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

電力產業是國民經濟的命脈，是每個國家的支柱型產業，它采用發電、輸電、配電、供電、售電垂直一體化壟斷運營模型經營[1]。由于電力產業的壟斷性導致該行業出現勞動力生產效率低下、發電成本升高等問題，為此構建高效、安全、經濟的電力產業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，傳統方法忽略了電壓等級的影響，在績效評價指標權重計算方面存在著增益系數小的問題，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量與數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展而來，其實質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境，并為期貨交易設計了一套支持系統，支持系統為電力期貨交易的順利運作提供技術支持。支持系統包括電力期貨交易管理、合同管理、計量管理、結算管理、市場分析、信息分布、市場監視、市場預測與數據申報模塊。

假設交易主體在T時刻購入一定數量的電力商品，但擔心T時刻后電力商品價格變動，為其帶來經濟損失，于是選擇投資數量相同、方向相反的電力期貨交易用于對沖上述風險[5]。設定交易主體在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，交易主體依據電力市場的供求信息，預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。

依據上述原理，在第m+1個期貨交易時段內，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。當到達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，交易主體預測錯誤時，則Xm+1為正數，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，假設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(Q)表示交易主體的效益函數。

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系的分析做準備。

1.2 電壓等級與電力期貨價格關系獲取

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

常規情況下，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

依據文獻得到電壓等級與電力期貨價格關系圖，具體如圖2所示。

圖2 電壓等級與電力期貨價格關系圖

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顯著的正態偏斜，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。以增益系數計算、指標權重判別準確性、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以及基于區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貨價格與結算價格以及兩者之間的波動曲線，為績效評價指標權重計算做準備。電力期貨交易的現貨價格與結算價格如表2所示。

表2 電力期貨交易現貨與結算價格表

電力期貨交易的現貨價格與結算價格波動曲線如圖3所示。

圖3 現貨價格與結算價格波動曲線圖

2.2 增益系數分析

在測試過程中，通過績效評價指標權重計算增益系數體現方法的性能。增益系數指的是指標權重計算過程中的合理性參數，常規情況下，增益系數范圍為[0,1]，增益系數越大，表明績效評價指標權重更加合理，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計算情況，對比結果如表3所示。

表3 不同電壓增益系數對比情況表

如表3數據顯示，在3種電壓情況下，提出評估方法的增益系數最大值為0.98，最小值為0.80，在增益系數范圍內所提方法的增益系數較大，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，績效評價指標權重無法計算，因此，此實驗不研究這2種情況。

3 總結

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較高，并且在正常電壓下的增益系數最大，表明所提出的方法具備更好的性能，適用范圍更加廣泛。