考慮期權(quán)交易的電力市場(chǎng)納什均衡及發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)策略研究.pdf

1、全球性電力工業(yè)結(jié)構(gòu)重組和解除管制的市場(chǎng)化改革，帶來(lái)了電力系統(tǒng)運(yùn)行方式的深刻變革，其目的在于通過(guò)引入公平競(jìng)爭(zhēng)的市場(chǎng)機(jī)制，達(dá)到改善經(jīng)濟(jì)效率，實(shí)現(xiàn)電力資源的合理分配和社會(huì)效益的最大化。然而，由于電力工業(yè)存在進(jìn)入壁壘高、需求彈性小、輸電約束、輸電損耗、電能不能大規(guī)模有效存儲(chǔ)等特殊屬性，決定了在電力市場(chǎng)中的一個(gè)供電區(qū)域只能有少數(shù)發(fā)電廠(chǎng)商提供電力，使得電力市場(chǎng)表現(xiàn)出明顯的寡頭壟斷態(tài)勢(shì)。在寡頭競(jìng)爭(zhēng)的電力市場(chǎng)環(huán)境下，市場(chǎng)參與者需要密切關(guān)注自己的決策行為

2、及其產(chǎn)生的后果，而市場(chǎng)監(jiān)管機(jī)構(gòu)更需要研究不同市場(chǎng)模式下的市場(chǎng)特性和效率，因此科學(xué)合理的電力市場(chǎng)決策分析模型和方法的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。而基于博弈論的各種寡頭均衡模型是用來(lái)定量預(yù)測(cè)和研究各市場(chǎng)參與者的策略行為以及其對(duì)整個(gè)市場(chǎng)產(chǎn)生的影響的重要工具。本論文應(yīng)用金融工程理論和非合作博弈理論結(jié)合電力工業(yè)的特點(diǎn)，研究電力期權(quán)對(duì)電力市場(chǎng)均衡和發(fā)電廠(chǎng)商競(jìng)爭(zhēng)策略行為的影響，具體包括以下幾個(gè)方面： 第一，對(duì)金融工程理論在電力市場(chǎng)中的應(yīng)用進(jìn)

3、行了概述，對(duì)電力市場(chǎng)中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分類(lèi)，提出了電力金融合約市場(chǎng)的框架和電力市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)管理的基本步驟，同時(shí)運(yùn)用金融工程的相關(guān)理論研究了電力遠(yuǎn)期合約、電力期貨合約和電力期權(quán)合約的特點(diǎn)、應(yīng)用及定價(jià)問(wèn)題，最后介紹了我國(guó)的電力資本和電力金融衍生產(chǎn)品市場(chǎng)，提出了我國(guó)電力金融市場(chǎng)的組成結(jié)構(gòu)和發(fā)展過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題。 第二，電力金融期權(quán)是指標(biāo)的物為電力、按照現(xiàn)金方式結(jié)算的期權(quán)合約。本文采用古諾模型描述發(fā)電廠(chǎng)商在金融看漲期權(quán)市場(chǎng)和現(xiàn)貨市場(chǎng)中的競(jìng)

4、爭(zhēng)行為，首次建立了考慮負(fù)荷波動(dòng)、目標(biāo)函數(shù)連續(xù)可微的金融看漲期權(quán)市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)兩階段聯(lián)合博弈模型，利用后向推導(dǎo)方法對(duì)模型進(jìn)行了求解，分析了發(fā)電廠(chǎng)商參與策略性金融看漲期權(quán)交易的激勵(lì)以及策略性金融看漲期權(quán)交易對(duì)發(fā)電廠(chǎng)商競(jìng)爭(zhēng)行為的影響。結(jié)果表明：金融看漲期權(quán)交易可有效地抑制發(fā)電廠(chǎng)商的市場(chǎng)力濫用，降低現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)，并且金融看漲期權(quán)對(duì)電力市場(chǎng)的作用要強(qiáng)于遠(yuǎn)期合約。 第三，電力物理期權(quán)的執(zhí)行涉及到電能的實(shí)際交割，物理期權(quán)合約的持有者相當(dāng)于擁有

5、了一個(gè)虛擬的發(fā)電廠(chǎng)。根據(jù)物理期權(quán)的執(zhí)行特點(diǎn)，本文首次建立了考慮發(fā)電廠(chǎng)商參與策略性物理看漲期權(quán)交易的兩階段古諾博弈模型，研究了策略性物理看漲期權(quán)交易對(duì)發(fā)電廠(chǎng)商現(xiàn)貨市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)行為的影響。通過(guò)一個(gè)雙寡頭算例驗(yàn)證了模型的合理性和算法的有效性，分析了期權(quán)敲定價(jià)格、負(fù)荷波動(dòng)率、生產(chǎn)成本等因素對(duì)發(fā)電廠(chǎng)商物理看漲期權(quán)交易策略的影響。結(jié)果表明：現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)的高波動(dòng)性會(huì)削弱發(fā)電廠(chǎng)商參與物理看漲期權(quán)交易的積極性，物理看漲期權(quán)對(duì)電力市場(chǎng)的作用要弱于遠(yuǎn)期合約。第四

6、，針對(duì)期權(quán)合約市場(chǎng)按雙邊/多邊模式運(yùn)作、現(xiàn)貨市場(chǎng)按聯(lián)營(yíng)體模式運(yùn)作的電力市場(chǎng)，建立了考慮金融看漲期權(quán)合約的期權(quán)市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)兩階段聯(lián)合古諾博弈模型。該模型首次考慮了風(fēng)險(xiǎn)厭惡的購(gòu)電商(用戶(hù))在金融看漲期權(quán)市場(chǎng)交易中的策略行為，分析了購(gòu)電商(用戶(hù))的策略行為和風(fēng)險(xiǎn)厭惡心理對(duì)電力市場(chǎng)均衡和發(fā)電廠(chǎng)商競(jìng)價(jià)策略的影響。結(jié)果表明：發(fā)電廠(chǎng)商會(huì)利用購(gòu)電商(用戶(hù))的風(fēng)險(xiǎn)厭惡心理在期權(quán)交易中行使市場(chǎng)力，抬高期權(quán)價(jià)格，以期從期權(quán)交易中獲利，而且現(xiàn)貨市場(chǎng)電價(jià)的高波

7、動(dòng)性進(jìn)一步強(qiáng)化了發(fā)電廠(chǎng)商的市場(chǎng)力濫用行為。 第五，電力市場(chǎng)與其它商品市場(chǎng)最重要的區(qū)別是電力交易必須通過(guò)一個(gè)滿(mǎn)足基爾霍夫定律的電力網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)進(jìn)行，因此要更全面地反映電力市場(chǎng)的實(shí)際情況，就必須考慮輸電網(wǎng)絡(luò)約束的影響。本文首次建立了一個(gè)考慮輸電網(wǎng)絡(luò)約束的電力金融看漲期權(quán)市場(chǎng)與現(xiàn)貨市場(chǎng)聯(lián)合古諾博弈模型，利用非線(xiàn)性互補(bǔ)方法及改進(jìn)的Levenberg-Marquardt算法對(duì)模型進(jìn)行了求解，分析了輸電線(xiàn)路容量約束和環(huán)路潮流約束對(duì)發(fā)電廠(chǎng)商金融看

8、漲期權(quán)交易行為的影響，考察了發(fā)電廠(chǎng)商在輸電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)阻塞時(shí)行使市場(chǎng)力的行為模式，對(duì)于電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)制定有效的市場(chǎng)規(guī)則和獨(dú)立系統(tǒng)運(yùn)行人(Independent System Operator,ISO)合理調(diào)度電力減少網(wǎng)絡(luò)阻塞均具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 最后，實(shí)際電力市場(chǎng)中參與者之間的信息并不完全，這為市場(chǎng)參與者制定合理的競(jìng)爭(zhēng)策略帶來(lái)了很大的困難，也是研究電力市場(chǎng)競(jìng)價(jià)問(wèn)題的難點(diǎn)。考慮到各國(guó)電力市場(chǎng)已運(yùn)行多年，積累了一定的歷史數(shù)據(jù)，可利用各種