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1、华中科技大学 硕士学位论文 基于分形和金融理论的电价风险管理研究 姓名：陈伟 申请学位级别：硕士 专业：概率统计 指导教师：周晓阳 20070501 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 I 摘摘 要要 针对电价波动的预测和风险管理，本文首先用金融方法对其进行了较简单的研 究，之后重点用分形的理论来解决电力市场的电价波动问题。 首先，针对双边电力市场中金融风险，本文建立了双边电力市场中买卖双方报 价的最后要价仲裁模型，应用此模型市场交易员能较好地控制电价,同时还可解决暗 标拍卖所造成的价格波动,有效地抑制电价飞涨,形成稳定的电力市场环境。 其次， 鉴于用一些常见金融工具分析和预测电价
2、波动时的不仅有很多人为假设， 还需满足有效市场的前提，这不符电价波动的实际情况。本文首次将分形理论中的 重标度极差分析法（R/S法）用到电力市场中来，对PJM、加州电力市场的电价的简 单分形特征进行了实证分析，并发现了电价的简单分形特征。它能发现电价波动的 内在规律性，进而可获得更为准确、合理的分析结果。这为今后进一步开展定量建 模分析，预测变量的未来趋势提供了一种新的方法。 再次，随着本文对分形理论的研究深入，发现了简单分形的一些不足。所以本 文又尝试用多标度分形来研究电价的局部特征，并最终发现了电价普遍具有的多标 度分形特征，此方法能很好的弥补简单分形的不足。本文对电价波动的内部复杂的 机
3、制进行定量描述，建立一种基于多标度分形谱的风险测度指标.结果显示多标度分 形谱可以真实的反映电价波动过程，这有助于市场管理者制定行之有效的市场规则 来进行风险管理。 在最后一章中对全文的工作进行了总结，并指出了要进一步研究的工作。 关键词关键词：电力市场，仲裁模型，R/S分析法，多标度分形，奇异指数 ， 分形维， 风险管理，预测 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 II Abstract Facing the prediction and risk management of power price fluctuation, this paper first studies the
4、m in financial method and then uses fractal theory to solve power price fluctuation problem in power market. Firstly, in order to solve financial risk in a bilateral electricity market ,this paper builds the arbitrary model of a bilateral electricity market and ower excharger can control price easil
5、y using the arbitrary model At the same time the model can also solve price shaking which is ascribed to the sealed-bid auction ,restrain the power prices increasing and is very useful to build a stable electricity market. Furthermore, as there are efficient market assumption and many artificial ass
6、umptions when analyzing and predicting power fluctuation using normal financial tools, this doesnt confirm to the reality of power fluctuation. The paper applies the R/S method in fractal thoery in the power market, makes empirical analysis on the simple fractal characters of power price in PJM and
7、California market and finds the simple fractal characters of power price. It can find the inner law of power fluctuation and obtains more actual and reasonable results.It provides a new method for further quantitive model-constructing analysis and predicting the trend of some variables. After that,
8、as we further study fractal thoery, we find that simple fractal dimension has some drawbacks.So we have to use multi-fractal to analyze partial structure of power price and find the power market has characters of multi-fractal. This method can make up for the shortcomings of simple fractal dimension
9、. This paper describe the inner complex mechanism of power price in power market with quantitative methods and an index of risk measure based on multi-fractal spectrum is constructed. The calculation results show that the multi-fractal spectrum can truly reflect essence of fluctuation of power price
10、 .The method is helpful for administrators to make effective market regulations to operate risk management. In the last chapter,the results of this paper are summarized and the further work is presented Keyword: Power market; Arbitrary model; R/S analysis ; Multifractal spectrum; Singularity exponen
11、t; Fractal dimension;Risk management; Prediction 独创性声明独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果。尽我所知，除文中已经标明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本人完全意识到，本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印
12、件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权华中科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检 索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 保密 ，在_ _年解密后适用本授权书。 不保密。 （请在以上方框内打“”） 学位论文作者签名： 指导教师签名： 日期： 年 月 日 日期： 年 月 日 本论文属于 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 1 1 绪论绪论 1.1 电力市场基本概念电力市场基本概念 在二十世纪八十年代之前，人们普遍认为电力工业与铁路交通相同，同属于规 模经济，随着整体规模的不断加大，会带来成倍增加的规模效益1 、2。正是在这种认 识的基
13、础上，以电力系统为基础的现代电力工业一直沿用着传统电力工业模式，即 实行垂直垄断，发电、供电、配电一体化，实行集中的垄断经营和管理。传统的电 力工业在发展的过程中，也确实带来了规模效益，促进了整个社会经济的发展。然 而，随着电力工业规模的进一步扩大，规模效益逐渐丧失，造成了投资不断增加， 成本不断攀升，社会效益低下等不良后果，因此人们逐渐认识到在电力工业中引入 竞争、打破垄断、建立电力市场的必要性。 1.1.1 电力市场的含义电力市场的含义 电力市场是采用法律、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、供电、用户等各成员协调运行的管理机制和执行系统的总和3。 根据这种
14、定义,电力市场首先是一种管理机制,这种机制与传统的行政命令的机制不 同,是主要采用经济的手段进行管理；同时电力市场还是体现这种管理机制的执行系 统。在电力市场中，以货币为媒介进行电力及其相关产品的交换，因此电力市场又 可划分为狭义电力市场和广义电力市场4。狭义电力市场是指电力商品的交换,一般 是指发电市场、输配电市场、供电市场、用电市场、电建市场等；广义电力市场是 指所有与电有关的商品交换。 1.1.2 电价是电力市场的杠杆和核心内容电价是电力市场的杠杆和核心内容 电力市场要采用经济手段管理各成员,电价则是体现管理思想的工具。所以,确定 减价原则、计算贸易电价是电力市场的核心内容5 、6。要建
15、立一个完善的电力市场， 就要确立合理的电力商品的价格形成机制。同时，电价也有其自发性和盲目性的一 华 中 科 技 大 学 硕 士 学 位 论 文 2 面，政府管理部门应进行适度宏观调控和监管，保证价格总水平基本稳定，维护公 平竞争。电力市场的基本原则是公平竞争、自愿互利。电力市场的目标，就是引入 竞争机制，降低销售电价，优化资源配置，提供优质服务。 1.2 电价风险管理的金融理论方法电价风险管理的金融理论方法 金融工具可以分为远期合同、短期合同、期权交易、博弈论和拍卖理论等7-16。 发电公司可以通过签订合同来规避风险，所面临的问题是合同电量和合同电价如何 确定才能使风险最小、利润最大，这也就
16、是发电公司在合同市场的报价策略问题。 合同交易可以通过竞价产生，也可以双边签订。 1.2.1 期权交易风险管理 期权交易风险管理 作为一种金融衍生工具，期权是一种可在未来生效的选择权利，它赋予持有人 在规定的时间内，以事先约定的价格买人(或卖出)一定数量的标的资产的权利(而不 是义务)17 、18。 期权意味着相机决策(contingent decisions),即它允许人们根据市场条件 的变化而采取不同的行动。在决策时刻，假如情况比预期要好或估计会向好的方向 发展，则应该执行期权，否则可以放弃期权。这就可以使电力市场的买卖双方能较 好的避免电价波动所带来的金融风险。 1.2.2 VaR 模型的风险管理 模型的风险管理 风险价值(VAR)方法 产生于 1994 年
