基于POOL模式的中长期电力合约交易策略及风险建模
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摘要
世界范围的电力工业市场化运营为市场参与者带来了前所未有的风险，中长期电力合约，包括结合期权交易思想的中长期合约，在电力工业市场化运营下将是一种有效的风险管理工具和交易手段。本文主要研究了基于电力联营体(POOL)模式的中长期电力合约的交易策略和风险建模问题。在参阅国内外研究成果的基础上，首先分析和比较了电力工业市场化运营模式，接着讨论了在市场开放的初级阶段即单边开放阶段，在电力合约不可随意买卖的情况下，发电公司或独力电厂Independent Power Provider(IPP)应制定多少份额的电力合约才能使其风险最小、利润稳定这一问题。接下来进一步研究了在中长期电力合约可以转让的情况下，在双边开放阶段，IPP如何决策每一交易时段的最优电量。首次建立了IPP在电力合约到期交货前进行买卖交易的一种策略及其数学模型，并基Matlab6.1进行了算例分析。考虑到我国部分地区在一定时期内的供电还属于电力公司垄断局面，电价将主要由电力公司的短期边际发电成本决定，同时也为避免实时现货电价风险建模的复杂性，第五章首先基于电力公司边际发电成本的不确定性建立了IPP与电力公司之间的中长期电力合约模型，结合期权定价思想，以独力电厂单位电量期望报酬最大为目标函数，给出了电厂与电力公司之间的合约电价及中断电价的确定方法。对电力用户侧也用同样的方法进行了分析和建模。对模型中计入电力用户用电需求不确定性的情况也进行了讨论，并且给予电力用户购电量多退少补的权利。采用Matlab6.1的算例分析说明了所建模型的合理性及其特性和功能。
The worldwide restructuring and deregulation of electric power industry has led to an active electricity market with much more risks to market participants that they did not have to face during the regulated era. Forward contracts and optional forward contracts have become effective tools for risk management and bilateral transaction in electricity markets. Risk modelling of electric forward contracts and strategies of electric contracts transaction under power market based on POOL operation are mainly studied in this paper. In primary stage of electricity market, the issue of how to assign the volume of electric forward contracts for IPP in order to gain the minimum risk and stable profits with condition of electric contracts, which cannot be freely sold or bought, is discussed firstly after comparing electricity market different structures. Then it presents a solution to optimise volume of electric contracts under condition of contracts can be sold or bought freely. Purchaser's strategies of transaction in
each spot scheduling under the same condition is given. A numerical example based on Matlab shows efficiency of the proposed approach. The thesis focuses on theoretical studies of risk modelling of forward contracts in chapters. The case of electricity in our country is that there are still some areas with power market oligopoly by local utilities and the electric price is determined by marginal cost of generation, so modelling marginal cost of power generation uncertainty in electricity forward contracts between IPP and utilities as well as consumers and utilities are designed. The method of pricing with option ideas for interruptible electric power is discussed between IPPs and utilities considering maximization profits of IPP as target function. The approach is used for analysing between consumers and utilities. Then modelling consumer's demand uncertainty in electricity forward contracts is developed. A detailed calculation example based on Matlab is given to show the model applicable.
The worldwide restructuring and deregulation of electric power industry has led to an active electricity market with much more risks to market participants that they did not have to face during the regulated era. Forward contracts and optional forward contracts have become effective tools for risk management and bilateral transaction in electricity markets. Risk modelling of electric forward contracts and strategies of electric contracts transaction under power market based on POOL operation are mainly studied in this paper. In primary stage of electricity market, the issue of how to assign the volume of electric forward contracts for IPP in order to gain the minimum risk and stable profits with condition of electric contracts, which cannot be freely sold or bought, is discussed firstly after comparing electricity market different structures. Then it presents a solution to optimise volume of electric contracts under condition of contracts can be sold or bought freely. Purchaser's strategies of transaction in
each spot scheduling under the same condition is given. A numerical example based on Matlab shows efficiency of the proposed approach. The thesis focuses on theoretical studies of risk modelling of forward contracts in chapters. The case of electricity in our country is that there are still some areas with power market oligopoly by local utilities and the electric price is determined by marginal cost of generation, so modelling marginal cost of power generation uncertainty in electricity forward contracts between IPP and utilities as well as consumers and utilities are designed. The method of pricing with option ideas for interruptible electric power is discussed between IPPs and utilities considering maximization profits of IPP as target function. The approach is used for analysing between consumers and utilities. Then modelling consumer's demand uncertainty in electricity forward contracts is developed. A detailed calculation example based on Matlab is given to show the model applicable.
引文
1 言茂松，李玉平，辛洁晴，李晓刚．从加州电力危机看稳健的当量电价体系．电网技术，2001，25(6)：8～17
2 国家电力公司．发电侧电力市场运行规则框架(讨论稿)(第四次修改)．2000
3 赵遵廉．电力市场运营系统．北京：中国电力出版社，2000
4 白晓民等．互联电网商业化运营(一)——电能交易的几个基本问题．电网技术，1998，22(2)：60～63
5 于尔铿，韩放，谢开，曹肪．电力市场．北京：中国电力出版社，1998
6 曾鸣．电力市场理论及应用．北京：中国电力出版社，2000
7 熊信银，吴耀武．遗传算法及其在电力系统中的应用．武汉：华中科技大学出版社，2002
8 尚金成，黄永皓，夏清．电力市场理论研究与应用．北京：中国电力出版社，2002
9 方军，张平，卢强．输电阻塞管理的新方法评述(一)．电网技术，2001，25(7)：4～8
10 张平，方军，卢强．输电阻塞管理的新方法评述(二)．电网技术，2001，25(9)：16～20
11 Roger Bjorgan, Haili song, Chen-ching Liu, Robert Dahlgren. Pricing Flexible Electricity Contracts. IEEE Transactions on Power Systems, 2000, 15(2):477～482
12 Siddiqi S N. Project Valuation and Power Portfolio Management in competitive Market. IEEE Transaction on Power Systems, 2000, 15(1):116～121
13 Bjorgan R, Liu C C, Lawarree J. Financial Risk Management in a Competitive Market. IEEE Transaction on Power Systems, 1999, 14(4) :1285～1291
14 何大愚．浅析若干国外电力市场的失败和成功．电网技术，2001，25(9)：1～4
15 李玉平，言茂松．发电容量的持留激励和电力危机的预警．电力系统自动化，2002，26(22)：5～9
16 王宵雁，顾锦汶，宋燕敏，曹荣章，吴军．电力市场中的合同管理系统．电力系统自动化．2002，26(5)：13～15
17 王鹏，王民富，张粒子，贺仁睦．电力市场的合同结算系统．电网技术．2000，24(8)：27～30
18 王雁凌，张粒子．合同交易量和竞价交易量在日计划中的经济分配．电力系统自动化，2002，26(9)：45～48
19 赵学顺，黄民翔，韩祯祥．电力市场中风险规避问题的研究(一)．电力系统自动化．2001，25(7)：14～19
20 赵学顺，戴铁潮，黄民翔．电力市场中风险规避问题的研究(二)．电力系统自动化．2001，25(8)：16～19
21 张少华，李渝曾，王长军，言茂松．电力市场中的远期合同交易，电力系统自动化．2001，25(10)：6～10
22 Thomas W. Gedra. Optional Forward Contracts for Electric Power Markets. IEEE Transactions on Power Systems, 1994,9(4):1766～1773
23 王学军，刘建安，白起翔，罗强圣．电力市场营销学．北京：中国水利水电出版社，2000
24 电力市场新进展专家论坛．电力系统自动化，2002，26(16)：1～8
25 尚金成，黄永皓，夏清．电力市场理论研究与应用．北京：中国电力出版社，2002
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27 姬广坡．期货市场风险控制论．北京：中国财政经济出版社，2000
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29 张强．期货期权论．太原：山西经济出版社，1999
30 张奔，何大愚．电源规划与数学模型．北京：能源出版社，1989
31 汪志．独力电厂发电报价辅助决策系统．硕士学位论文．成都：四川大学，2000
32 戴彦，韩祯祥，篓为．浙江省电力市场竞价分析．电力系统自动化，2002，26(9)：26～29
33 翟海青，邰能灵．上海发电电力市场的运营模式，电力系统自动化，2002，26(21)：23～28
34 Thomas W. Gedra, Pravin P. Varaiya. Mark()ts and Pricing for interruptible Eletric Power. IEEE Transactions on Power Systems, 1993,8(1):122～128
35 Wen F S, David A K. Optional Bidding Strategies and Modeling of Imperfect Information among Competitive Generatiors. IEEE Transaction on Power Systems, 2001,16(1):15～21
36 周佃民，赖菲．电力系统负荷预测与电价预测．继电器，2000，28(10)：31～33
37 Mielczarski W, Michalik G. Open Electricity Markets in Australia:Contract and Spot Price. IEEE Transactions on Power Systems, 1999,19(2): 49～51
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43 R.C. Sullivan著.Power System Planning. 孙绍先译.北京:水利电力
出版社，1984
44陈桂明，戚红雨，潘伟．Matlab数量统计(6.x)．北京：科学技术出版社，2002
45施阳．Matlab语言精要及动态仿真工具Simulink．西安：西北工业大学出版社，1997
46李丽．独力电厂发电报价辅助决策系统．硕士学位论文．成都：四川大学，2000
47诸骏伟．电力系统分析(上册)．北京：中国电力出版社，1995
48夏道止．电力系统分析(下册)．北京：中国电力出版社，1995
49杨莳百．发电系统可靠性分析原理和方法．北京：水利电力出版社，1985
50王世祯．电网调度运行技术．沈阳：东北大学出版社，1997
51王锡凡．电力系统规划基础．北京：水利电力出版社，1994
52牛东晓，曹树华，赵磊，张文文．电力负荷预测技术及应用．北京：中国电力出版社，1998
53肖国泉，王春，张福伟．电力负荷预测．北京：中国电力出版社，2000
54王锡凡．电力系统优化规划．北京：水利电力出版社，1990
55大久保仁著．电力系统工程学．提兆旭译．北京：科学技术出版社，2001
56柳焯．最优化原理及其在电力系统中的应用．哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1988
57盛骤，谢式千，潘乘毅．概率论与数理统计．北京：高等教育出版社，1993
58于尔铿，周京阳，吴玉生．发电报价曲线研究．电力系统自动化，2001，25(2)：23～26
59于尔铿，周京阳，吴玉生．发电竞价算法(一)——排队法．电力系统自动化，2001，25(4)：16～19
60白晓民等．互联电网商业化运营(二)——电能分类输电服务和利益分配方法．电网技术，1998，22(3)：33～37
61白晓民等．互联电网商业化运营(三)——交易模拟系统与交易分析方法．电网技术，1998，22(4)：55～59
62汪峰，白晓民．面向电力市场交易计划算法研究．电网技术，2001，25
(8)：45～49
63赖菲，丁振华．电力市场结算方法与竞价原理研究．继电器，2002，30(6)：7～9
64马磊，房鑫炎，侯志俭．发电侧市场竞争策略的风险分析及决策模型．继电器，2001，29(12)：21～24
65马莉，文福拴，A．K．David．采用分段报价规则的竞价策略初探．电力系统自动化，2002，26(9)：16～19
66刘亚安，管晓宏．考虑风险因素的两个市场购电优化分配问题．电力系统自动化，2002，26(9)：41～44
67尚金成，黄永皓，张维存，刘洪杰，刘文茂．一种基于博弈论的发电商竞价策略模型与算法．电力系统自动化，2002，26(9)：12～15
68吴军，涂光瑜等．电力市场交易方式分析．电力系统自动化，2002，26(12)：24～27
69李德良，李建华，王锡凡．机组报价曲线的调整策略分析．电网技术，2002，26(11)：11～14
70黄莹，赵建国，张丽．电力市场竞价交易计划模型初探．电网技术，2002，26(11)：53～58
71翟桥柱，周佃民，管晓宏．发电竞价曲线的特性研究．电网技术，2002，26(12)：9～13
72雷兵，王秀丽，高瑛．独力发电商在日前市场的竞价策略分析．电力系统自动化，2002，26(24)：8～14
73赖菲，于尔铿，韩帧祥．电力交易算法研究与实现．电力系统自动化，2002，26(22)：16～21
74 D. Hansellman, B. Littlefield著. Mastering Matlab 6. 张航,黄攀译.北京:清华大学出版社, 2002
75 Hao S. A Study of Basic Bidding Strategy in Clearing Pricing Auctions. IEEE Transaction on Power Systems, 2000,15(3):975～980
76 Stothert A,Macleod I.Competitive Bidding as a Control Problem. IEEE Transaction on Power Systems, 2000,15(1):88～94
77 Guan Xiaohong, Ho Yu-Chi,Lai Fei. An Ordinal Optimization Based
Bidding Strategy for Electric Power Suppliers in the Daily Energy Market. IEEE Transaction on Power Systems, 2001,16(4):788～798
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51王锡凡．电力系统规划基础．北京：水利电力出版社，1994
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65马莉，文福拴，A．K．David．采用分段报价规则的竞价策略初探．电力系统自动化，2002，26(9)：16～19
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