考慮電壓等級的多維度電力期貨交易績效建模和評估

程方亮， 楊永利， 龔文軍， 李曉君， 宋學(xué)強， 張忠明

(新疆電力交易中心有限公司， 新疆,烏魯木齊 830063)

0 引言

電力產(chǎn)業(yè)是國民經(jīng)濟的命脈，是每個國家的支柱型產(chǎn)業(yè)，它采用發(fā)電、輸電、配電、供電、售電垂直一體化壟斷運營模型經(jīng)營[1]。由于電力產(chǎn)業(yè)的壟斷性導(dǎo)致該行業(yè)出現(xiàn)勞動力生產(chǎn)效率低下、發(fā)電成本升高等問題，為此構(gòu)建高效、安全、經(jīng)濟的電力產(chǎn)業(yè)是全世界各國的目標。電壓等級的不同會極大地影響電力期貨交易績效，傳統(tǒng)方法忽略了電壓等級的影響，在績效評價指標權(quán)重計算方面存在著增益系數(shù)小的問題，為此提出考慮電壓等級的多維度電力期貨交易績效建模評估方法[2]。

1 多維度電力期貨交易績效建模評估

1.1 收益計算

電力期貨交易指的是交易參與者通過交付定額的保證金，在未來某一時刻交易特定質(zhì)量與數(shù)量電力商品的標準合約買賣[3]。電力期貨交易的載體與對象是期貨合約，它是由遠期合約交易發(fā)展而來，其實質(zhì)上是針對電力商品的高度標準化合約[4]。

電力期貨交易具有合約標準化、交易集中化、雙向交易與對沖機制、每日無負債結(jié)算制度、杠桿機制等特征。電力期貨交易程序如圖1所示。

圖1 電力期貨交易程序

電力多邊交易市場為電力期貨交易提供了良好的環(huán)境，并為期貨交易設(shè)計了一套支持系統(tǒng)，支持系統(tǒng)為電力期貨交易的順利運作提供技術(shù)支持。支持系統(tǒng)包括電力期貨交易管理、合同管理、計量管理、結(jié)算管理、市場分析、信息分布、市場監(jiān)視、市場預(yù)測與數(shù)據(jù)申報模塊。

假設(shè)交易主體在T時刻購入一定數(shù)量的電力商品，但擔心T時刻后電力商品價格變動，為其帶來經(jīng)濟損失，于是選擇投資數(shù)量相同、方向相反的電力期貨交易用于對沖上述風險[5]。設(shè)定交易主體在t=t0時刻買入一份電力期貨合約，交割日期為tn=T。則交易主體可以在t1

第一次期貨交易時間為t0時刻，交易主體依據(jù)電力市場的供求信息，預(yù)測下一時刻的電力商品交易量為X1，在上述階段，交易主體的收益為

C1=(P1-P0)X1

(1)

其中，P1表示t1時刻期貨市場中的電力商品價格,P0表示t0時刻期貨市場中的電力商品價格。

依據(jù)上述原理，在第m+1個期貨交易時段內(nèi)，交易主體收益為

Cm+1=(Pm+1-Pm)Xm+1

(2)

其中，Pm+1表示tm+1時刻期貨市場中的電力商品價格,Pm表示tm時刻期貨市場中的電力商品價格,Xm+1表示tm+1時刻交易主體期貨合約的電力商品交易量。

若Xm+1>0，說明交易主體在tm時刻預(yù)測的tm+1時刻期貨電力商品價格高于實際價格，此時會買入電力期貨多頭；若Xm+1<0，說明交易主體在tm時刻預(yù)測的tm+1時刻期貨電力商品價格低于實際價格，此時會賣出電力期貨空頭。當?shù)竭_tm+1時刻，若此時的電力商品價格小于tm適合的電力商品價格，交易主體預(yù)測錯誤時，則Xm+1為正數(shù)，若買入電力期貨多頭，此階段電力期貨交易會虧損，決策錯誤；反之，交易主體在此階段會盈利[6]。

一個完整的電力期貨交易過程時間為t0-tn，交易主體總收益可以表示為

(3)

在交割期T內(nèi)，假設(shè)交易主體交割電力商品為Q，期貨價格會逐漸收斂于實際價格Pn，此時交易主體收益表示為

C=F(Q)-PnQ

(4)

其中，F(xiàn)(Q)表示交易主體的效益函數(shù)。

交易主體在整個電力期貨交易過程中的收益表示為

(5)

通過上述過程完成電力期貨交易收益的計算，為下述電壓等級與電力期貨價格關(guān)系的分析做準備。

1.2 電壓等級與電力期貨價格關(guān)系獲取

電壓等級對電力期貨價格有著極大的影響[7]，傳統(tǒng)方法由于忽視電壓等級，造成績效評價指標權(quán)重計算過程中存在增益系數(shù)較小的缺陷，為此，此研究獲取電壓等級與電力期貨價格關(guān)系，為多維度績效評價指標選取提供依據(jù)。

常規(guī)情況下，電壓等級劃分為5級，具體電壓等級劃分如表1所示。

表1 電壓等級劃分表

依據(jù)文獻得到電壓等級與電力期貨價格關(guān)系圖，具體如圖2所示。

圖2 電壓等級與電力期貨價格關(guān)系圖

如圖2所示，電力期貨價格序列波動是電壓等級波動的2-15倍，所有的電力期貨價格均呈現(xiàn)顯著的正態(tài)偏斜，而電壓等級波動情況不符合這種特征[8]。

2 實驗驗證

為了驗證所提評估方法的整體有效性，進行對比實驗。以增益系數(shù)計算、指標權(quán)重判別準確性、評估效率為實驗對比指標，將所提評估方法與基于時空架構(gòu)以及基于區(qū)塊鏈的評估方法相比較。

2.1 測試準備

為了保障測試的順利進行，給定電力期貨交易的現(xiàn)貨價格與結(jié)算價格以及兩者之間的波動曲線，為績效評價指標權(quán)重計算做準備。電力期貨交易的現(xiàn)貨價格與結(jié)算價格如表2所示。

表2 電力期貨交易現(xiàn)貨與結(jié)算價格表

電力期貨交易的現(xiàn)貨價格與結(jié)算價格波動曲線如圖3所示。

圖3 現(xiàn)貨價格與結(jié)算價格波動曲線圖

2.2 增益系數(shù)分析

在測試過程中，通過績效評價指標權(quán)重計算增益系數(shù)體現(xiàn)方法的性能。增益系數(shù)指的是指標權(quán)重計算過程中的合理性參數(shù)，常規(guī)情況下，增益系數(shù)范圍為[0,1]，增益系數(shù)越大，表明績效評價指標權(quán)重更加合理，則方法的評估效果更好。具體測試過程如下所示。

通過測試得到所提方法在不同電壓下的增益系數(shù)計算情況，對比結(jié)果如表3所示。

表3 不同電壓增益系數(shù)對比情況表

如表3數(shù)據(jù)顯示，在3種電壓情況下，提出評估方法的增益系數(shù)最大值為0.98，最小值為0.80，在增益系數(shù)范圍內(nèi)所提方法的增益系數(shù)較大，說明所提評估方法的評估效果較好，能夠準確評估電力期貨交易績效。

在超高壓以及特高壓等級下，績效評價指標權(quán)重無法計算，因此，此實驗不研究這2種情況。

3 總結(jié)

為了提高電力期貨交易績效的評估準確性，提出考慮電壓等級的多維度電力期貨交易績效建模評估費方法。由上述測試結(jié)果可知，除了超高壓以及特高壓等級無法測試以外，在正常電壓、低電壓以及高電壓等級下，提出方法的增益系數(shù)較高，并且在正常電壓下的增益系數(shù)最大，表明所提出的方法具備更好的性能，適用范圍更加廣泛。