考慮期權(quán)交易的電力市場納什均衡及發(fā)電競爭策略研究.pdf

1、全球性電力工業(yè)結(jié)構(gòu)重組和解除管制的市場化改革，帶來了電力系統(tǒng)運行方式的深刻變革，其目的在于通過引入公平競爭的市場機制，達到改善經(jīng)濟效率，實現(xiàn)電力資源的合理分配和社會效益的最大化。然而，由于電力工業(yè)存在進入壁壘高、需求彈性小、輸電約束、輸電損耗、電能不能大規(guī)模有效存儲等特殊屬性，決定了在電力市場中的一個供電區(qū)域只能有少數(shù)發(fā)電廠商提供電力，使得電力市場表現(xiàn)出明顯的寡頭壟斷態(tài)勢。在寡頭競爭的電力市場環(huán)境下，市場參與者需要密切關(guān)注自己的決策行為

2、及其產(chǎn)生的后果，而市場監(jiān)管機構(gòu)更需要研究不同市場模式下的市場特性和效率，因此科學(xué)合理的電力市場決策分析模型和方法的研究具有重要的理論和現(xiàn)實意義。而基于博弈論的各種寡頭均衡模型是用來定量預(yù)測和研究各市場參與者的策略行為以及其對整個市場產(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，研究電力期權(quán)對電力市場均衡和發(fā)電廠商競爭策略行為的影響，具體包括以下幾個方面： 第一，對金融工程理論在電力市場中的應(yīng)用進

3、行了概述，對電力市場中存在的風(fēng)險進行了分類，提出了電力金融合約市場的框架和電力市場風(fēng)險管理的基本步驟，同時運用金融工程的相關(guān)理論研究了電力遠期合約、電力期貨合約和電力期權(quán)合約的特點、應(yīng)用及定價問題，最后介紹了我國的電力資本和電力金融衍生產(chǎn)品市場，提出了我國電力金融市場的組成結(jié)構(gòu)和發(fā)展過程中應(yīng)注意的問題。 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)電廠商在金融看漲期權(quán)市場和現(xiàn)貨市場中的競

4、爭行為，首次建立了考慮負(fù)荷波動、目標(biāo)函數(shù)連續(xù)可微的金融看漲期權(quán)市場與現(xiàn)貨市場兩階段聯(lián)合博弈模型，利用后向推導(dǎo)方法對模型進行了求解，分析了發(fā)電廠商參與策略性金融看漲期權(quán)交易的激勵以及策略性金融看漲期權(quán)交易對發(fā)電廠商競爭行為的影響。結(jié)果表明：金融看漲期權(quán)交易可有效地抑制發(fā)電廠商的市場力濫用，降低現(xiàn)貨市場電價，并且金融看漲期權(quán)對電力市場的作用要強于遠期合約。 第三，電力物理期權(quán)的執(zhí)行涉及到電能的實際交割，物理期權(quán)合約的持有者相當(dāng)于擁有

5、了一個虛擬的發(fā)電廠。根據(jù)物理期權(quán)的執(zhí)行特點，本文首次建立了考慮發(fā)電廠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)交易對發(fā)電廠商現(xiàn)貨市場競爭行為的影響。通過一個雙寡頭算例驗證了模型的合理性和算法的有效性，分析了期權(quán)敲定價格、負(fù)荷波動率、生產(chǎn)成本等因素對發(fā)電廠商物理看漲期權(quán)交易策略的影響。結(jié)果表明：現(xiàn)貨市場電價的高波動性會削弱發(fā)電廠商參與物理看漲期權(quán)交易的積極性，物理看漲期權(quán)對電力市場的作用要弱于遠期合約。第四

6、，針對期權(quán)合約市場按雙邊/多邊模式運作、現(xiàn)貨市場按聯(lián)營體模式運作的電力市場，建立了考慮金融看漲期權(quán)合約的期權(quán)市場與現(xiàn)貨市場兩階段聯(lián)合古諾博弈模型。該模型首次考慮了風(fēng)險厭惡的購電商(用戶)在金融看漲期權(quán)市場交易中的策略行為，分析了購電商(用戶)的策略行為和風(fēng)險厭惡心理對電力市場均衡和發(fā)電廠商競價策略的影響。結(jié)果表明：發(fā)電廠商會利用購電商(用戶)的風(fēng)險厭惡心理在期權(quán)交易中行使市場力，抬高期權(quán)價格，以期從期權(quán)交易中獲利，而且現(xiàn)貨市場電價的高波

7、動性進一步強化了發(fā)電廠商的市場力濫用行為。 第五，電力市場與其它商品市場最重要的區(qū)別是電力交易必須通過一個滿足基爾霍夫定律的電力網(wǎng)絡(luò)實時進行，因此要更全面地反映電力市場的實際情況，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考慮輸電網(wǎng)絡(luò)約束的電力金融看漲期權(quán)市場與現(xiàn)貨市場聯(lián)合古諾博弈模型，利用非線性互補方法及改進的Levenberg-Marquardt算法對模型進行了求解，分析了輸電線路容量約束和環(huán)路潮流約束對發(fā)電廠商金融看

8、漲期權(quán)交易行為的影響，考察了發(fā)電廠商在輸電網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)阻塞時行使市場力的行為模式，對于電力監(jiān)管機構(gòu)制定有效的市場規(guī)則和獨立系統(tǒng)運行人(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)實意義。 最后，實際電力市場中參與者之間的信息并不完全，這為市場參與者制定合理的競爭策略帶來了很大的困難，也是研究電力市場競價問題的難點?？紤]到各國電力市場已運行多年，積累了一定的歷史數(shù)據(jù)，可利用各種