电力奇异期权及其估值研究

电力衍生品市场是电力市场发展的必然产物,根据奇异期权中的路径依赖型期权的思想,设计出电力奇异期权;并具体运用二叉树模型对电力美式回望看跌期权为例进行估值;得出这种期权可以在一定程度上避免标的资产的价格无限制的上涨与下跌,防止过多投机行为的出现,维护电力市场秩序。     

电力市场期权交易分析与应用

在电力市场环境下,价格的过度波动容易造成市场的不稳定及系统运行安全的隐患,因此基于期权理论的多种交易方式的设计与应用就具有了重要的价值.该文阐述了电力市场中多种期权及期权交易的前提和主体,阐述了期权交易的分类与相互关系,列举了多种期权工具在电力市场中的应用,分析了发电公司及电力用户如何利用发电权、购电权等期权交易工具减少损失及提高收益的具体方法,论证了期权工具在电力市场中的重要作用和意义.     

电能平衡与辅助服务的辅助手段--期权

在电力市场交易中,如果发电商故意隐瞒可用发电容量或者抬高报价,将会损害辅助服务市场和实时平衡市场的竞争效率.如何确保有足够的发电容量用于这两个市场交易是电力市场的一个关键问题,同时也会影响到系统中的电能平衡和辅助服务的质量.为了解决这一问题,提出了基于期权的发电容量交易机制.电网调度者代表用户向发电厂购买发电容量期权;通过事前确定容量期权的价格和执行价格,电网调度者可以利用期权交易这一市场手段,获得调用机组剩余发电能力的权力,用于保证紧急情况下的系统运行.该发电容量期权交易还可取代现有的容量市场.     

电力市场期权交易分析与应用

在电力市场环境下,价格的过度波动容易造成市场的不稳定及系统运行安全的隐患,因此基于期权理论的多种交易方式的设计与应用就具有了重要的价值。该文阐述了电力市场中多种期权及期权交易的前提和主体,阐述了期权交易的分类与相互关系,列举了多种期权工具在电力市场中的应用,分析了发电公司及电力用户如何利用发电权、购电权等期权交易工具减少损失及提高收益的具体方法,论证了期权工具在电力市场中的重要作用和意义。     

水电厂电量不确定性风险的管理

水电厂商的电量由于受来水影响，具有不确定性，很难准确估计各时段的发电量，因此该文提出了一个水电厂电量风险管理方案。通过一个电力双边合同和两个复合电力期权将水电厂与电力公司结为风险同盟，共同分担水电厂电量不确定性风险。双方的合作不仅有效规避了水电厂的电量不确定性风险，而且该方案还有良好的社会效益。文中以无套利定价方法给定了复合看涨期权和复合看跌期权的定价公式，并通过蒙特卡罗法模拟随机的水文情况和市场出清电价以计算期权价格和合作的社会效益。算例以某实际水电厂为例，分析了水文波动性、合同电量和合同价格对复合期权价格以及社会效益的影响。     

金融期权和物理期权对电力市场均衡影响的比较研究

基于非合作博弈理论,建立了期权与现货市场的2阶段古诺博弈模型.第1阶段发电商在对现货市场竞争结果预期的基础上决策其要出售的金融或物理期权电量,第2阶段在获知竞争对手期权头寸的基础上选择使其期望收益最大化的现货市场发电量.利用反向推导方法对模型进行了求解,比较了金融和物理期权对电力市场均衡及发电商竞价策略的不同影响,分析了发电成本、期权敲定价格和现货电价波动幅度对发电商金融和物理期权交易策略的不同影响.结果表明:金融和物理期权均可在一定程度上增强电力市场竞争、抑制发电商的市场力滥用,金融期权对电力市场的作用更强,电力监管机构应鼓励或强制发电商进入金融期权市场.     

可中断电力合同中新型期权的定价

可中断电力合同是一种结合电力期权的风险管理工具，可有效地管理可中断负荷。可中断电力合同所结合的电力期权为新型复合电力期权而不是普通的期权，由于新型电力期权的复杂性导致不能求解期权价格的解析解，因此该文提出通过数值方法：蒙特卡罗法近似求解该复合电力期权的价格，并提出了该期权在无套利条件下的定价公式。该文通过电价的历史数据分析提出了电价的混合模型，以描述电价行为特性。算例对美国New England电力市场某月的复合电力期权进行定价，结果表明该期权价格与实际市场中的该期权价值间的误差小于5％，说明该文所提方法是有效的。该文提出的期权定价方法也适用于其它类型的电力期权，有推广价值和应用前景。     

基于猜测变量的期权与现货市场均衡分析

针对当前国内外电力市场实际运营的要求,研究发电商在期权与现货市场的联合竞争问题,分析期权对电力市场均衡和发电商竞争策略的影响。基于非合作博弈论,建立了一个考虑发电商猜测变量的两市场联合均衡模型,该模型所描述的均衡问题是一个具有均衡约束的均衡问题,可用后向推导方法求解。结果表明,发电商能自愿参与期权交易,影响竞争对手的策略行为是激励发电商销售期权的有效机制,期权在一定程度上抑制了发电商的市场力滥用、提高了电力市场效率。仿真算例表明了模型及方法的合理性和有效性。     

引入实物期权及保险机制优化发电商利润

引入实物期权思想,建立简单的考虑合同电量的实物期权模型,得出机组在合约市场和现货市场的最优出力,使发电商利润最大化。但在电力市场条件下,燃料价格上涨、燃料供应和电价的渡动等不确定性因素,使发电商仍面临利润损失风险,因此借鉴财产保险中的利润损失保险,引入适合电力企业的独立险种利润损失保险。     

考虑金融期权的电力市场供应函数均衡分析

依据联营模式下电力市场的特点,研究发电商在金融期权市场和现货市场中的博弈问题,建立了一个发电商在现货市场中按线性供应函数竞争、在金融期权市场中按古诺竞争的两阶段博弈模型,分析了金融期权对电力市场效率和策略性发电商竞争行为的影响.结果表明,策略性发电商能自愿参与金融期权市场的竞争,从而在一定程度上抑制了发电商的市场力、增强了电力市场的竞争.仿真算例说明了该模型方法的合理性和有效性.     

考虑物理期权的期权市场与现货市场联合均衡分析

期权是发电商进行策略性竞价和规避市场风险的重要金融工具,目前的研究主要集中在期权的定价及其风险规避功能,关于期权对电力市场均衡的影响研究甚少。建立了考虑物理期权的两阶段Cournot博弈模型,给出了市场均衡的解析解,结果表明物理期权的存在增强了电力市场竞争,在一定程度上抑制了发电商的市场力滥用,为保持较高的收益,发电商有兴趣维持现货电价的高波动性。     

考虑风电与能源转换和存储设备联营的电力和 天然气市场均衡分析

风电出力较大的不确定性会导致参与市场竞争时的投标偏差问题,多能交易市场中的多能互补有助于降低风电投标偏差。首先,提出了风电商与电转气设备、燃气机组及储气装置分别以合作联营和租用联营模式参与投标竞争的电力和天然气市场交易框架。其中,两种联营模式均可完全弥补风电商在电力市场中的投标偏差,而且电转气设备、燃气机组和储气装置除了弥补风电投标偏差,还能利用不同能源市场价格差异参与套利交易。其次,为了研究比较不同联营模式对电-气市场均衡结果的影响,分别建立不同联营模式下的电力-天然气市场多时段古诺随机均衡模型。其中利用Shapley值法对合作联营模式下的风电商、电转气设备、燃气机组及储气装置进行利润分配。最后,通过算例仿真表明,所提出的两种联营模式有助于提高风电商的市场竞争力,缓解电力和天然气市场的价格波动,促进两个市场的高效平稳运行。     

基于交替方向乘子法的电-气互联系统分布式协同规划

逐渐增多的燃气机组和日益发展的电转气技术使得电力、天然气系统的耦合愈加紧密,因而对电力、天然气系统的规划也需要考虑两个系统的耦合作用。目前中国的电力系统、天然气系统分属不同的投资决策主体,两个系统通常只进行部分信息交互。针对这一特点,基于交替方向乘子法构建了电-气互联系统的分布式协同规划算法。首先考虑电力系统和天然气系统的相关运行约束,建立了以燃气机组、电转气为耦合元素的电-气互联系统的集中协同规划模型;其次,采用交替方向乘子法在电力系统源、网协同规划子问题和天然气网络规划子问题的基础上,通过耦合变量的信息传递,构建了两个子问题交替迭代求解的机制。最后以修改的IEEE 39节点电力系统和比利时20节点天然气系统所构成的电-气互联系统为例,说明了所提方法的可行性和有效性。     

考虑期权合约的电力市场古诺-纳什均衡分析

期权是发电商进行策略性竞价和规避市场风险的重要金融工具,目前的研究主要集中在期权的风险规避功能,关于期权对发电商竞价策略的影响研究甚少。该文建立了考虑电力期权的两阶段古诺博弈模型,给出了市场均衡的解析解,结果表明期权的存在增强了电力市场的竞争,在一定程度上抑制了发电商的市场力滥用,为保持较高的现货电价和稳定的收益,发电商有兴趣维持现货电价的高波动性。     

Could on-site fuel storage economically reduce power plant-gas grid dependence in pipeline constrained areas like New England?

In the Northeastern United States, natural gas supply constraints have led to periods when gas shortages have caused up to a quarter of all unscheduled power plant outages. Dual fuel oil/gas generators or local gas storage might mitigate gas supply shortages. We use historical power plant operational and availability data to develop a supply curve of the costs required for generators to mitigate fuel shortage failures in New England. Based on 2012–2018 data, we find that the historical fuel shortages at approximately 2 GW worth of gas-fired capacity could be mitigated using on-site fuel storage. For comparison, New England’s average reserve margin was 1.7–2.8 GW over our sample period. Oil dual fuel plants would recoup their investment if compensated with a reliability adder of $3−7/MWh during their normal operations, while $7−16/MWh would incentivize using on-site, compressed natural gas storage. We estimate that the capital expenses associated with the fuel storage options would be less expensive than installing battery backup for resource adequacy at current battery prices.     

电力及天然气系统中的产消者能量-备用协同优化

为解决产消者在配电网实际优化中存在的灵活性不确定的问题。提出鲁棒虚拟电池模型描述产消者灵活性,并将管理完善的产消者应用于电力天然气系统,提出多种备用资源在分布式多能源系统中的能量-备用协同优化模型。考虑到发电机组提供的备用容量很难满足大规模风电接入和事故导致的调度需求,设计了包含发电机组、储能设备、可中断负荷、产消者的备用计划,并考虑了预测误差和事故情况下备用容量传输能力的限制条件。为保护不同能源系统隐私性,采用改进的分布式交替方向乘子法求解。最后设计24节点电力系统和6节点天然气系统验证所提模型的可行性,尤其验证了高渗透率的产消者能有效提升系统经济性。     

弃风参与电网调频的电转气-储气-燃气轮机容量优化配置

电转气(P2G)技术为消纳可再生能源提供了新的途径,然而,投资成本高、经济性较差的问题限制了P2G技术的应用与发展。为实现弃风资源的消纳与P2G经济性的提升,首先提出通过P2G技术用弃风生产天然气,经储气罐存储并通过燃气机组(NGGU)发电参与调频的运行场景,并提出了各装置的协调运行策略。其次,根据上述运行策略,构建了P2G、储气罐、NGGU参与调频过程的成本–收益模型,以最大化净收益为目标实现各装置的容量优化配置。最后,以某风电场实际弃风、某自动发电控制(AGC)机组实际下发指令为参考,利用粒子群优化算法进行规划计算。结果分析了利用风电场弃风与P2G技术在P2G、储气与NGGU容量优化配置下参与电力市场调频辅助服务经济性与可行性。     

不确定性环境下园区风光储互动运行的PPO强化学习策略

随着能源结构的不断升级,部署有新能源发电的新型园区将在未来新型电力系统中扮演重要的角色。需求的随机性、风光出力的间歇性、电力市场电价的波动性等不确定性因素耦合在一起,使得风光能源与电池储能系统的合理互动运行变得十分困难。考虑到传统优化方法的局限性,提出了一种基于PPO算法的深度强化学习方法,用于解决不确定环境下园区风光储互动运行问题。基于强化学习的理论框架,为园区互动运行构建了一个具有连续状态空间和连续动作空间且转移概率未知的马尔可夫决策模型,通过与新型负荷控制系统对接的能源管理系统控制园区微电网中的电池储能系统及柔性资源,在充分考虑电池退化成本的基础上,实现园区经济运行。     

结合强势卖方期权的电力远期合同模型

随着电力市场垄断的不断减弱,区域卖方垄断市场的发电商的风险日渐明显。结合期权思想,设计了一种包含强势卖方期权的电力远期合同,以发电商期望收益最大化建模,得到了其在签订合同时应购买的强势卖方期权最优数量的解析解。通过理论研究和算例随机模拟分析,说明了这种包含强势卖方期权的电力远期合同比普通单边差价合同更具实用性,并证明了发电商通过签订该合同能提高期望收益。