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2022-06-01
英文标题:
《Additive energy forward curves in a Heath-Jarrow-Morton framework》
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作者:
Fred Espen Benth, Marco Piccirilli, Tiziano Vargiolu
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最新提交年份:
2018
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英文摘要:
  One of the peculiarities of power and gas markets is the delivery mechanism of forward contracts. The seller of a futures contract commits to deliver, say, power, over a certain period, while the classical forward is a financial agreement settled on a maturity date. Our purpose is to design a Heath-Jarrow-Morton framework for an additive, mean-reverting, multicommodity market consisting of forward contracts of any delivery period. The main assumption is that forward prices can be represented as affine functions of a universal source of randomness. This allows us to completely characterize the models which prevent arbitrage opportunities: this boils down to finding a density between a risk-neutral measure $\\mathbb{Q}$, such that the prices of traded assets like forward contracts are true $\\mathbb{Q}$-martingales, and the real world probability measure $\\mathbb{P}$, under which forward prices are mean-reverting. The Girsanov kernel for such a transformation turns out to be stochastic and unbounded in the diffusion part, while in the jump part the Girsanov kernel must be deterministic and bounded: thus, in this respect, we prove two results on the martingale property of stochastic exponentials. The first allows to validate measure changes made of two components: an Esscher-type density and a Girsanov transform with stochastic and unbounded kernel. The second uses a different approach and works for the case of continuous density. We apply this framework to two models: a generalized Lucia-Schwartz model and a cross-commodity cointegrated market.
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中文摘要:
电力和天然气市场的一个特点是远期合约的交付机制。期货合约的卖方承诺在一定期限内交付(比如说)权力,而传统的远期合约是在到期日结算的金融协议。我们的目的是设计一个Heath-Jarrow-Morton框架,用于由任何交货期的远期合约组成的加性、均值回复、多商品市场。主要假设是,远期价格可以表示为普遍随机性来源的仿射函数。这使我们能够完整地描述防止套利机会的模型:这归结为在风险中性度量$\\mathbb{Q}$$之间找到一个密度,这样像远期合约这样的交易资产的价格是真实的$\\mathbb{Q}$-鞅,而现实世界的概率度量$\\mathbb{P}$,在此情况下远期价格是均值回复。这种变换的Girsanov核在扩散部分是随机无界的,而在跳跃部分,Girsanov核必须是确定性有界的:因此,在这方面,我们证明了随机指数鞅性质的两个结果。第一种方法允许验证由两个组件所做的度量更改:Esscher型密度和具有随机无界核的Girsanov变换。第二种方法使用不同的方法,适用于连续密度的情况。我们将此框架应用于两个模型:广义Lucia Schwartz模型和跨商品协整市场。
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分类信息:

一级分类:Quantitative Finance        数量金融学
二级分类:Mathematical Finance        数学金融学
分类描述:Mathematical and analytical methods of finance, including stochastic, probabilistic and functional analysis, algebraic, geometric and other methods
金融的数学和分析方法,包括随机、概率和泛函分析、代数、几何和其他方法
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一级分类:Mathematics        数学
二级分类:Probability        概率
分类描述:Theory and applications of probability and stochastic processes: e.g. central limit theorems, large deviations, stochastic differential equations, models from statistical mechanics, queuing theory
概率论与随机过程的理论与应用:例如中心极限定理,大偏差,随机微分方程,统计力学模型,排队论
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2022-6-1 08:04:27
AHEATH-JARROW-MORTON框架中的附加能量正演曲线Fred ESPEN BENTH、MARCO PICCIRILLI和TIZIANO VARGIOLUAbstract。电力和天然气市场的一个特点是提前合同的交付机制。期货合约的卖方承诺在一定期限内交付(比如说)电力,而传统远期合约是在到期日结算的金融协议。我们的目的是设计一个Heath-Jarrow-Morton框架,用于由任何交货期的远期合约组成的加性、均值回复、多商品市场。即使对于相对简单的动力学,我们也面临着在风险中性度量Q(如远期合约等交易资产的价格为真Q鞅)和真实世界概率P(在此概率下远期价格为均值回复)之间找到密度的问题。通过假设远期价格可以表示为普遍随机性来源的函数,我们可以完全描述防止套利机会的模型。在这方面,我们证明了随机指数鞅性质的两个结果。验证两个分量的测量变化的实验结果:Esscher型密度和具有随机无界核的Girsanov变换。第二种方法使用不同的方法,适用于连续密度的情况。我们通过引入广义的德鲁西亚-施瓦茨模型和跨商品协整市场,展示了该框架如何为描述各种模型提供明确的方法。1、导言自过去几十年中许多国家放松管制以来,能源市场正在迅速发展,并引起了实践者和研究人员的注意,他们从建模角度提出了挑战性的问题。
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2022-6-1 08:04:30
最活跃的细分市场通常是远期市场,因此,流动性最强的衍生产品是远期合约。我们不区分远期和期货,因为正如我们在这里假设的那样,在确定性利率的情况下,结果是相同的。在本文中,我们使用了与[5]相同的术语,并将名称保留在未来固定时间交货的合同中,而在一段时间内交付商品的协议称为掉期。后一类在电力和天然气市场建模中尤其重要,在这类市场中,商品在一定时间段(例如一天、一个月或一整年)内进行物理或金融交换。对这些市场的数学模型的深入研究,以及对其最显著的经验特征的描述,可以在[9,47]中找到。日期:2018年6月8日。2010年数学学科分类。60G44、60G51、91G20、91B70。关键词和短语。能源市场,均值回归,希思-贾罗-莫顿方法,远期,鞅性质。这项工作在Piccirilli先生访问奥斯陆大学期间完成了一部分。F、 E.Benth感谢挪威研究委员会资助的FINEWSTOCH研究项目提供的财政支持。T、 Vargiolu感谢帕多瓦大学资助的研究项目CPDA158845“多维多项式过程和应用,以应对数学金融和能源市场的新挑战”提供的财政支持。2 F.E.BENTH、M.PICCIRILLI和T.Vargiolut这篇论文旨在通过应用Heath-Jarrow-Morton范式,为多商品能源远期市场开发一个一致且易于处理的框架[26]。直觉上,这包括将远期价格描述为不同市场中时间和交货日期的随机演变函数。
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2022-6-1 08:04:33
据我们所知,将这一理念应用于能源相关商品的第一项工作是【17】,此后,其他许多工作也相继开展【35、28、14、34】;有关电力和天然气市场中HJM模型的回顾和更多参考资料,请参见【9,第6章】。在本文中,我们希望设计一个具有与[5]相同理念的现实远期市场模型,其中理论上可以交易任何交付期的合约,并且这些合约之间不存在套利关系。我们提出了远期和掉期价格动态的均值回复随机过程(实际上是一种参数化超额交货时间的Ornstein-Uhlenbeck模型)。通过在市场概率测度P下建立模型,我们可以表示观测价格的典型经验行为。远期和掉期之间的无套利约束是通过各自动力学参数之间的显式关系建立的。正如文献[5]所指出的,为远期曲线指定一个随机演化,然后导出掉期价格作为交割时间的平均值,这样做的缺点是失去了理想的分布特征,在某些情况下,甚至失去了马尔可夫性。这导致了不可处理的模型,这些模型继承了复杂的概率结构。因此,在那篇论文中,作者支持掉期市场模型,即只对所谓的原子掉期进行直接建模。虽然非原子掉期的价格可以通过套利论据重建,但在根据真实数据拟合模型时,不可能使用市场上所有可用的信息。
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2022-6-1 08:04:36
这些事实促使我们寻找一个足够普遍的HJM市场模型,以包括远期和掉期,同时保持由此产生的随机结构的可跟踪性。在本文中,我们研究的动态模型是可加的,这意味着我们不会对价格进行对数变换(更多详细信息,请参见第2节)。最近,additivemodels越来越受欢迎,尤其是用于描述电力现货价格,例如[4、22、21、27、33、37]。这是因为他们能够很好地再现电价的程式化特征,包括负现货价格的经验证据,并为衍生品定价提供明确的公式。通常,当这些模型用于电力以外的商品时,问题是可能出现负价格。然而,根据建模偏好,可以求助于从属者(参见【4】)。对于能源远期市场的应用,尚未对多种商品的设置进行广泛的研究(但是,请参见[23、29、43]的基于现货的模型)。例如,随着电力市场的逐步一体化,需要建立能够同时描述不同电力市场价格演变的跨商品动态模型,例如北欧国家电力市场和德国电力市场。事实上,我们的多商品框架允许我们开发商品具有各种依赖关系的模型,如驱动过程之间的相关性或它们之间的协整/价格耦合(见第5节)。
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2022-6-1 08:04:39
此外,它还为以更现实的方式计算多商品衍生资产的价格开辟了道路,因为darkor spark的价差记录在现货或期货价格上,并且在风险管理方面,对多商品投资组合实施一致的风险度量,如PaR和VaR。我们的主要想法是将远期价格表示为普遍随机性来源的一种有效转换,后者独立于交货日期(见假设4)。这种简化假设既可以保持马尔可夫性,也可以描述一致的相关掉期价格过程。最重要的是,这将是证明等价鞅测度Q的存在性的关键,从而确保无套利模型。事实上,均值回归的存在迫使我们面对非平凡的数学障碍。在这方面,我们证明了定理3.5随机指数的鞅性质,其中L'evy部分是Esscher型HEATH-JARROW-MORTON框架3中的加性能量正向曲线,而Brownian分量的Girsanov核是状态变量中的一个函数,因此,特别是随机的。然后,我们在连续密度和连续核的情况下,通过对指数函数的级数表示应用弱Novikov型条件,给出了不同的证明(参见定理3.6)。这一结果的证明依赖于高斯矩的渐近性质。当我们继续考虑更一般的L'evy核时,我们发现同样的技术无法应用。
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