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自上个世纪九十年代以来,为提高电力产业的效率,放松管制、引入竞争的电力市场化改革开始席卷全球,不少国家建立了相应的电能交易市场。和其它商品不同的是,电能不能大规模存储,电能供需必须实时平衡,而且其输送还要受限于输电线路极限和电力系统的运行状态,因此,电价的波动性远大于其它商品,其波动呈现出随机性、强烈的跳跃性和尖峰特性。这是电力市场区别于其它市场的主要特点,市场参与者在获得预期利润的同时,也可能面临巨大的收益损失风险。如果不加以有效的防范和规避,将会导致严重后果。特别是2000年美国加州电力危机的爆发,直接导致当地最大电力公司-太平洋电力与煤气公司提出破产保护,进一步表明了在电力交易市场实施风险管理的重要性。金融输电权作为一种特殊的电力期权,在帮助市场参与者规避阻塞电价风险方面发挥着重大作用,是市场实施风险管理的重要组成部分。
本文旨在为配电公司、发电商和用户等市场主体在分析交易中所存在风险的基础上采取适当的风险管理措施,主要从购售电策略、资产组合和金融输电权三个方面展开研究,创新成果和主要工作概况如下:
(1)以一致性风险指标CVaR衡量风险,提出一种考虑用户需求价格弹性的配电公司购售电最优策略,以期望售电利润最大化和购电风险最小化为目标,在优化购电结果的同时确定对用户的售电价格。所建立模型是一个随机规划问题,可以通过转化法求解。在此模型中,配电公司通过多种方式购电,如现货市场、远期合约和自备电厂等。由于考虑了售电侧用户的响应以及购电侧的现货价格波动,配电公司的购售电策略更贴近实际情况,为购电商实现利润最大化、实施购售电综合风险管理提供了一个新的思路。
(2)基于现代投资组合理论,以CVaR量化风险,采用均值-CVaR模型,以CVaR风险最小化为目标,对配电公司在多个市场的购电分配问题进行研究。运用数学理论,将模型转化为线性规划问题进行求解。变换不同的成本空间,分析了其对有效前沿曲线的影响。所得结果与均值-方差模型作比较,证实了模型的有效性,该模型可使配电公司在满足一定成本约束前提下实现风险最小化。
(3)在金融输电权交易方面,以拍卖理论为基础,提出能够同时发布金融输电权FTR和关口输电权FGR、且考虑市场参与者实际风险对冲效果的新型联合输电权拍卖模型。在传统FTR拍卖的基础上,增加了发布FGR的功能,以拍卖总收益最大为目标,加入对冲比约束,建立了联合拍卖模型,分析了对冲比约束对参与者市场力抑制的效果,以及各参与者报价行为对FTR和FGR分配的影响。该模型为将来跨国电力市场可能实行的混合输电权模式奠定了理论基础,为多种输电权交易提供了新的途径。
(4)针对我国区域电力市场的实际情况,在总结国际主要FTR市场经验和教训的基础上,提出未来区域FTR市场的总体框架,论证了FTR市场引入的准备工作,设计了市场实施路线、市场力监管措施,以及实施细则等。在FTR市场结算上提出了由第三方代为结算的新方法,拍卖收益分配上提出取消拍卖收益权、实行直接分配的措施。通过算例模拟参与者在FTR拍卖市场的竞价行为,计算了月度拍卖的结果。该框架完全以区域电力市场的实情为基础,吸取了国外成熟市场的有益经验,为中国区域电力市场引进金融输电权交易提供了理论准备,具有重要的现实意义。