考虑电压等级的多维度电力期货交易绩效建模和评估

程方亮， 杨永利， 龚文军， 李晓君， 宋学强， 张忠明

(新疆电力交易中心有限公司， 新疆,乌鲁木齐 830063)

0 引言

电力产业是国民经济的命脉，是每个国家的支柱型产业，它采用发电、输电、配电、供电、售电垂直一体化垄断运营模型经营[1]。由于电力产业的垄断性导致该行业出现劳动力生产效率低下、发电成本升高等问题，为此构建高效、安全、经济的电力产业是全世界各国的目标。电压等级的不同会极大地影响电力期货交易绩效，传统方法忽略了电压等级的影响，在绩效评价指标权重计算方面存在着增益系数小的问题，为此提出考虑电压等级的多维度电力期货交易绩效建模评估方法[2]。

1 多维度电力期货交易绩效建模评估

1.1 收益计算

电力期货交易指的是交易参与者通过交付定额的保证金，在未来某一时刻交易特定质量与数量电力商品的标准合约买卖[3]。电力期货交易的载体与对象是期货合约，它是由远期合约交易发展而来，其实质上是针对电力商品的高度标准化合约[4]。

电力期货交易具有合约标准化、交易集中化、双向交易与对冲机制、每日无负债结算制度、杠杆机制等特征。电力期货交易程序如图1所示。

图1 电力期货交易程序

电力多边交易市场为电力期货交易提供了良好的环境，并为期货交易设计了一套支持系统，支持系统为电力期货交易的顺利运作提供技术支持。支持系统包括电力期货交易管理、合同管理、计量管理、结算管理、市场分析、信息分布、市场监视、市场预测与数据申报模块。

假设交易主体在T时刻购入一定数量的电力商品，但担心T时刻后电力商品价格变动，为其带来经济损失，于是选择投资数量相同、方向相反的电力期货交易用于对冲上述风险[5]。设定交易主体在t=t0时刻买入一份电力期货合约，交割日期为tn=T。则交易主体可以在t1

第一次期货交易时间为t0时刻，交易主体依据电力市场的供求信息，预测下一时刻的电力商品交易量为X1，在上述阶段，交易主体的收益为

C1=(P1-P0)X1

(1)

其中，P1表示t1时刻期货市场中的电力商品价格,P0表示t0时刻期货市场中的电力商品价格。

依据上述原理，在第m+1个期货交易时段内，交易主体收益为

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

(2)

其中，Pm+1表示tm+1时刻期货市场中的电力商品价格,Pm表示tm时刻期货市场中的电力商品价格,Xm+1表示tm+1时刻交易主体期货合约的电力商品交易量。

若Xm+1>0，说明交易主体在tm时刻预测的tm+1时刻期货电力商品价格高于实际价格，此时会买入电力期货多头；若Xm+1<0，说明交易主体在tm时刻预测的tm+1时刻期货电力商品价格低于实际价格，此时会卖出电力期货空头。当到达tm+1时刻，若此时的电力商品价格小于tm适合的电力商品价格，交易主体预测错误时，则Xm+1为正数，若买入电力期货多头，此阶段电力期货交易会亏损，决策错误；反之，交易主体在此阶段会盈利[6]。

一个完整的电力期货交易过程时间为t0-tn，交易主体总收益可以表示为

(3)

在交割期T内，假设交易主体交割电力商品为Q，期货价格会逐渐收敛于实际价格Pn，此时交易主体收益表示为

C=F(Q)-PnQ

(4)

其中，F(Q)表示交易主体的效益函数。

交易主体在整个电力期货交易过程中的收益表示为

(5)

通过上述过程完成电力期货交易收益的计算，为下述电压等级与电力期货价格关系的分析做准备。

1.2 电压等级与电力期货价格关系获取

电压等级对电力期货价格有着极大的影响[7]，传统方法由于忽视电压等级，造成绩效评价指标权重计算过程中存在增益系数较小的缺陷，为此，此研究获取电压等级与电力期货价格关系，为多维度绩效评价指标选取提供依据。

常规情况下，电压等级划分为5级，具体电压等级划分如表1所示。

表1 电压等级划分表

依据文献得到电压等级与电力期货价格关系图，具体如图2所示。

图2 电压等级与电力期货价格关系图

如图2所示，电力期货价格序列波动是电压等级波动的2-15倍，所有的电力期货价格均呈现显著的正态偏斜，而电压等级波动情况不符合这种特征[8]。

2 实验验证

为了验证所提评估方法的整体有效性，进行对比实验。以增益系数计算、指标权重判别准确性、评估效率为实验对比指标，将所提评估方法与基于时空架构以及基于区块链的评估方法相比较。

2.1 测试准备

为了保障测试的顺利进行，给定电力期货交易的现货价格与结算价格以及两者之间的波动曲线，为绩效评价指标权重计算做准备。电力期货交易的现货价格与结算价格如表2所示。

表2 电力期货交易现货与结算价格表

电力期货交易的现货价格与结算价格波动曲线如图3所示。

图3 现货价格与结算价格波动曲线图

2.2 增益系数分析

在测试过程中，通过绩效评价指标权重计算增益系数体现方法的性能。增益系数指的是指标权重计算过程中的合理性参数，常规情况下，增益系数范围为[0,1]，增益系数越大，表明绩效评价指标权重更加合理，则方法的评估效果更好。具体测试过程如下所示。

通过测试得到所提方法在不同电压下的增益系数计算情况，对比结果如表3所示。

表3 不同电压增益系数对比情况表

如表3数据显示，在3种电压情况下，提出评估方法的增益系数最大值为0.98，最小值为0.80，在增益系数范围内所提方法的增益系数较大，说明所提评估方法的评估效果较好，能够准确评估电力期货交易绩效。

在超高压以及特高压等级下，绩效评价指标权重无法计算，因此，此实验不研究这2种情况。

3 总结

为了提高电力期货交易绩效的评估准确性，提出考虑电压等级的多维度电力期货交易绩效建模评估费方法。由上述测试结果可知，除了超高压以及特高压等级无法测试以外，在正常电压、低电压以及高电压等级下，提出方法的增益系数较高，并且在正常电压下的增益系数最大，表明所提出的方法具备更好的性能，适用范围更加广泛。