Finance, Insurance, Energy, Weather and Stochastics

Norge investerer store deler av overskuddet fra olje- og gassproduksjonen i verdens finansmarkeder. Prisene i disse markedene er volatile (fluktuerende), og det er en risiko knyttet til investeringer. Norge er også blant de ledende innen fornybar energiproduksjon, med stor andel elektrisitet produsert fra vannkraft. Integrasjon med energimarkeder på kontinentet og økende vind- og solgenerert kraftproduksjon som en følge av "Energiwende" vil føre til enda mer volatile strømpriser og dermed også økt risiko. Som et eksempel kan vi nevne vindkraft og dens påvirkning på strømmarkedet. I Tyskland kan vind føre til negative priser. Energiprodusenter vil ønske å beskytte seg mot for lave priser, og derfor etterspørre forsikringsprodukter som kan dekke inn potensielle tap. Slike produkter handles allerede i markedene, og inkluderer beskyttelse mot både pris og værfaktorer. Formålet med prosjektet FINEWSTOCH er å utvikle avanserte matematiske modeller for kvantifisering av risiko i finans og energimarkeder, og lage nye strategier for å styre risikoen optimalt. Ny innsikt i stokastisk analyse, forsikringsmatematikk og sannsynlighetsteori vil lede til nye metoder for å måle og kontrollere risikoen til markedsaktørene i finans- og energimarkeder. Benth har i samarbeide med Florentina Paraschiv (Univ.i St Gallen) analysert tyske strømpriser i rammen av en stokastisk feltmodell. Artikkelen på dette arbeidet fikk "beste-paper" pris ved Energy Finance konferansen i Oxford, juni 2017, og er publisert i Journal of Banking & Finance. Benth har med kolleger utviklet nye modeller for stokastisk volatilitet for terminstrukturmodeller, og definert kointegrasjon og autoregressive modeller i et uendelig-dimensjonalt rammeverk. Av mer praktisk natur, har Benth med Noor Ibrahim modellert tysk solproduksjon med stokastiske prosesser. Benth med Anca Pircalabu (Univ. Ålborg) har modellert den stokastiske dynamikken til strømpriser og vindproduksjon, og anvendt dette til differanseopsjoner og vindfutures. Sammen med Tiziano Vargiolu og Marco Piccirilli (Univ. Padova) har Benth utviklet multivariate terminstrukturmodeller for energi og råvaremarkeder. Ortiz-Latorre har levert bidrag innen teorien for prising i råvaremarkeder og stokastisk filtrering. Boken "Ambit Stochastics" skrevet av Benth sammen med Almut Veraart (Imperial College) og Ole Barndorff-Nielsen (Århus) ble publisert i 2018 på forlaget Springer. To nettverks-workshops ble arrangert 27-28 oktober 2015 og 8 november 2017 ved Universitetet i Oslo. Sentrale forskere i prosjektet møtte eksternt inviterte, der det blant annet ble knyttet kontakt med Annika Lang (Chalmers). I september 2015 ble Francesca Biagini fra Ludwig-Maximilian Universitetet i Munchen ansatt som professor-2. Videre ble Ingrid Hobæk Haff ansatt som førsteamanuensis i forsikringsmatematikk i oktober 2015. Salvador Ortiz-Latorre begynte som førsteamanuensis i stokastisk analyse i januar 2016, og kompletterte dermed personellet som prosjektet finansierer. Almut Veraart (Imperial College), Ruediger Kiesel (Universitetet i Duisburg-Essen), Yaozhong Hu (Alberta) og David Banos (Høgskolen i Hedmark) har hatt 2-er stillinger finansiert av interne midler, men med aktiviteter tilknyttet prosjektet. En innovasjons-PhD finansiert av MN-fakultetet i samarbeide med Statkraft ble startet opp i 2018 (Silvia Lavagnini). Benth har vært medarrangør av to større konferanser innen finans og energi ved Wolfgang Pauli instituttet i Wien i juli 2016 og 2017, der han holdt et en-dags intensivkurs (2016). Francesca Biagini foreleste et tre-dagers intensivkurs om risikomål i finans og forsikring for master og PhD studenter ved Universitetet i Oslo i september 2016. Det har vært arrangert to PhD-gatherings, der våre doktorstudenter har presentert sine prosjekter. Formålet med disse gatherings har vært å styrke samarbeidet og nettverket mellom våre studenter. Erik Bølviken og David Banos, sammen med Benth, arrangerte høsten 2018 et dagsseminar i forsikring med inviterte foredragsholdere fra NBIM, Finanstilsynet, Norsk Regnesentral og forsikringsselskap. Seminaret tiltrakk over 100 deltakere fra bransjen, og hadde fokus på risiko og reguleringer. Doktorstudentene Marco Piccirilli (Padova), Anca Pircalabu (Aalborg), Victor Rohde (Århus), Troels Christensen (Aalborg), Maria Teresa Grifa (Verona) og Martin Bauer (Munchen) har vært gjesteforskere over et semester i prosjektet. Nils Detering (University of California at Santa Barbara) og Heidar Ejyolfsson (University of Iceland) har vært på kortere besøk, der forskningssamarbeide ble etablert.

**Virkninger av FINEWSTOCH** 1. Internasjonalisering og økt aktivitet i stokastisk analyse og sannsynlighetsteori med anvendelser mot risiko i finans/energi og forsikring. 2. Bedre samarbeide innen forskning og undervisning på tvers av grupperinger i fagmiljøet ved UiO. 3. Toppforsk-prosjekt (STORM) samt utveklsingsprogram med Ukraina (både student og forskere) 4. Økt industri/samfunnskontakt, med blant annet en innovasjons-PhD i samarbeide med Statkraft. 5. Ny kompetanseoppbygging, mot blant annet maskinlæring og nye matematiske modeller for risiko. 6. Utover FINEWSTOCH tror vi at vår teoriutvikling kan bidra til nye verktøy til å måle og styre risiko i finans/forsikring og energi. **Effekter av FINEWSTOCH** 1. Teoriutviklingen kan føre til en bedre forståelse av usikkerhet i energi- og finansielle systemer, og derigjennom øke stabiliteten i disse markedene. 2. Utdannelse av topp-kandidater som kan utvikle eksisterende verktøy og teknologi i industrien.

The gradual change from carbon-intensive to renewable energy sources poses new and interesting challenges. Norway's large oil industry and clean hydro power generation place us on both sides of the fence in the current European "Energiewende". Our economy faces financial risk from investments through the "Oil fund", but also from the volatility of oil and gas prices. On the other hand, renewable energy sources introduce a risk exposure towards weather on the supply side, which impacts prices and production. With gradual market interconnections, and the planned unification of Europe's energy grid, various weather factors like wind, temperature, precipitation and cloud cover will become major price drivers. Global climate change with extreme weather and the new situation in energy have attracted the insurance industry to offer new products, like weather-linked insurance and catastrophe bonds. We observe an integration of finance, insurance and energy, which is also taking place scientifically. The purpose of project "Finance, Insurance, Energy, Weather and Stochastics" (FINEWSTOCH) is to develop new theory for solving problems motivated from finance and energy. Quantification of risk through stochastic dynamic models and analysis of decisions under uncertainty will be the key issues we focus on. With decisions, we think of management of large financial portfolios or risk diversification and hedging in the energy sector. The project is divided into three work packages: "Probability theory for non-semimartingales in time and space, and applications", "Stochastic partial differential equations and applications" and "The stochastics of energy and weather markets". FINEWSTOCH will lead to a strengthening of the research group in stochastics, energy and insurance mathematics in Oslo, developing the national network as well as maintaining the international connections. Industry will benefit from better methodology for risk management and excellent master/PhD graduates.