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Modelado del Valor en Riesgo para el mercado de electricidad con precios negativos

Estoy un poco perdido después de intentar encontrar documentos relacionados con el riesgo de cola para los mercados de electricidad. No parece haber mucha literatura (o quizás no he logrado encontrarla) sobre la modelización de VaR/ES para procesos de precios que pueden volverse negativos.

Algunos que he encontrado mencionan que utilizan modelos ARMA-GARCH, pero ¿cómo es posible? Por lo general, uno querría logaritmos de los rendimientos para obtener estacionariedad, pero esto es imposible con precios que se vuelven negativos. ¿Simplemente se utilizan los rendimientos simples en su lugar y se acepta la naturaleza dependiente del nivel de esto? Algunos documentos indican que simplemente eliminan los precios negativos, pero al menos en Europa, últimamente, eso significaría desechar una gran cantidad de datos.

Entonces, ¿hay otras y mejores formas de modelarlo?

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David Radcliffe Puntos 136

Supongamos que tienes una serie de precios históricos $P_t$, indexados por tiempo, y el precio actual $P_\mathrm{now}$, y queremos ver qué precio se convertiría si el precio actual hubiera cambiado similmente a como cambió para cada observación en el pasado. Para obtener el VaR/ES histórico básico, clasificas las ganancias y pérdidas de todos estos precios simulados, y lees el VaR o el ES. No estoy seguro si estadísticas más complicadas seguirían funcionando con los trucos a continuación.

Pero, ¿qué significa "similar"? Por ejemplo, si el precio es 10 hoy, y hace unos meses el precio cambió de 2 a 4, ¿"similar" significa que el precio aumentaría en 2 o que se duplicaría?

Para implementar lo primero, simplemente definimos la diferencia de precios $D_t=P_t- P_{t-1}$ y simulamos $P_\mathrm{new}=P_\mathrm{now}+D_t$. Por ejemplo, si el precio es 3 ahora, y si el precio cayó de 14 a 10 en el pasado, entonces el precio simulado sería $P_\mathrm{new}=3+10-14=-1$. Esta metodología seguramente admite precios negativos y precios cero, pero probablemente no es exactamente lo que la mayoría de la gente quiere.

Para la otra metodología, asumimos que los precios son no nulos, y definimos el cambio porcentual $R_t=\frac{P_t}{P_{t-1}}-1$, y simulamos, $P_\mathrm{new}=P_\mathrm{now}\times(R_t+1)=P_\mathrm{now}+P_\mathrm{now}\times R_t=P_\mathrm{now}\times\frac{P_t}{P_{t-1}}$.

Nótese que para no dividir por 0, necesitamos asumir solo que los precios son distintos de cero, es decir, que aún no puedes regalar o recibir el activo de forma gratuita, pero no hay problema si a veces, en lugar de cobrar, tienes que pagar a alguien para que se deshaga del activo. Si el precio cambia de signo, entonces el cociente $\frac{P_t}{P_{t-1}}<0$, pero está bien. Por ejemplo, supongamos que el precio actual es 10, y estamos tratando de simular un día en que cambió de 1 a -5. Luego $R_t=\frac{-5}{1}-1=-6$, en otras palabras, el precio cayó un 600%, y simulamos $P_\mathrm{new}=10\times (-6+1) = 10\times -5 = -500$, un cambio "similar".

En lugar de cambios porcentuales, también puedes tomar logaritmos de los cocientes: define $L_t=\log\left(\frac{P_t}{P_{t-1}}\right)$ y simula $P_\mathrm{new}=P_\mathrm{now}\times \exp(L_t)$. Si el cociente $\frac{P_t}{P_{t-1}}<0$, el logaritmo de un número negativo es un número complejo: para $l<0$, $\log(l)=\log(-l)\pm i \pi$. $P_\mathrm{new}$ cambia de signo de $P_\mathrm{now}$ cada vez que $P_t$ cambia de signo de $P_{t-1}$. Con suerte, tus implementaciones de $\log$ y $\exp$ pueden manejar automáticamente este "cableado", pero de lo contrario, el siguiente pseudocódigo muestra cómo puedes programar alrededor de que $\log$ no acepte entradas negativas, por ejemplo, almacenando una bandera booleana que indique que el signo del precio ha cambiado en un array separado signFlip.

if ((ratio[t] = price[t] / price[t-1] < 0)
  signFlip[t] = -1
  ratio[t] = -ratio[t] // render the ratio positive
 else
  signFlip[t] = 1
L[t] = log(ratio[t])
...
PriceNew = PriceNow * exp(L[t]) * signFlip[t]

Matemáticamente, hemos utilizado el logaritmo complejo del cociente negativo, pero log/exp no lo saben.

Observa que puedes combinar los $R$'s de los días $i$ y $j$ como $R_{ij}=(R_i+1)\times(R_j+1)-1$, mientras que los logaritmos son aditivos: $L_{ij}=L_i+L_j$, $\mathrm{signFlip}_{ij}=\mathrm{signFlip}_i \times \mathrm{signFlip}_j$. Puedes usar combinaciones de 2 o más movimientos de precios para construir más escenarios históricos.

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