波动比变化3.2 电力期期货下考虑风风险归避系数数的发电商售售电决策风险归避系数代代表发电商对对于风险的喜喜好程度，越越大，发电商商对于风险越越是厌恶并尽尽力归避，从从引入电力期期货前的发电电商合同交易易电量随风险险归避系数变变化曲线可以以看到，发电电商会将更多多电量通过合合同市场交易易。引入电力力期货市场后后，这样的趋趋势并没有变变化，只是因因为电力期货货风险归避的的作用，随着着的增大，发发电商在合同同市场上交易易的意愿不及及以前，合同同电量在发电电商可交易电电能的比下降降。图五 引入电力力期货前后风风险归避系数数对发电商售售电策略的影影响四

23、 结论本文对于引入电电力期货后对对于发电商的的中长期电力力交易结果和和行为进行了了尝试性的研研究，模型中中提出的电力力期货套期保保值比率、季季节因数、以以及效用函数数对于发电商商具有实际的的操作意义。本文研究的的结果表明：（1）对于发电电商而言，引引入电力期货货市场后，在在单向的套期期保值行为下下，对于发电电商总收益的的增长并没有有确定的正向向或负向的意意义，即没有有确定的结论论表明套期保保值行为会带带来总收益的的增加或减少少。另外，当当发电商的规规模较小时，现现货市场与期期货市场的两两重风险反而而会加重发电电商收益的不不确定性，但但是随着发电电商规模的变变大，因为电电力期货市场场与现货市场场

24、之间共振与与GARCHH效应作用，电电力期货市场场套期保值作作用表现出的的风险归避作作用逐渐显现现。（2）我们发现现对于风险厌厌恶的发电商商，将更多地地采用双边合合同交易方式式，而且风险险厌恶程度越越高，在双边边合同交易交交易的意愿越越强烈。但当当引入电力期期货后，在同同样的风险厌厌恶条件下，发发电商选择在在双边合同市市场交易的意意愿整体呈下下降趋势，表表明了电力期期货具有风险险归避的作用用，对于平抑抑现货市场风风险的不确定定性具有正面面的意义。本本文的研究对对于指导发电电商合理的电电力交易具有有重要意义，也希望对于我国电力市场的设计与监管尽微薄之力。参考文献:1D.J.Wu ett.al:

25、Optimmal biiddingg and contrractinng strrategiies inn the dereggulateed eleectricc poweer marrket：PPart1A.Prroceeddings of thhe 33rrd Annnual HHavaiii Inteernatiional Confeerencee on SSystemm ScieencesC，20000，ppp：12355-124442Yangg He: The sstudiees of biddiing sttrateggies oof genneratoors inn elecc

26、triciity maarketss，Ph DD Disssertattion.DDeparttment of Ellectroonic aand Coomputeer Enggineerring.BBunel Univeersityy，Westt Londdon，UKK，200223F.S .Wen ,and A.K:Davidd.Optiimallyy co-ccoordiinatedd bidddings strattegiess in eenergyy and ancilllary serviice maarketssA.IIEEE PProc-GGener.Transsm.Disst

27、ribC.Vool.1499，No.3，May 22002.ppp.3311-3384E.Ellia.A.Maiorrano，Y.H.SSong，M.Troovato: Noveel metthodollogy ffor siimulattion sstudiees of strattegic behavvior oof eleectriccity pproduccersAA. Prroceeddings of Poower EEngineeeringg SOCIIETY SSummerr MeettingCC. IEEEE，vol.44，2000 pp:22235-222415Robeert

28、 Daahlgreen，Henn-Chinna Liuu，and Jacquues Laawarreee: Riskk asseessmennt in energgy traadingA.IEEEE Trransacctionss on PPower SysteemsC，Vol118，pp. 503-511，MMay 200036 Thoor Bjoorkvolll，et.al: Poweer genneratiion pllanninng andd riskk manaagemennt in a libberaliized mmarkettA.PProceeedingss of IIEEE

29、PPorto Powerr Techh ConfferencceC.Vol.11.200117R.A.Campoo: Probbabiliistic optimmalityy in llong-tterm eenergyy saleesJ.IEEE Transsactioons onn Poweer Sysstems.2002.17(2)pp：2337-24228Guann，XH (Guan，XXiaohoong)，WWu，J (Wu，Jiiang)，GGao，F (Gao，FFeng)，SSun，GJJ (Sunn，Guojji): Optiimal ggeneraation portffo

30、lio managgementt for futurres annd spoot marrket.Generral Meeetingg of tthe Poower-EEngineeeringg-Sociiety MMontreeal，CAANADA，JJUN 188-22，220069蔚娜，王王世杰:面向期货交交易的发电策策略J.东北电力学学院学报.22002，222(1)：18-22210杨根，周周杰娜:期货交易量量和现货交易易量在发电公公司计划中的的经济分配J.贵州州工业大学学学报（自然科科学版）.22005，334(3)：49-52211张显，王王锡凡:发电商长期期售电策略研研究A.见

31、：20003年全国高高等学校电力力系统及其自动化化专业第十九九届学术年会会论文集下册册C.成成都：西安交交通大学，22003.11922-1192612杨根，李李琳，邱瑛:基于保证期期货电量原则则下罚函数的的模型分析J.电力力系统及其自自动化学报.2007，119(4)：121-112413王雁凌凌，张粒子，舒隽，杨以涵:合同交易量量和竞价交易易量在日计划划中的经济分分配J.电力系统自自动化.20002，099：45-44814胥德武武，刘东:流域水电公公司在电力期期货交易下的的竞争策略J.华东东电力.20006，344(10)：1-415王访，周晓阳，周晨:发电公司投投资组合流程程J.电电力

32、系统及自自动化学报.2008，220（2）:33-37716林孝贵贵:期货套期保保值的统计分分析M.江苏：中国国矿业大学出出版社.20004附言：论文作者介绍巢剑雄，男，11956-，湖湖南大学工商商管理学院教教授。研究方方向：数量经经济与技术经济；金融投资资与风险评估估；英文翻译译。参加的科研工作作有：电力期货交交易研究；股份制改造造的理论与实实证研究；中中部地区工业业结构调整金金融支持产业业研究；期望望违约率和判判别分析的财财务困境预警警方法及应用用研究；数据据挖掘技术在在金融风险管管理与防范中中的应用研究究；行为金融融的整体风险险管理理论与与应用研究。 社会兼职: 中中国数量经济济学会理

33、事 湖南大学学学报英文审译译企业合作：美国国3DBT企企业管理软件件公司顾问刘登高，男，11984-，湖湖南大学工商商管理学院技技术经济及管管理硕士，论论文研究方向向：电力期货货。论文来源论文选题源于导导师湖南电力力公司项目，项项目编号：88972166011。参考文献:1D.J.Wu ett.al. Optimmal biiddingg and contrractinng strrategiies inn the dereggulateed eleectricc poweer marrket：PPart1A.Prroceeddings of thhe 33rrd Annnual HHavai

34、ii Inteernatiional Confeerencee on SSystemm ScieencesC，20000，ppp：12355-124442Yangg He，TThe sttudiess of bbiddinng strrategiies off geneeratorrs in electtricitty marrkets，PPh D DDisserrtatioon.Deppartmeent off Elecctroniic andd Compputer Enginneerinng.Bunnel Unniverssity，WWest LLondonn，UK，220023F.S .

35、Wen，and AA.K.Daavid.OOptimaally cco-cooordinaated bbiddinngs sttrateggies iin eneergy aand anncillaary seervicee markketsAA.IEEEE Prooc-Genner.Trransm.DistrribC.Vol.149，No.3，May 22002.ppp.3311-3384E.Ellia.A.Maiorrano，Y.H.SSong，M.Troovato.Novell methhodoloogy foor simmulatiion sttudiess of sstrateegic bbehaviior off elecctriciity prroduceersA. Prooceediings oof Powwer Enngineeering SOCIEETY Suummer MeetiingC. IEEEE，vol.44，2000 pp:22235-222415Robeert Daahlgreen，Henn-Chinna Liuu，and Jacquues Laawarreee.Rissk asssessmeent inn enerrgy t