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现货与期货交易并存的电力市场理论建模与实证研究

冯伟林  
【摘要】: 近年来在世界许多国家,传统认为具有自然垄断性的电力行业纷纷掀起了解除管制,引入竞争的市场化改革浪潮,以期降低垄断行业的成本和价格,促进社会经济效益的进一步提高。随着市场化改革和运营的深入,电力市场的交易形式和市场类型逐渐丰富。在电力现货交易普遍存在的前提下,纷纷开展或即将推出电力期货交易。因而,如何有效研究现货与期货交易并存的电力市场经济和技术问题是电力市场运营的重要任务,尤其对刚刚进行改革,且不成熟和完善的我国电力市场而言显得更为紧迫和必要。 本文结合理论建模和实证分析两种研究手段,借助经济学的博弈、最优化和计量经济学等理论的最新成果,全面系统地开展了现货与期货交易并存的电力市场静态和动态问题的研究,开展的主要研究内容如下: 引入非劣Nash均衡的概念,有效刻画发电集团之间的合作和竞争的双重关系,并结合电力系统输电网络固有的物理特性,提出了基于Cournot博弈的电力现货市场非劣Nash均衡优化模型。借助非线性互补方法,实现了电力现货市场非劣Nash均衡简单、快速的求解。在此基础上,探讨了在输电网阻塞和不阻塞情况下,电力现货非劣Nash均衡点的特性,显示出电力系统在不同的运行状态下,发电集团具有不一样的生产策略。 在电力现货和期货共存的市场环境下,研究发电集团在策略性期货合约市场和现货市场中的合作和竞争问题,提出了电力期货和现货市场的联合非劣Nash均衡模型。针对输电网阻塞和不阻塞情况,分析了电力现货和期货市场联合非劣Nash均衡的特性,显示出在期货和现货交易并存的电力市场中,发电集团都将自愿参与期货交易,从而起到降低电力价格和抑制发电集团市场力的作用。 考虑到电力期货和现货电价的非平稳性,借助协整理论,对电力现货与期货市场之间的动态关系进行了实证研究,深入揭示出现货电价与期货电价之间具有的长期均衡的协整关系。基于误差修正模型,提出了期货电价的预测模型,实现了电价时间序列中长期关系和短期动态的结合,获得了较高的预测精度。 引入面板数据分析方法,以北欧四国电力市场和美国PJM电力市场的面板数据为例,对期货电价和现货电价之间的协整关系及因果关系开展了实证研究,再次验证了期货市场和现货市场之间的强相关关系。 从电力期货市场的有效性、价格发现功能效率和套期保值功能效率三个方面,借助协整技术、方差比检验、Granger因果检验等,系统地研究了电力期货市场的效率问题。提出基于方差比的电力期货市场有效性检验方法、基于协整理论的电力期货市场价格发现功能效率分析方法、基于广义自回归条件异方差的电力期货套期保值比率估算方法。通过对北欧电力期货市场的实证研究,发现其运行基本上是有效率的,并且2000-2003年间的运行效率要比1996-1999年间的运行效率高。虽然还存在一些无效因素,但北欧电力期货市场正逐步走向成熟。 本文结合理论建模和实证研究方法,研究了期货和现货交易共存的电力市场的特性,以期为电力工业的监管和运营机构提供有益的定量决策依据及措施建议。研究结果对我国刚刚起步的电力市场化运营的健康发展具有一定的理论价值和实际借鉴意义。


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