Index of /rozprawy2/11305

SPIS TREŚCI

WSTĘP ………..……….………6

1. IDENTYFIKACJA RODZAJÓW RYZYKA W DZIAŁALNOŚCI PODMIOTÓW SEKTORA CIEPŁOWNICZEGO ……….………….………..10

1.1. Sektor ciepłowniczy w Polsce ………..……….….10

1.1.1. Struktura sektora ciepłowniczego w Polsce………...………...13

1.1.2. Kondycja finansowa sektora ciepłowniczego ………..…………19

1.1.3. Efektywność techniczna sektora ………..22

1.2. Zarządzanie ryzykiem w działalności gospodarczej……….………..24

1.3. Ryzyka ogólnogospodarcze w polskim sektorze ciepłowniczym………...34

1.3.1. Ryzyko zmiany ceny ciepła………..34

1.3.2. Ryzyko zmiany cen paliw………..………...36

1.3.3. Ryzyko walutowe………..…………40

1.3.4. Ryzyko kredytowe………...…..41

1.3.5. Ryzyko stóp procentowych……….. 42

1.3.6. Ryzyko polityczne……….43

1.4. Ryzyka specyficzne w polskim sektorze ciepłowniczym………...44

1.4.1. Ryzyko konkurencji ………...45

1.4.2. Ryzyko technologiczne……….46

1.4.3. Ryzyko dostaw i jakości paliwa, ryzyko środowiskowe………...46

1.4.4. Ryzyko operacyjne, ryzyko pogodowe……….47

2. WPŁYW ZMIAN KLIMATYCZNYCH NA DZIAŁALNOŚĆ GOSPODARCZĄ ………49

2.1. Kierunki zmian klimatycznych ………...………49

2.2. Polityka przeciwdziałania negatywnym skutkom zmian klimatycznych………59

2.3. Zarządzanie katastroficznym i niekatastroficznym ryzykiem pogodowym…………64

2.3.1. Ubezpieczenia ……….66

2.3.2. Finansowe instrumenty katastroficzne………..68

2.3.3. Pomoc państwa ……….71

2.4. Wpływ ryzyka pogodowego niekatastroficznego na wybrane sektory gospodarcze ………74

2.4.1. Oddziaływanie ryzyka pogodowego na sektor budowlany………...75

Zarządzanie ryzykiem pogodowym w przedsiębiorstwach sektora ciepłowniczego 4

2.4.3. Analiza wrażliwości transportu na ryzyko pogodowe ……….77

2.4.4. Ewaluacja rodzaju wpływu ryzyka pogodowego na przedsiębiorstwa z sektora turystycznego ………...…….80

2.4.5. Oszacowanie wrażliwości sektora energetycznego w Polsce na ryzyko pogodowe ………..………..………81

2.5. Wpływ pogody na zapotrzebowanie i ceny energii .………..82

3. DERYWATY JAKO INSTRUMENTY OGRANICZANIA WPŁYWU NIEKATASTROFICZNEGO RYZYKA POGODOWEGO NA WYNIKI FINANSOWE PRZEDSIĘBIORSTWA………...………...85

3.1. Rynek instrumentów pochodnych ………..85

3.1.1. Derywaty pogodowe ……….89

3.2. Metody i modele zarządzania niekatastroficznym ryzykiem pogodowym w literaturze przedmiotu ………...104

3.3. Analiza rynku derywatów pogodowych………119

3.3.1. Historia rynku derywatów pogodowych……….120

3.3.2. Rynek pozagiełdowy derywatów pogodowych………...126

3.4. Przegląd metod i modeli prognozowania indeksów temperatury powietrza i cen opcji ………...129

3.4.1. Analiza historyczna……….129

3.4.2. Modelowanie statystyczne………..130

3.4.3. Modelowanie waloru bazowego………..131

3.4.4. Symulacje Monte Carlo……….………..134

3.4.5. Model Blacka Scholesa ………...135

3.4.6. Model dwumianowy Coxa – Rossa – Rubinsteina………..136

3.4.7. Zabezpieczenia krzyżowe ………...137

3.5. Obliczanie cen opcji wystawianych na indeks HDD……….139

4. PRZYKŁAD ZABEZPIECZENIA PRZED RYZYKIEM ZMIANY TEMPERATURY W SEZONIE GRZEWCZYM DLA PRZEDSIĘBIORSTWA 1 ………..143

4.1. Analiza wpływu zmian temperatury powietrza na wyniki finansowe………...143

4.1.1.Charakterystyka rozkładu wartości temperaturowych i sprzedaży ciepła……144

4.1.2. Określenie istotności statystycznej zmian temperatury i produkcji ciepła…..145

4.1.3. Siła wpływu zmian temperatury powietrza na produkcję energii cieplnej…..147

4.2. Zastosowanie modelu dwumianowego Coxa – Rossa – Rubinsteina do wyceny opcji pogodowych opartych o indeks temperatury HDD..………..152

4.3. Ocena wrażliwości wycenionych opcji na zmiany ceny wykonania K

i indeksu temperatury HDD.………..156

4.4. Przykłady strategii opcyjnych zbudowanych dla Przedsiębiorstwa 1 w oparciu o opcje o różnym terminie ważności i różnych cenach wykonania..………...165

4.5. Porównanie zastosowanych w Przedsiębiorstwie 1 strategii opcyjnych do średniej sprzedaży.………176

5. PRZYKŁAD ZABEZPIECZENIA PRZEDSIĘBIORSTWA 2 PRZED RYZYKIEM ZMIANY TEMPERATURY W SEZONIE GRZEWCZYM.………195

5.1. Zastosowanie modelu dwumianowego Coxa – Rossa – Rubinsteina do wyceny opcji pogodowych opartych o indeks temperatury HDD dla Miasta 2.………195

5.2. Ocena wrażliwości wycenionych opcji na zmiany ceny wykonania K i indeksu temperatury HDD.……….198

5.3. Przykłady strategii opcyjnych zbudowanych dla Przedsiębiorstwa 2 w oparciu o opcje o różnym terminie ważności i różnych cenach wykonania.………...207

5.4. Opracowanie algorytmu zabezpieczającego przed ryzykiem pogodowym dla polskich przedsiębiorstw ciepłowniczych.……….220

PODSUMOWANIE I WNIOSKI……….………...………224 BIBLIOGRAFIA……….……….228 SPIS RYSUNKÓW……….………..………244 SPIS TABEL ………...….…………...…..247 Załącznik nr 1 ………...……..…..251 Załącznik nr 2 ………...261

Zarządzanie ryzykiem pogodowym w przedsiębiorstwach sektora ciepłowniczego 6

W

Zarządzanie ryzykiem pogodowym staje się coraz bardziej popularne w strategiach zarządzania dużych amerykańskich korporacji, szczególnie w sektorze energetycznym, co ma swoje odzwierciedlenie w aktywności chicagowskiej giełdy oraz w publikacjach amerykańskich naukowców. Również w Europie tematyka ta, w ujęciu głównie niekatastroficznym, coraz częściej pojawia się w obszarach zainteresowań przedstawicieli nauki i przemysłu. Dokładna analiza zainteresowania niniejszą tematyką, która została przedstawiona w rozdziale trzecim, wskazuje, że szczególnie uzasadnione jest stosowanie derywatów pogodowych, będących głównymi instrumentami zarządzania ryzykiem pogodowym w sektorze ciepłowniczym. Szczególnie ciekawe z naukowego punktu widzenia wydaje się być zanalizowanie możliwości implementacji owych instrumentów w polskiej gospodarce ciepłowniczej. Jednakże ich zastosowanie wymaga zbudowania skutecznej strategii zarządzania ryzykiem pogodowym niekatastroficznym dla polskich przedsiębiorstw energetyki cieplnej, co przyjęto za główny cel pracy. Ponadto zakres badań poszerzono o szereg celów szczegółowych:

 Stworzenie profilu ryzyka polskiej branży ciepłowniczej.

 Przegląd derywatów pogodowych, metod ich wyceny oraz zbadanie skuteczności zaproponowanych strategii opcyjnych.

 Stworzenie uniwersalnego algorytmu zarządzania ryzykiem pogodowym dla polskich przedsiębiorstw ciepłowniczych.

Dogłębne studium literaturowe, analiza działalności stowarzyszeń branżowych oraz szereg wywiadów środowiskowych dały podstawę do postawienia głównej hipotezy badawczej:

Zarządzanie ryzykiem pogodowym niekatastroficznym w oparciu o opcje pogodowe może poprawić wyniki finansowe polskich przedsiębiorstw ciepłowniczych.

oraz czterech hipotez szczegółowych:

H1: W profilu ryzyka polskiej branży ciepłowniczej ryzyko zmiany temperatury w miesiącach zimowych stanowi istotne zagrożenie finansowe.

H2: Do zarządzania ryzykiem pogodowym w przedsiębiorstwach ciepłowniczych można wykorzystać istniejące na rynku opcje wystawione na indeksy temperatury powietrza. H3: Odpowiednio dobrane strategie opcyjne, zbudowane w oparciu o opcje put na indeks HDD, mogą zmniejszyć straty przedsiębiorstw ciepłowniczych, powstałe na skutek występowania relatywnie wysokich temperatur powietrza w okresie grzewczym.

H4: Przy niskich temperaturach w okresie grzewczym, opcje put na indeks HDD mogą przynosić również dodatkowe korzyści finansowe, pod warunkiem właściwego dobrania ich w strategiach łączonych.

Problem badawczy sprowadzono do następujących pytań:

 Jakie rodzaje ryzyka i z jakim natężeniem wpływają na polską branżę ciepłowniczą?  Jaki wpływ wywierają zmiany klimatyczne na przedsiębiorstwa z kluczowych

 Czy istnieje ryzyko pogodowe i jak się ono przejawia?

 Jaki jest obecnie wpływ ryzyka pogodowego na branżę ciepłowniczą w Polsce i jak może się on zmieniać w najbliższej przyszłości?

 Jakie metody można stosować w zarządzaniu tym typem ryzyka?

 Czy wykorzystanie opcji pogodowych, dostępnych obecnie na rynku, pozwoli na zbudowanie skutecznej strategii zabezpieczającej przed ryzykiem pogodowym?  Jaką pozycję należy zająć w opcji (długą czy krótką), aby strategia opcyjna nie

przyniosła podmiotowi gospodarczemu dodatkowych strat?

 Jak wysoki będzie koszt zabezpieczenia i jakie czynniki na niego wpływają?

 Czy strategie opcyjne mogą zmniejszyć straty finansowe spowodowane relatywnie wysoką temperaturą powietrza w okresie grzewczym (tzw. miesiącach zimowych)?  Jakie istnieją metody i modele wyceny opcji opartych o indeksy temperatury?  Czy można zbudować uniwersalny algorytm postępowania przedsiębiorstw

ciepłow-niczych przy tworzeniu strategii zabezpieczających przed negatywnym wpływem ryzyka pogodowego?

Do realizacji procesu badawczego wykorzystano następujące metody badawcze:

 Analiza literatury z zakresów: definicji ryzyka, zarządzania ryzykiem, mapy ryzyka polskiej branży ciepłowniczej, derywatów pogodowych oraz metod i modeli ich wyceniania.

 Analiza materiałów z przedsiębiorstw (raporty, a także otrzymane materiały i bazy).  Wywiady swobodne z: pracownikami giełdy Chicago Mercantile Exchange, Stowarzyszenia Weather Risk Management Association, portalu o derywatach pogodowych Artemis, platformy danych pogodowych SpeedwellWeather, konsultantów klimatycznych i energetycznych Consus oraz wybranych przedsiębiorstw ciepłowniczych.

 Analiza statystyczna wpływu zmian temperatury powietrza na wyniki sprzedażowe wybranych przedsiębiorstw (wykresy pudełkowe, jednoczynnikowa analiza wariancji ANOVA, korelacje oraz wykresy regresji liniowej).

 Modelowanie matematyczno-ekonomiczne szacowania ceny opcji (modele dwumianowe Coxa – Rossa – Rubinsteina).

Niniejsza rozprawa zbudowana została ze wstępu, pięciu rozdziałów tematycznych oraz podsumowania. Ponadto została wzbogacona o dwa załączniki, w których zestawiono wyniki badań nad opłacalnością proponowanego zabezpieczenia opcyjnego.

Rozdział pierwszy poświęcony jest wieloaspektowej analizie polskiego sektora ciepłowniczego. Przedstawiono w nim m.in.: strukturę oraz kondycję finansową i techniczną tej gałęzi przemysłu. Dokonano analizy zmian wskaźników takich jak: wielkość sprzedaży ciepła, dynamika wyników finansowych przedsiębiorstw branży, struktura odbiorców ciepła, formy własności przedsiębiorstw ciepłowniczych czy struktury paliw używanych do jego produkcji. Następnie dokonano przeglądu najważniejszych zagadnień teoretycznych związanych z ryzykiem oraz zarządzaniem nim, by następnie odnieść zaprezentowane zagadnienia do sektora ciepłowniczego. Stworzono profil ryzyka sektora poprzez stworzenie mapy ryzyka, zaznaczenie czynników wpływających na każde z nich oraz określenie stopnia natężenia zagrożenia dla przedsiębiorstw z branży. W toku omawiania ryzyka

ogólno-Zarządzanie ryzykiem pogodowym w przedsiębiorstwach sektora ciepłowniczego 8 ryzyko kredytowe, ryzyko polityczne, ryzyko zmiany ceny paliw. Natomiast w ramach prezentacji ryzyk specyficznych wyszczególniono i opisano: ryzyko konkurencji, ryzyko dostaw i jakości paliwa, ryzyko środowiskowe, ryzyko technologiczne oraz ryzyko operacyjne, ze szczególnym ujęciem ryzyka pogodowego.

Natomiast w rozdziale drugim usystematyzowano wiedzę dotyczącą światowych zmian klimatycznych oraz zreferowano globalną politykę przeciwdziałania tym zmianom. Wykazano, że zmiany klimatyczne stanowią genezę pojawienia się w ekonomii nowych pojęć: ryzyka pogodowego katastroficznego i niekatastroficznego. W dalszej części rozdziału uwagę skupiono na przybliżeniu tych pojęć. Następnie, celem ukazania wpływu niekatastroficznego ryzyka pogodowego na działalność gospodarczą, które nieuwzględnione w planach rozwojowych może przyczynić się do nieoczekiwanych strat finansowych, przeprowadzono analizę wrażliwości poszczególnych sektorów gospodarki. Przedmiotem rozważań było działanie czynników atmosferycznych takich jak: temperatura powietrza, siła i kierunek wiatru, opady deszczu i śniegu w: budownictwie, rolnictwie, transporcie, turystyce oraz energetyce. W podsumowaniu rozdziału podjęto próbę skwantyfikowania wpływu zmian temperatury powietrza i opadu deszczu na zapotrzebowanie energii cieplnej w Polsce. Wyniki badań wskazały na silną zależność pomiędzy wzrostem temperatury rocznej a spadkiem sprzedaży ciepła w kraju, co pozwoliło na sformułowanie stwierdzenia, że sektor energetyki w Polsce jest mocno związany finansowo z fluktuacjami temperatur rocznych. Postawienie niniejszej tezy wykazało celowość wprowadzenia zarządzania niekatastroficznym ryzykiem pogodowym.

Stąd rozdział trzeci poświęcony został metodom zarządzania powyższym ryzykiem ze szczególnym uwzględnieniem możliwości transferu na rynek finansowy. Przedstawiono rynek derywatów pogodowych, wskazano jego uczestników oraz omówiono indeksy bazowe, za pomocą których są skonstruowane, z unaocznieniem przykładów ich wykorzystania przez podmioty gospodarcze. W dalszej części zaprezentowano stan zagadnienia w latach 2000 – 2017, na podstawie autorskiego opracowania statystycznego 92 publikacji pochodzących z 5 wziętych baz naukowych. Porównano popularność tematyki wśród naukowców, z rozróż-nieniem kraju pochodzenia głównych autorów, stosowanych metod wyceny, badanego obszaru gospodarki oraz używanych indeksów. Analogiczną analizę wykonano w oparciu o bazę polskojęzycznych czasopism. Na podstawie zgromadzonych danych sporządzono wykresy, w oparciu o które wyciągnięto syntetyczne wnioski, wykorzystane do określenia kształtu niniejszej dysertacji. W toku omawiania metod prognozowania indeksów temperatury powietrza przeprowadzono indywidualną analizę prac mających wkład do stanu zagadnienia. W oparciu o przegląd literatury zaproponowano klasyfikację metod, następnie poddano je porównaniu i ocenie. Wyniki wskazały zasadność stosowania dwumianowych modeli Coxa – Rossa – Rubinsteina do obliczania ceny opcji wystawionych na indeks HDD, które w następnym rozdziale zostały zaproponowane w strategii zabezpieczającej dla polskiego przedsiębiorstwa.

W czwartym rozdziale została ponadto przeprowadzona analiza statystyczna wpływu zmian temperatury powietrza na jego wyniki finansowe. Ze względu na tajemnicę handlową nie podano nazwy oraz lokalizacji przedsiębiorstwa, a na potrzeby niniejszej pracy przyjęto oznaczenia: Przedsiębiorstwo 1 i Miejscowość 1. W celu odpowiedzi na pytanie, jak silnie zmiana temperatury powietrza w okresie grzewczym (a co za tym idzie, indeksu temperatury HDD) jest powiązana z dochodem ze sprzedaży, przeprowadzono analizę statystyczną za pomocą: wykresów pudełkowych, jednoczynnikowej analizy wariancji ANOVA, korelacji oraz

wykresów regresji liniowej. Analiza tego konkretnego przypadku pozwoliła na sformułowanie wniosku, że wysokość temperatury powietrza w okresie grzewczym w sposób istotny wpływa na dochody przedsiębiorstwa ze sprzedaży ciepła. Następnie zastosowano model Coxa – Rossa – Rubinsteina do wyceny opcji pogodowych (miesięcznych, kwartalnych i sześciomiesięcznej) dla badanej miejscowości, co posłużyło do oceny wrażliwości opcji na zmiany parametrów obieralnych, takich jak cena wykonania K oraz indeksu temperatury HDD. Zaproponowano siedem wariantów zakupu opcji. Każdy przypadek analizowano dla jedenastu poziomów wykonania K, dla dwóch skrajnych wariantów pogodowych, by następnie wyniki porównać z pozycją niezabezpieczoną. Działania te pozwoliły na wybranie zabezpieczenia najbardziej opłacalnego dla analizowanego podmiotu.

Celem weryfikacji powyższych badań, ten sam ciąg logiczny zaimplementowano do przygotowania propozycji różnych wariantów zabezpieczenia dla drugiego przedsiębiorstwa z innego obszaru Polski (Przedsiębiorstwo 2), którego dane z tych samych względów co w przypadku Przedsiębiorstwa 1 zostały utajnione. Temu rozważaniu poświęcono większość rozdziału piątego. W oparciu o obie analizy zaproponowano autorski algorytm zabezpieczenia przed niekatastroficznym ryzykiem pogodowym dla polskich przedsiębiorstw z branży ciepłowniczej. Model wpisuje się w ogólny, pięcioetapowy proces zarządzania ryzykiem, i zawiera zbiór wytycznych do tworzenia strategii zarządzania przedsiębiorstwem. Implementacja modelu w Przedsiębiorstwie 1 pozwoliła na zysk zarówno w scenariuszu związanym z niekorzystną dla przedsiębiorstwa, wysoką temperaturą w okresie grzewczym (162 mln zł) jak i w najbardziej korzystnym dla tego podmiotu przypadku, tj. wystąpienia niskich temperatur, gdzie zastosowanie strategii przełożyło się na zysk przedsiębiorstwa na poziomie 70 mln zł. Wyniki te potwierdziły osiągnięcie głównego celu rozprawy, jakim było zbudowanie skutecznej strategii zarządzania ryzykiem pogodowym niekatastroficznym dla polskich przedsiębiorstw energetyki cieplnej. W niniejszej dysertacji dodatkowo zawarto spektrum autorskich analiz i opracowań takich jak:

 Analiza aktualnej struktury, kondycji finansowej i technicznej sektora ciepłowniczego w Polsce.

 Sporządzenie profilu ryzyka dla krajowego sektora ciepłowniczego, ze szczególnym uwzględnieniem mapy ryzyk: ogólnogospodarczego i specyficznego, czynników wpływających na każde z nich oraz stopnia ich natężenia.

 Przeprowadzenie analizy wrażliwości na ryzyko pogodowe kluczowych gałęzi polskiej gospodarki: budownictwa, rolnictwa, transportu, turystyki i energetyki.  Skwantyfikowanie wpływu zmian temperatury powietrza i opadu deszczu na

zapotrzebowanie energii cieplnej w Polsce.

 Analizę giełdowego i pozagiełdowego rynku derywatów pogodowych.

 Wypracowanie uniwersalnego algorytmu zabezpieczającego polskie przedsiębiorstwa ciepłownicze przed ryzykiem pogodowym.