（电力系统及其自动化专业论文）电力市场中长期电价金融风险研究.pdf

a b s t r a c t e 1 e c t r i cp o w e ri n d 咖i e sa r eu n d e 嗜o i n gr e s t r u c t 嘶n ga l lo v e rt 1 1 ew o f l d w h i l e t h ed e t a i l sd i f r c r ，m ee s s e n c ei so fo n ea c c o r dt h a ti si n t r o d u c t i o no fc o m d c t i t i o ni m o t h ec o n v e n t i o n me l e c t r i c 时g e n e r a t i o n s u p p l i e r s w i mt h ed e v e l 叩m go ft l 】e w o f l d w i d er e f o 玎no fe l e c t r i c j t ym 破e t ，n l ep a n i c i p a n t so fm em a f k e th a v eb e e n e n c o u n t e r i n gu n p r e c e d e m e dm a r k e tr i s k ，e s p e c i a l l yh u g ef i n a l l c i a lr i s ke v o k e db yt l e p r i c en u c t u a t i o n s t h e r c b y ，m ei s s u eo fe s 诅b l i s l l i n ga ne 施c t i v em e c h a n i s mt oa v o i d t 1 1 er i s ki nt l l ee l e c t r i c i t ym a r k e tn e e dt ob es t u d i e d8 n ds o l v e du r g e n t l ys oa st om a k e t h er e f o mf 雠h e rp r o c e e ds m o o m l y t h ep 印e rd e r i v e ss y s t e mp r i c ec 印踮i t yp e r c e n t 丘o mt h er e l a t i o nb e t w e e n p r i c c a 1 1 ds y s t e mc 印a c i t y 锄da n a l y z e so fn l ep 打c es p i k 协gp h e n o m e n o ni nz h c j i a l l g e l e c 砸c i 何t h er e s u hi n d i c a t e st h a tm ee l e c 仃i c i 锣g e n e m t i o ns u p p l i e r s r c l e v a n tt a c t i c ， w h i c hi sm a d ea c c o r d i n gt ot h ep o 哪si i l l l e r e n tc h 盯a c t e r i s t i ct l l a ti si m p o s s i b l et o d e p o s i to n al a 唱es c a l ea 1 1 d 也er e q u i r 锄e n to fm es y s t 咖t l l a ti s l ep o 、v e ri ns y s t e m s h o u l db ek e p tb a l a n c e ，也ep h 雠o m e n o no f 研c es p i k i n gc m e r g e s t oa v o i d 恤m e d i 啪a n dl o n g - t e r i ne l e 咖c 蚵砸c ef m 锄c i a lr i s k ，血ep a p c rl l a s m 廿o d u c e d 伍em e d i 啪趾dl o n g t e m lc o n t r a c t 订a d e ss u c h 船e l e c m c i 锣f o r w a r d c o n 妇c t s ，e l e c 锕c “yc o m r a c tf o rd i f r e r e n c e s 柚de l e c 伍c i t y 如t u r e s a c c o r d i n gt ot h ep r e s e n ts i t u a t i o nt h ep 印e rp r 叩o s e s 也ef o r v ，a r do p t i o f l sm o d e l w h i c hi sb a s e do nt h ef o m r a r dc o n t m c t s ，a n da n a l y s e ss o n l e 抛c t i v et r a d i n g s t r a t e g i e si i l v o l v i n gm ef o m ，卸mo p 石o n si nd “l _ t h ec o n c l u s i o nm a k e sc l e 盯t h a tm e v a r i o l l s 廿a d es t r a t e 西e so ff o 】眦u l do p t i o n 、v i l ln o to n l yb r i n gm u c hm o r ep r o 丘to r1 0 s s c o m b i n 砒i o n ，b u t 、析l lb eb e t 嘧f o r 也e 订a d e 锄ds p o tp r i c e na l s or e d u c e s l em a r k e t r i s kp r o d u c e db yl l l l c e n a mf h c t o r ss u c ha s 埘c e 锄dl o a d f u m l e 瑚o r ei ti sg o o da t i m p r o v i n g 也ec 1 1a _ b i l i t ya n ds 缸_ e n g m e l l i n gt l l eg t a b i l i z a t i o no f p r i c e k e yw o r d s ；e l e c t r i c 时m 盯k c t ；f i n a n c i a lr i s k ；p r i c es p i k i n g ；b i ( 1 d i n gs t r a t e g y ； f o n a r dc o n t r a c t s ；c o n 仃a c tf o rd i 疏r c n c e s ；p r i c ei n s u r a i l c e ； e l e c t r i c i t yf i i n l r e s ；v a r ；f o r w a r do p t i o n s u 浙江大学硕士学位论文 第一章引言 随着世界范围内的电力工业结构重组和解除管制的进一步深化，电力市场化 改革给市场的各个参与主体带来了前所未有的市场风险 ”。本章首先从电力市场 的发展脉络出发，对电力市场的本质、特质以及各种模式进行了详细介绍。然后， 通过对加州电力危机的分析，对电力市场中的电价金融风险及其规避方法进行了 简要的介绍和分析。 1 1 发展中的电力市场b 删 1 1 1 世界电力市场发展脉络 2 0 世纪九十年代，电力行业天然垄断的概念已在某种程度上得到部分消除， 开始注入竞争性力量，世界电力工业体制改革浪潮开始席卷全球，二十多个国家 和地区解冻电力行业的垄断局面。改革的先锋是新自由主义经济理论为导向的英 国，继而波及欧洲、北美、南美、澳洲和亚洲一些国家和地区，形成了一场电力 工业改革的国际潮流。其发展脉络如图卜1 ： 英国 美国 加卅l 中国 1 9 8 7 年1 9 9 0 年2 0 0 1 年 电力私有化改革电力库运营 1 9 9 2 年 英国新电力市场 1 9 9 6 年1 9 9 8 年2 0 0 0 年 9 8 5 年 美国 能源 法令 解除 电力 管制 电力 市场 运营 加州 电力 危机 1 9 9 5 年1 9 9 7 年2 0 0 0 年2 0 0 2 年2 0 0 4 年 模拟国家电力电力 东北 电力电力 市场体制区域 市场 公司运营改革 电力 市场 运营 集资 办电 图l - l电力市场的发展脉络 2 0 0 5 年份 浙江大学硕士学位论文 美国佛罗里达电力联合集团( f l o r i d ae 1 e c t r i cp o w e rc o o r d i n a t i o ng r o u d ， f c g ) 的形成是电力市场的自然发展过程。f c g 从2 0 世纪4 0 年代的紧急功率 交换阶段开始，到后来的联合运行和经济功率交换，一直到7 0 年代完善的电力 经纪人系统，逐渐形成了世界上最早的电力市场。这属于电力市场的自然发育模 式。 英国的电力市场化改革始于撒切尔时代，撒切尔夫人坚信“市场万能”，减 少政府对经济的直接于预，廉价出售政府拥有的企业，进行了一系列国有行业私 有化改革，并于1 9 8 8 年2 月发表了电力市场民营化白皮书，拉开了电力市 场化改革的序幕。其突出特点是将电力系统的发、输、配、售电分离，分别对其 采取不同的管理方式。其指导思想是：电力行业发电与销售可以更多地引入竞争 机制，而电力行业的输配电环节被认为是“天然垄断”，因此对发电和销售的限 制逐渐予以取消，对输配电的管制仍将继续保留。这属于电力市场体制改革模式。 澳大利亚的电力市场由现货交易、短期期货交易和长期差价合同三部分组 成。其中现货交易要求所有符合要求的发电商必须通过现货市场竞价卖电，该价 格由每半小时的供需平衡决定；短期期货交易主要是买方用以减少由于意外而引 起现货价格突涨的风险；长期差价合同是电力市场交易中的一个选项，用以规避 现货市场的电价风险，使参与双方在交易中免受现货价格波动的风险。 挪威于1 9 9 1 年建立竞争性电力市场，瑞典、芬兰和丹麦随后加入，并于1 9 9 3 年成立世界上第一个竞争性的跨国电力市场北欧电力市场( n o r d p 0 0 1 ) 。北 欧电力市场主要由现货市场( e l s p o t ) 、期货市场( e l t e h l l i n ) 、期权市场( e 1 0 p d o n ) 和平衡市场( e l b a s & r e g u l a t i n gp o 、v e rm a r k e t ) 组成，其中正规期货和期权市场 是其特点。 其它国家吸取英国经验较多，如日本是先开放发电市场，鼓励独立发电商参 加投标；而阿根廷和智利等国则同时开放发电市场和用户市场。 在各国电力市场化改革的案例中，美国加州电力市场化改革是电力体制改革 中比较激进的案例。1 9 9 2 年，美国通过了能源政策法令，强调引入电力批发市 场竞争机制。1 9 9 6 年春，美国联邦能源管制委员会颁布了两条法律，被称为第 8 8 8 及8 8 9 条法令，规定了电力批发市场交易的具体细节及要求，确立了一个及 时透明的交易体制。1 9 9 6 年8 月，加州立法机构通过了第1 8 9 0 号议案，批准同 浙江大学硕士学位论文 意了“关于建立新市场结构的提议”，标志着加州电力解除管制。根据1 8 9 0 号议 案，加州公用事业委员会于1 9 9 7 年公布了执行条例，确立了实行竞争机制的步 骤；取消了用户分阶段而实行同步进入新的市场。1 9 9 8 年3 月，主要以现货市 场为主的加州电力市场开始运营。2 0 0 0 年夏季开始，加州能源紧张逐渐严重， 爆发了空前的电力危机。致使当地两家最大的电力公司太平洋煤气及电力公司 ( p g e ) 和南加州爱迪生公司( s c e ) 负债累累，入不敷出，出现高达1 3 0 亿 美元的巨额损失，濒临破产边缘。加州电力危机的爆发使人们开始关注电力市场 中的金融风险管理。 1 1 2 中国电力市场的发展 我国的电力市场化改革有着良好的基础。首先，近十年来我国经济增长迅速， 带动电力工业取得了超常规发展，每年新增装机容量超过1 0 0 0 万千瓦，“十五” 期末( 2 0 0 5 年) 全国发电装机总容量将达到4 - 3 亿千瓦，电力市场发展前景广 阔；其次，各级电网建设有了长足发展，已基本形成与电源布局相适应的现代化 区域电网结构，为实现更大范围的资源优化配置和建设竞争有序、规范开放的市 场体系奠定了物质基础；第三，伴随着电力工业基础设施的建设，集资办电政策 吸引了各方力量，已形成电源投资主体多元化的格局，电力企业产权结构比较清 晰，组织形式比较规范，为引入竞争机制提供了必要的体制条件；第四，在美国 等西方国家，各种权力结构特别是电网产权结构复杂【5 。，由此引起的电磁环网交 错( l 0 0 pf l o w ) ，输电服务等等问题使得市场改革难以达到预期目标，而我国权 力结构特别是电网产权结构简单得多。 正是由于有了这些基本的客观条件，我国的电力市场化改革才得以顺利推 进。1 9 9 7 年1 月，国家电力公司成立，电力体制改革开始进入实施阶段。1 9 9 7 年1 1 月，国家电力公司正式启动内部模拟电力市场。1 9 9 8 年下半年，政府正式 启动电力市场的推进工作，先后批准六省、市( 山东、上海、浙江、辽宁、吉林、 黑龙江) 为“厂网分开，竞价上网”的试点单位。2 0 0 0 年，六省、市电力市场 正式运行。 各试点电力市场的运行，为进一步开展区域电力市场建设积累了宝贵的经 验。为进一步深化改革，2 0 0 2 年3 月，国务院印发电力体制改革方案( 国发 2 0 0 2 5 号) 6 】，对新一轮的电力改革进行了整体部署，明确新一轮改革的总体 浙江大学硕士学位论文 目标是：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，推进全国联网，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。“十五”期间的改革任务是：实施“厂网 分开”，重组发电和电网企业；打破省间壁垒，建立区域电力市场；制定发电排 放的环保折价标准，形成激励清洁电源发展的新机制；设立国家电力监管委员会， 向区域电网公司派驻分支机构。2 0 0 2 年1 2 月2 9 日，电力行业新组建的1 1 家公 司和电力监管委员会在北京挂牌成立。根据国务院批准的发电资产重组划分方 案，这1 1 家公司分别为2 家电网公司，5 家发电集团公司和4 家辅业集团公司。 2 0 0 4 年1 月1 5 日，我国首家区域电力市场东北区域电力市场模拟运行在沈 阳正式启动。发电资产的重组和挂牌成立，以及区域电力市场的试运行，标志着 我国的电力市场化改革进入了新的发展阶段。 1 2 电力市场的基本概念与模式分析【4 l 1 2 1 电力市场的本质与特征 电力市场是指电力商品交易的总和，是电力的买方和卖方相互作用以决定其 电价和电量的过程，包括市场主体、市场价格、市场规则和市场交易等一系列相 关问题。即：电力市场是采用经济等手段，本着公平竞争、自愿互利的原则，对 电力系统中发电、输电、配电、售电等各环节成员组织协调运行的管理机制和执 行系统的总和。因此，电力市场既是一种管理机制，又是体现这种管理机制的执 行系统，包括交易场所、计量系统、计算机系统和通信系统等。同时，由于电力 系统自身的特殊性，存在着市场需求缺乏弹性，电能无法大规模有效储存( 而且 没有合适的替代品) ，合同路径与潮流路径不一致( 点对点传输无法实现) 等诸 多外部特性，使得电力市场与一般的商品市场存在着很大的不同，具有开发性、 竞争性、网络性和协调性四大基本特征。 1 2 2 电力市场的目标模式 打破垄断，引入竞争，提高效率，降低成本，健全电价形成机制，优化资源 配置，提供优质服务，促进电力工业可持续发展，是电力市场化改革的总体目标。 电力市场化改革作为一次制度创新，它不仅打破了系统中各集团原有的利益格 4 浙江大学硕士学位论文 局，更使原本的垄断市场转变为竞争的电力市场。因此，在改革实旗的过程中各 利益集团都有以自己的期望为准则的改革目标。这些目标包括： 消费者希望降低电价，提高服务质量和安全稳定供电； 电力公司希望获得发展和采用新技术； 政府希望实施全国性的能源政策和与经济发展相适应的电力工业可持续 发展策略； 投资者希望获得公平的回报； 燃料供应商希望保护其市场和投资； 环境保护组织希望减少电力行业对环境的污染。 因此，为使电力市场化改革顺利的实施，政府就必须综合考虑和平衡各方的 利益，并根据社会、经济不同的发展阶段和电力技术的综合发展水平，使得电力 市场改革的目标在不同的时期有所侧重。 各国电力工业从垂直一体化垄断经营模式开始，正在向全方位竞争的电力市 场模式转变。这种转变是一个复杂和渐进的过程，可用电力市场经营模式发展的 三个阶段来描述，即单一购买者阶段( s i n 9 1 eb u y e r ) 、电力批发阶段( w h o l es a l e ) 和零售竞争阶段( r e t a i lc o m p e t i t i o n ) 。零售竞争是电力市场的最高级模式，目 前世界上还没有真正意义上达到零售竞争阶段的电力市场。 阶段零： 垂直垄断 发电 输电 配电 售电 = 二： 阶段i ： 单一购买 f 发电 豳 输电 配电 售电 阶段i i ： 批发竞争 图1 2 电力市场目标模式的进化 阶段i i i ： 零售竞争 浙江大学硕士学位论文 1 2 3 电力市场的交易模式 目前世界各国的电力市场交易模式主要可分为两个基本类型：联营( p 0 0 1 ) 模式和双边交易模式( b i l a t e r a ln a d e sm o d e l ) 。从这两种基本模式可以派生出 p + b 模式( 即：联营模式和双边交易模式的有机结合模式) 和多边交易模式。 l - 2 3 1 电力联营体( p 0 0 1 ) 模式 电力联营体( p 0 0 1 ) 模型也叫总量市场化模型。它为电力商品交换提供了 个自由竞争的场所。在这种模式下，一切电力交易必须在p o o l 内进行，同时， 允许参与者签订纯金融性差价合同，以降低市场风险。在p 0 0 1 模式中，整个电 力系统被划分为发电、输电、供电环节。竞争在发电侧和供电侧分别展开( 电力 市场改革初期也可能只开放发电侧市场的竞争) 。同时，输电网必须向所有用户 开放，保证所有用户都能自由参与。p o o l 负责输电网的统一管理，并确定系统电 价和实现输电交易。联营体市场上的电价变化直接反映出电力供求关系的变化， 发、配电公司为了保证电价的稳定可以同p 0 0 l 签订避险合同。 联营体市场的结构如图卜3 所示，发电商卖电、配电商买电都必须通过电力 联营体。其中，图卜3 ( a ) 为只开放发电侧市场竞争的联营体模式；图卜3 ( b ) 的 联营体模式不仅开放了发电侧市场的竞争，同时也开放了供电侧的市场竞争，允 许用户选择供电商。智利、阿根廷、美国p j m 电力市场以及澳大利亚的v i c t 耐a 电力市场都采用了这种市场模式。 坩 圃 讯ol 配电公司庆用户 oj 用户 = 今能量交易流向_ 能量物理流向- - 卜计划协调 图卜3p o o l 的市场结构模型 6 浙江大学硕士学位论文 1 2 3 2 双边交易模式 双边交易模式也叫非管制型电力联营体( p 0 0 1 ) 模型或净量市场化模型， 般不单独存在，而是与p o o l 模式并存，且双边交易市场占的份额较大。因此， 准确的讲，目前实际应用的双边交易模式都应该称为p + b 模式，如图卜4 所示。 ：= 能量交易流向_ 能量物理流向- i 计划怫调 图卜4p o o l + 双边交易的市场结构模型 在这种模式下，p o o l 外：双边合同市场和期货市场；p o o l 内：小时市场、 日前市场和平衡市场。 双边交易模式同p o o l 模式的重要区别在于，该模式下输电系统被分为“市 场”和“安全运行”两部分。其中，“市场”部分由多个独立的能量市场组成， 包括由p o 、e re x c h a l l g e ( p x ) 主持的p o o l 市场、由计划协调员s c h e d u l i n g c o o r d i na _ c o r ( s c ) 主持的双边市场：在“安全运行”部分，由i s o 负责调度运 行职能，保证系统的安全可靠运行，同时还负责辅助服务市场的运行，并制定输 电价格和辅助服务价格。与p o o l 模式相比，双边交易模式下的竞争更充分。加 州电力市场是这种模型的典型代表，另外挪威、瑞典和新西兰的电力市场也可以 归入此类。 1 2 3 3 多边交易模式 多边交易是在双边交易模式的基础上发展起来的一种更为广泛的、基于分布 式协调的市场模式，可以看作是双边交易模式和p o o l 模式的组合，如图卜5 所 浙江大学硕士学位论文 示。它是由经纪人安排，有两方以上参与者达成合同的交易。 能量交易流向_ 能量物理疏向- - 卜计划协调 图卜5 双边多边交易的市场结构模型 在多边交易模式中完全不存在p o o l 市场或p x 机构，由s c 负责能量市场的 管理。i s o 的功能仅限于维护运行和监测系统安全，在系统安全不受到威胁的情 况下并不干涉能量市场的结算。因此，多边市场上的经济性和安全性是分开决策 的，发电公司和配电公司或大用户按照经济性原则制定供需计划，i s 0 负责系统 的安全决策，传统的集中调度功能被设计到信息结构之中。 多边市场的特点是竞争更加自由、充分，能为市场参与者带来新的商机，它 作为双边交易的高级形式，从理论上讲是比较完美，但只适用于充分竞争的市场 环境。 1 2 4 电力市场的竞价模式 本节将简要介绍三种主要的电力市场竞价模式。 1 2 4 1 限量竞争模式 限量竞争模式就是上网电量的一部分由购电合同包销，价格仍执行政府批准 的上网电价；其余部分电量由发电公司报价，实行竞价上网。限量竞争模式又分 为两种： 夺 余量竞争模式：制定计划合同电量，机组通过报价竞争剩余负荷。上海 电力市场采用这种竞价模式。 浙江大学硕士学位论文 夺 差价合约竞争模式：机组竞价上网发电，竞争所得的电量分解为合约电 量和竞价电量两部分。浙江电力市场采用这种竞价模式。 1 2 4 2 限价竞争模式 限价竞争是有限竞争的一种方式。在电力市场建立初期，为解决好新老电厂、 还本付息的电价差异，减少市场初期各发电企业在收益上的风险，又不失竞争的 环境，限价竞争是一种可供选择的模式。 夺 最高、最低限价：对上网电价的绝对值进行限制，防止电价失控。分为 统一限价( 竞争空间加大，综合上网电价上升) 和分组限价( 按照燃料 类型或还贷任务分组限价，可降低综合上网电价) 。 夺 最高、最低涨跌幅度限制：对电价的变化速度、变化范围进行限制。但 在电力供应长期紧张或富裕时，作用不大。 夺 两种限价方式的协调：最大涨跌幅度限制的限价模式是一种有效的联动 机制，限制价格波动幅度和速度；最高、最低价格限制价格的波动范围； 在需要限价的环境中两种限价方式可协调使用。 1 2 4 3 基于两部制电价的竞价模式 两部制电价模式，即把电厂的电价分为容量电价和电量电价两部分。其中容 量电价不参与竞争，按机组可用率和容量成本支付，即反映电厂的固定费用；电 量电价在市场的竞争中产生，反映变动费用，即为实际发电的增量成本。它解决 了目前电力市场由于在不同历史时期的发展过程中由于各方面原因而造成的电 力成本差异。该模式的优点是：理论上比较公平，实现了市场的适度竞争；主要 问题是：与单一制电价相比，两部制电价实施的技术难度较大。 1 3 电力市场中的电价金融风险 1 3 1 美国加州电力危机的风险分析1 7 8 l 1 3 1 1 加州电力市场危机表现 美国加利福尼亚州( 简称加州) 是美国经济最发达，高科技产业最集中，人 口最多的州，其发电总量占美国总发电量的7 ，始于1 9 9 6 年的加州电力市场改 革模式曾被视为解除电力管制最彻底、最为成功的典范。 9 浙江大学硕士学位论文 但从2 0 0 0 年6 月开始，随着加州用电需求的强劲增长，电力供应出现供不 应求，现货价格飚升，从扛3 美分瓜w _ h 左右上涨，电价最高曾到过4 0 0 美元 服w - h 左右，上涨了近百倍，并且居高不下，加州当地两家最大的电力公司太平 洋煤气及电力公司( p g e ) 和南加州爱迪生公司( s c e ) ，在购买价格居高不 下和销售电价被冻结的情况下，负债累累，入不敷出，到2 0 0 1 年1 月中下旬， 累计负债1 3 0 多亿美元，2 0 0 1 年4 月6 日，p g e 公司向法院提出破产申请， 成为美国有史以来最大的一宗公用事业申请破产案。同时，加州州长宣布，该州 只拥有每天电力需求的4 5 ，加州电力公司不得不进行强制性的分区轮流停电， 使旧金山1 0 0 多万人无电可用，这也是美国二战以来首次出现电力供应中断。 1 3 1 2 加州电力市场危机产生的原因 加州电力危机的产生，从表面上看似乎是因为该市场中负荷强劲的增长、发 电容量的不足以及天然气价格大幅上涨。但是，通过仔细分析可知加卅i 电力危机 的产生有着更深层次的原因。首先，加州电力市场未建立合约市场。早在1 9 9 9 年，南加州爱迪生公司曾要求加州公用事业管理委员会批准与一些发电公司的长 期合同，以规避现货市场价格风险，保证购入价格的相对平衡，但加州公用事业 管理委员会以有损公平竞争为由驳回申请。这是加州电力危机的根本主要原因之 一。其次，该市场末形成发电侧和用户侧的联动机制。加州放松管制后居民用电 电价下调1 0 ，并把太平洋煤气及电力公司和南加州爱迪生公司的大部分用户电 价冻结在1 9 9 6 年的水平，2 0 0 0 年夏天加州现货市场电价大幅上涨后，两家公司 以加州自发电不足，需要向州外进口大量高价电力为理由，向公用事业管理委员 会提出电费涨价要求，而公用事业管理委员会以1 9 9 6 年通过的法律为依据驳回 两公司的要求，导致两公司不得不亏损经营，直至发生电力危机。第三，加州电 力市场存在严重的市场垄断行为。依据加州州长戴维斯的观点，发生在加州的电 力危机某种程度上是大批发电公司漫天要价所致，发电公司之间存在着“君子协 定”，制造人为的电力不足的假象，从而致使电力现货价格上涨。如有的发电公 司在负荷高峰期间以机组检修为由拒绝发电，趁机抬高电价。第四，电力市场的 建设和市场规则的设计要考虑到各种可能的情况。在电力供大于求时建立的电力 市场，往往对缺电的情况考虑不周。第五，加州电力市场没有统一的电网管理机 构。所有的改革都得在各个电力公司之间协商，难度很大。美国同行非常羡慕包 l o 浙江大学硕士学位论文 括中国在内的亚洲和欧洲等具有统一电网管理机构的国家，可以在改革中总揽全 局，避免许多不必要的失误。 1 3 2 电力市场中的电价金融风险及规避方法 电价作为电力市场的支点，是电力工业市场化改革的核心。电价强烈的波动 性正是其区别于其它市场价格波动的最主要特点，它使市场的参与者面临着巨大 的金融风险。特别是在发电侧单边开放的电力市场运营中，电价强烈的波动和尖 峰特性将使作为单一购买者的电力公司面临巨大的电价风险，如果不有效的加以 防范和规避，将会带来灾难性的后果。2 0 0 1 年加州电力市场的失败是一个很好 的例子，它直接导致了当地两家最大电力公司太平洋煤气及电力公司( p g e ) 和南加州爱迪生公司( s c e ) 负债累累，入不敷出，出现高达1 3 0 亿美元的巨额 损失，濒临破产边缘m l 。 因此，如何有效的规避和防范电力市场中由于电价高度波动所引起的金融风 险成为当前电力市场运营中的重要问题。目前，各国电力市场采用的方法是在现 货市场的基础上建立相应的远期市场，即进行电力市场的中长期合约及其衍生市 场的交易p 。5 1 。例如：英国电力市场主要包括长期市场：一年或更长，中期 市场：提前一天至一年，短期市场：日前市场关闭至交易时段前4 小时，实 时市场：市场关闭至交易时段结束，并在中长期合同市场建立的基础上进行其衍 生交易市场，如电力期货交易市场( e 1 e c m c i t yf u t l 鹏sm a r l 缸) 、电力期权交易市 场( e l e c 仃i c i t yo p t i o l l sm a r l t ) 等；美国电力系统中不但存在电力双边交易，还 存在电力批发交易和电力期货交易；澳大利亚的电力合约市场则主要由现货交 易、短期期货交易和长期差价合约3 个主要交易方式组成；北欧电力市场成立于 1 9 9 3 年，是世界上第一个跨国的电力市场，其主要由期货市场、期权市场、现 货市场和平衡市场组成，其中正规的期货和期权市场是其特点。 电能不能进行大规模的有效储存是导致电价出现强烈波动和尖峰特性的主 要原因之一，而电力在远期市场中的交易正是将电能进行了“虚拟”的储存，也 即为市场参与者提供了类似于其他可储存商品的某种事前保护。目前远期市场的 交易方式主要包括远期合约交易、差价合约交易、期货合约交易和期权合约交易 等【1 6 】。 浙江大学硕士学位论文 1 4 本文所做的工作 电力工业作为国民经济的基础产业，其改革牵涉国计民生。然而随着改革的 不断深入，电力市场化改革给市场中各方参与者带来了前所未有的金融风险。如 何在竞争的电力市场中建立有效的风险规避和防范机制，已成为当前电力市场化 改革中迫切需要研究和解决的课题。 本文首先从电力系统自身的特殊性出发，对电力市场中的价格飞升现象进行 了详细的分析和研究。分析结果表明：众多发电商利用电能不可大规模有效存储 的固有特性和系统要求供需实时平衡的特性，采取相应的报价策略是导致电力市 场中价格飞升的根本原因。 然后，针对电力市场中各参与者所面临的中长期电价金融风险，本文就如何 利用电力远期合约、电力差价合约和电力期货合约等中长期合约交易进行电价金 融风险的规避作了详细的分析和介绍。 最后，结合我国当前电力市场化改革的实际情况，本文创新提出了“电力远 期期权合约模型”，并给出了算例分析。这是一种将根本思想建立于期权交易思 想基础之上的合约模型，它将电力远期合约( 而非电能本身) 直接作为期权合约 的标的物在电力期权市场中进行自由的交易。利用期权交易中众多的交易策略， 电力远期期权合约交易不仅能为合约双方提供更为丰富的收益组合，提高其对交 易的可控性，而且能很好的分散电力市场中由于电价、负荷等众多不确定性因素 所产生的电价风险，有利于电价的平稳和电力市场的稳定运营。 浙江大学硕士学位论文 第二章电力市场中的价格飞升分析 2 1 电力市场中的电价飞升现象 电价作为电力工业市场化改革的核心，在市场中起着配置资源、调节供需关 系的作用。经典经济学理论认为，一个完全竞争的市场将会使生产商的报价趋于 其产品的边际成本。在这个理论下，电价的飞升现象似乎只会在有效供应不足时 才会发生。但事实上，在电力市场的运营中这个理论并没有被很好的遵循，甚至 在电力的有效供应充足的情况下都发生了电价的飞升现象，给发电商带来了巨大 的超额利润【1 7 】。 目前，对电价飞升机理的研究已经引起了大家的注意，但对电价飞升现象的 本质很少有过清楚的分析。文献 1 8 对电力市场中的博弈和价格飞升之间的关系 进行了分析，认为在同一时段众多发电商采用相类似的博弈策略是导致电价飞升 的主要原因。文献 1 9 2 2 对发电商市场力与电价飞升之间的关系进行了分析， 认为当市场中存在具有较大市场力的发电商，并同时行使其市场力时将导致电价 的飞升。文献 2 3 ， 2 4 认为即使在正常环境下市场中不存在具有较大市场力的 发电商，但是当系统存在如网络传输限制等约束时，地域性的市场力可抬高电价， 并导致电价的飞升。文献 2 5 通过对发电商采用持留电量或改变竟标曲线策略而 导致电价飞升的情况进行了分析和仿真，认为通过管制可以平抑市场电价，但没 有给出具体建议。本章将以电价的形成机制为根本，从电价与系统容量之间的关 系出发，来分析电价飞升的根本原因。 为此，需要分析市场中各时段的电价与系统竞价容量之间的关系。为便于说 明，我们选择电价与系统竞价机组可用剩余容量百分比来进行分析。其中电价选 择各时段内某一百分比下所对应的多组电价和负荷按电量加权平均所求得的平 均清算电价；系统竞价机组可用剩余容量百分比为系统中竞价机组可用剩余容量 占竞价机组可用容量的百分比。即： 系统竞价机组可用剩余容量百分比= 童篓罢襄詈：雾篝擎，o o ( 2 1 ) 由此得到电价与系统竞价机组可用剩余容量百分比之间的关系。 浙江大学硕士学位论文 以浙江电力市场为例，取2 0 0 1 年3 月2 5 日2 0 0 2 年9 月2 8 日浙江电力市 场的1 0 分钟电价数据为样本区间，统计可得到电价与系统竞价机组可用剩余容 量百分比之间的关系曲线如图2 1 所示： 矗品( ￥m w h ) 、p u 、晰 寻o o 一一、 6 0 0 l 5 0 0 - j ? 4 0 0 3 0 0 皇0 0 、? ? 一二 t o e 、，mp a c e n t i 一2 0一1 00l o 2 03 u4 ub u6 uf u 图2 一l1 0 分钟电价与系统竞价机组可用剩余容量百分比关系曲线 由图1 可知，电价随着系统可用剩余容量的减少而不断上升，并在系统竞价 机组可用剩余容量百分比约为8 时出现了电价飞升现象。即系统在有效供应充 足的情况下，电价出现了飞升现象。由于目前浙江电力市场竞价采用的是系统边 际价格统一出清的电价模式，其市场出清价由系统边际机组的报价所决定，因此 各发电商的报价飞升可能是导致市场出清价飞升的直接原因。 2 2 报价与s p c p 关系曲线 为研究市场中发电商报价与市场出清价飞升之间的关系，我们需要定义一个 能够较好的反映报价变化的指标，并由此来分析电力市场中发生价格飞升的根本 原因。 为此，定义系统价格容量百分比s p c p ( s y s t e mp r i c ec 印a c i t yp e r c e m ) ，并 结合浙江电力市场数据，对系统价格容量百分比与电价之间的关系进行分析。 s p c p 的定义如下： 艘= 喜蓊厕簏嘉圳。 ( 2 2 ) 式( 2 2 ) 中，q p c i 表示该市场某时段内系统中各竞价机组对应其所报段价格 价为i 的所有段容量之和。 下面以浙江省电力市场为例，对式2 2 进行说明。 浙江大学硕士学位论文 目前，浙江电力市场采用的是全电量差价合约竞价模式，采用十段报价机制。 报价时，各机组将各自报出的电价和相应的竟价容量以( 段价格，段容量) 为一 组的形式组成十组，并以电价自低到高的顺序排列。段价格的报价范围为o 到 8 2 0 ￥m w h ；段容量的范围为零到该机组的可用竞价容量，且十段段容量之和 为该机组的可用竟价容量。这样，对浙江电力市场而言，系统价格容量百分比 s p cp j 的物理意义即为：该市场在某时段内系统中各竞价机组对应其所报段价格 在j 以下( 包括j ) 的所有段容量之和，占竞价机组总可用容量的百分比。 取2 0 0 1 年3 月2 5 日2 0 0 2 年9 月2 8 日浙江电力市场的报价数据为样本区 间，统计得到浙江电力市场在该时期内报价与s p c p 关系曲线如图2 2 所示： p r i c e ( ￥m w h ) 固， ， 旷 。f 。 s p c p ( ： 0 1 0 2 03 04 0 5 06 0 7 08 09 01 0 0 图2 2 报价与s p c p 关系曲线 图2 2 曲线表明，发电商报价随着s p c p 的增加而增加，并在s p c p 大于9 0 时产生了报价飞升的现象。这跟前面电价与系统竞价机组可用剩余容量百分比关 系的分析结果( 约为8 ) 是基本吻合的。即各发电商在发电侧竟价过程中的报 价飞升直接导致了整个市场的出清价飞升。 图2 2 曲线可分为四段进行分析。曲线的第段为s p c p 从0 到6 3 ，此时报 价为0 。这表明发电商把绝大部分( 约占系统竟价机组总可用容量的6 3 ) 的竞 价容量放在了零价段。曲线的第段为s p c p 从6 3 到9 0 ，此时报价从0 逐渐上 升到3 3 0 ￥，m w h 。在此，发电商把剩下的约2 7 的竟价容量分布在了o 到3 3 0 y 肿w h 的报价区间。报价随着系统竞价机组可用剩余容量的减少而逐步增加。 这是市场对电能供求关系的较好反映。曲线的第为s p c p 从9 0 到9 4 ，此时报 价从3 3 0 ￥m w h 迅速飙升到7 8 8 ￥m w h ，即发生了报价的飞升现象。曲线的第 孚|咖瑚喜|蜘跏瑚o 浙江大学硕士学位论文 段为s p c p 从9 4 到1 0 0 ，此时报价先是稳定于7 9 0 ￥舢w h 左右，然后在s p c p 大干9 9 时，报价上升至电价上限。 发电商采用如此的报价策略是有原因的。首先，在曲线的第段，发电商选 择将绝大部分( 约占系统竟价机组总可用容量的6 3 ) 的竟价容量放在了零价 段。这主要是因为目前浙江电力市场采用的是全电量差价合约竞价模式。发电商 的首选是至少发出合约规定的电量。因此，为了确保能在竞价中赢得这部分电量， 他们会报出很低甚至是负的价格。其次，在曲线的第段，由于各发电商已经在 曲线的第段确保了自己的合约电量，且在这一段中系统的供给非常的富裕，报 高价将使自己的收入因为成交量的大幅度减少而降低，所以他们在这一段的报价 随着系统竞价机组可用剩余容量的减少而逐步增加。这是对市场供求关系的较好 反映。然而，在曲线的第段，报价在s p c p 大于9 0 时发生了价格的飞升现象， 急速飙升到了曲线的第段，并很快达到了市场的价格上限。即：在市场有效供 应充足的情况下( 系统竞价机组约剩余l o 可用容量) ，报价却发生了飞升现象。 文献 1 9 2 2 认为这样的价格飞升现象是因为市场中存在个别具有很大市 场力的发电商，他们利用自身的市场力抬高了报价，进而导致了整个市场出清价 的飞升。但是我们通过对比研究发现，事实上即使是在一个没有明显市场力作用 的电力市场中还是存在着报价飞升的现象。 如图2 3 ，为美国加州电力市场在1 9 9 9 年8 月2 8 日1 6 时的总报价曲线【2 6 】。 当时电力市场在加州剐开始试运行不久，受人为因素的影晌还不大，不存在具有 较大市场力的发电商。因此，可以认为是能客观的反映电力市场的真实情况。 一 l r j 一 ，f 容量( ? 图2 _ 3 加州电力市场总报价曲线( 1 9 9 9 年8 月2 8 日1 6 时) 1 6 浙江大学硕士学位论文 从图2 3 中发现，其报价曲线与图2 2 中的报价与s p c p 关系曲线十分相似。 尽管图2 3 只是加州当时某一时刻的报价曲线，有其一定局限性，但它却仍然十 分清晰的表明：即使是在一个没有明显市场力作用的电力市场中也确实存在报价 飞升的现象。 2 3 报价飞升分析 电能不能进行大规模的有效存储，而其供需之间又必须实时平衡的特性是其 不同与其他商品的特性。竞价过程中各发电商利用这一特性采取相类似的报价策 略是导致电力市场中发电侧产生报价飞升的根本原因。 目前，浙江电力市场采用的是全电量差价合约竞价模式。在该模式下发电商 的售电收入由以下式所决定。 r = q 。p 柚十q 。( p 。一p 口)( 2 3 ) 上式中：q 。为发电商上网电量；p 口为市场出清价；q 。为差价合约合约电量； p 。为差价合约电价。 由式( 2 3 ) 可知，发电商的总收入由市场出清价结算部分和差价结算部分两 部分所构成。公式前半部分( q 时是发电商实际上网电量与市场出清价的乘积， 由市场中所有的发电商以全电量统一上网竟价，表示以市场出清价结算部分。公 式的后半部分是合约电量与合约电价同市场出清价之差的乘积，表示以差价结算 部分。 基于以上的竞价模式，发电商利用电能的一些固有特性采取了特殊的报价策 略，并因此导致报价的飞升。以下以浙江电力市场为例进行实证分析。 下表为2 0 0 2 年2 月5 日，浙江某电厂l 号机组4 8 时段的典型报价数据。该 机组的报价策略在浙江电力市场的竞价中非常普遍，因此具有代表意义。由于机 组的实际报价策略是比较稳定的，故表中只列出了3 组共7 个时段的报价数据。 浙江大学硕士学位论文 表2 1 浙江某电厂1 号机组报价4 8 时段报价表 段序号1234567891 0 段报价( ￥删w h ) 一5 3 01 1 51 5 01 7 32 5 22 9 03 1 64 4 16 6 87 9 0 机组总可用竞价第1 段第2 段第3 段第4 段第5 段第6 段 第7 段第8 段 第9 段第1 0 段 容量6 0 0 ( m w )容量容量容量容量容量容量容量容量容量容量 第l 时段 3 6 0+ 7 000000+ 5 00+ 1 2 0 第2 时段3 6 0+ 7 0o 0 o0 0+ 5 00+ 1 2 0 第1 7 时段 3 6 0+ 9 0+ 5 0000003 0+ 7 0 第1 8 时段3 6 0+ 9 0+ 5 0+ 2 0o0 0+ 2 00+ 6 0 第4 2 时段 3 6 0+ 9 0+ 5 0+ 4 0+ 2 00 000+ 4 0 第4 3 时段3 6 0+ 9 0+ 5 0+ 2 000 0+ 2 0o+ 6 0 第“时段3 6 0+ 9 0 + 5 0+ 2 00o0+ 2 00+ 6 0 以表2 1 中第1 8 时段为例。该机组将3 6 0 槲( 占其可用竟价容量的6 0 ) 的机组出力放在了报价的第l 段( 段报价为一5 3 0 ￥m w h ) ，把接下去的1 6 0 m w 容 量分布在了段报价为1 1 5 ￥m w h ，1 5 0 ￥m w h 和1 7 3 ￥m w h 三个报价段，