Risk Analysis and Pricing of Retail Energy Contracts

Jiří Hron

Doctoral thesis

Analýza rizik a oceňování energetických retailových kontraktů

Abstract:

Abstrakt Předkládaná dizertační práce se zabývá aplikací statistických metod a přístupů v energe-tickém byznysu. Modelování a oceňování rizik v energetice je mladou disciplínou, která se objevila teprve s nedávnou liberalizací. Prvním cílem je tedy vysvětlení specifických prin-cipů obchodování s energiemi v nezbytně nutné míře tak, aby i čtenář bez předběžných znalostí pochopil jak podstatu rizik, tak i motivaci navrhovaných modelů a oceňovacích přístupů. Hlavní důraz kladu na retailová rizika, tj. na skupinu energetických rizik spojených s dodávkou energie konečným spotřebitelům. Zvláště se zaměřuji na kontrakty umožňující objemovou flexibilitu, které se v literatuře nazývají swing opcemi. Druhým tématem je tedy skupina demand-driven swing opcí, jejichž systematičtější statistická analýza v portfoliovém kontextu nebyla doposud v ucelené formě publikována. Při jejich zkoumání používám deduktivní (pravděpodobnostní) analýzu, která odhaluje zajímavé zákonitosti týkající se korelací. Pro použití v praxi jsou důležité i induktivní úvahy, jejichž výsledkem jsou odhadové postupy založené na výběrových (historických) hodnotách. V této souvis-losti navrhuji estimátor objemové korelace založený na klasické teorii, jehož vychýlení analyzuji simulací. Pro analýzu další korelace objem-cena, jsem zavedl pojem robustní závislosti, na který lze aplikovat bootstrapové procedury. Jak je v práci ukázáno, lze je po-užít pro jak testování, tak i pro citlivostní analýzu výběrové korelace. Existuje mnoho prací zabývajících se modelováním komoditních cen, které jsou svými vlastnostmi odlišné od cen na finančních trzích. Třetím cílem je proto empirická statistická analýza vlastností denních cen elektřiny a plynu v České republice, která může být výcho-diskem pro navržení adekvátních cenových modelů v českém prostředí. Čtvrtým cílem je problematika oceňování kontraktů s dodávkou elektřiny. Navrhuji op-timalizační model, jehož výstupem je nejen syntetická tržní cena, ale i způsob zajištění rizika. Model umožňuje flexibilní aplikaci v praxi.

Abstract:

The presented dissertation is focused on the applications of statistical methods and ap-proaches applied in the energy business. The need for the modeling of energy risks arose only recently when the energy business was opened to competition. Therefore, the prima-ry aim of the dissertation is to clarify the main principles of the energy business which are necessary for understanding both risk principles and motivation of the proposed models. I am largely focused on retail risks, i.e., the risks associated with delivery to end-consumers. In particular, I deal with energy contracts providing volume flexibility, recalled as swing options in the literature. Therefore, the second issue on which I am focusing is a group of demand-driven swing options whose more systematic analysis in the portfolio context has not been published so far. Examining the risk, I apply the deductive (probabil-istic) analysis which reveals interesting relations between correlations. The practical ap-plications also require inductive considerations resulting in the construction of statistical estimators relying on historical data. I propose an estimator of the volumetric correlation based on a classical theory whose bias is investigated via MC simulation. To analyze a par-ticular volume-price correlation, I introduced the notion of robust dependency. Applying bootstrap procedures, robust dependency can be used both for testing purposes and for sensitivity analysis of the sample correlation. There are many works available devoted to energy price models which are different from the price models applied on financial markets. Therefore, the third target of the dis-sertation is an empirical statistical analysis of both power and natural gas Czech spot pric-es which can serve as a basis for the development of price models adapted to the Czech market environment. Finally, the fourth aim is the evaluation of power contracts which is very specific. The outputs of the model are both a synthetic market price and a hedging strategy. The model is designed to provide flexibility in practical applications.

Keywords

demand-driven swing opce, riziko energetických kontraktů, swing opce., energetické kontrakty

Keywords

energy market, energy contracts, swing options, demand-driven swing option

Language used: English

Date on which the thesis was submitted / produced: 30. 9. 2007

Thesis defence

• Date of defence: 17. 9. 2014
• Supervisor: Luboš Marek
• Reader: Jiří Málek, Jiří Krtička

Vysoká škola ekonomická v Praze

Doctoral programme / field:
Kvantitativní metody v ekonomice / Statistika