電力投資決策的期權(quán)博弈模型及其發(fā)展評述

1、電力投資決策的期權(quán)博弈模型及其發(fā)展評述朱慧蓉 zhu hui-rong(中國能源建設(shè)集團(tuán)有限公司，北京100029)(china energy engineering group co.，ltd.，beijing 100029, china)摘要：電力投資決策對于電力企業(yè)甚至電力行業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的 作用，電力企業(yè)的投資選擇是在外部環(huán)境競爭復(fù)雜性和不確定性的約束下進(jìn)行的， 需要研宄復(fù)雜競爭環(huán)境和不確定因素條件下的投資決策方法。木文以電力投資決 策模型分析入手，總結(jié)了電力投資決策模型的發(fā)展過程，探討了電力投資的期權(quán) 傅弈模型發(fā)展過程、研究重點、缺陷、及發(fā)展方向，展示了電力投資決策期權(quán)博 弈理

2、論的發(fā)展脈絡(luò)和思考重點。實踐證明，該方法不僅能夠?qū)﹄娏ν顿Y項目進(jìn)行 更加科學(xué)的而評估，還能夠為電力行業(yè)的發(fā)展做出更加科學(xué)合理的決策。abstract: electric power investment decision is very important for thedevelopment of electric power enterprises and even the powerindustry. electricpower enterprise investment choice is made under the external environmentuncertainty a

3、nd complexity, so it is necessaryto study the investment decisionmethod under complex competition environment and uncertain condition. startingfrom the electric powerinvestment decision model analysis, this article summarizesthe development process of electric power investment decision model, discus

4、sesthedevelopment process, research focus, defects, and the direction of power investmentoption game model, presents the developmentvenation and focus of the powerinvestment decision option game theory. practice has proved that this method notonly can make morescientific evaluation on electricity in

5、vestment project, but alsocan make more scientific and rational decision for the development of electricpowerindustry.關(guān)鍵詞：電力；投資決策；期權(quán)博弈key words: power； investment decision making； option game中圖分類號院f407.61文獻(xiàn)標(biāo)識碼院a文章編號院1006-4311 (2014)07-0146-03引言投資決策對于一個企業(yè)來講至關(guān)重要，因此，電力投資決策對于電力企 業(yè)其至電力行業(yè)的發(fā)展有著舉足輕重的作用。由于電力

6、企業(yè)是一個冇限理性思考 的主體，因此，其投資實在外部環(huán)境復(fù)雜性和不確定性的約束下進(jìn)行的。近些年 來，由于電力企業(yè)勉勵的市場環(huán)境越來越傾向于不完全競爭，由于對手搶先執(zhí)行 期權(quán)而降低了投資項目的價值。因此，電力企業(yè)在進(jìn)行決策吋面臨不確定因素和 來自對手的競爭互動因素。近些年，由實物期權(quán)結(jié)合博弈論而成的期權(quán)博弈理論 1, 2】逐漸成為各位學(xué)者研究的熱點。在冋一個研究框架中，由于期權(quán)博弈理論 將不確定性、競爭和信息不完全等因素納入其中，因此，在期權(quán)定價理論方法的 基礎(chǔ)上能夠利用博弈論思想和建模方法對保護(hù)實物期權(quán)的項0投資進(jìn)行評價，并 且為企業(yè)的投資決策提供科學(xué)的理論基礎(chǔ)。1電力投資決策模型發(fā)展過程電力

7、投資決策的理論模型發(fā)展分為三階段:第一,傳統(tǒng)決策模型；第二， myers于1977年首次在實物資產(chǎn)頂加上應(yīng)用期權(quán)定價模型而形成了實物期權(quán) 模型；第三，由實物期權(quán)理論結(jié)合博弈理論而產(chǎn)生了期權(quán)博弈模型。1.1傳統(tǒng)的投資決策模型1.1.1凈現(xiàn)值模型(npv)企業(yè)一直以來都比較青睞以npv方法為代 表的模型，如果某個項目的npv為正則可對其進(jìn)行投資，反之則放棄該項0投 資。文獻(xiàn)3認(rèn)為，為了辨識項b的優(yōu)劣，通過比較不同電力建設(shè)項b方案的凈 現(xiàn)值、凈年值大小來進(jìn)行，是從價值較大進(jìn)行的經(jīng)濟(jì)效益評價。但是經(jīng)很多經(jīng)學(xué) 者證實凈現(xiàn)值作為一個絕對值指標(biāo)，具有以下缺陷：第一，由于發(fā)電機(jī)組具冇較 長的壽命期，從而使得此

8、經(jīng)濟(jì)期間的貼現(xiàn)率也會發(fā)生很大的變化，如果在整個壽 命期采用單一的貼現(xiàn)率對其效益進(jìn)行評估，會產(chǎn)生較大的誤差。第二，npv方 法在確定投資方案時采用的是直接預(yù)測未來現(xiàn)金流的方式，即默認(rèn)投資者會按照既定方案執(zhí)行下去，因此，忽略在執(zhí)行過程中投資者的能動性。現(xiàn)金量隨著吋間 推移會偏離預(yù)測值并且很多不確定性因素也會逐漸明朗，因此，根據(jù)當(dāng)吋的市場 條件和信息，投資者往往會調(diào)整投資方案，從而使得原來計算的npv投資方案 浄現(xiàn)值失去意義。1.1.2內(nèi)部收益率模型內(nèi)部收益率又稱作內(nèi)部報酬率，是反映項0最高 能實現(xiàn)收益率或最高承受的貸款利率。文獻(xiàn)3認(rèn)為，內(nèi)部收益率在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效 益評價吋從效率角度進(jìn)行并對現(xiàn)行的利率水

9、平進(jìn)行反算，通常將基準(zhǔn)折現(xiàn)率定為 8%并將投資各方內(nèi)部收益率定為10%,即銀行了應(yīng)當(dāng)在項0經(jīng)濟(jì)可行的條件下 對電價進(jìn)行測算，否則測算的電價沒有任何意義。1.2實物期權(quán)模型在70年代早期，諾w爾獲得者myron scholes and robert merton及fischer black共同提出了實物期權(quán)模型，其任務(wù)管理者對項目 的未來決策彈性是冇價值的是該模型對傳統(tǒng)決策模型的改進(jìn)之處。不能為管理靈 活性和不確定性定價是傳統(tǒng)投資決策模型的最大弱點，而金融期權(quán)概念恰好反映 決策靈活性和不確定性的價值，而被引入投資項s的決策分析中。在電力投資規(guī) 劃中，實物期權(quán)法具冇廣闊的應(yīng)用前景。文獻(xiàn)4,5通過提

10、出基于二叉樹的多相管 項0多期權(quán)投資規(guī)模以及采用動態(tài)規(guī)劃求解方法來分析投資決策和期權(quán)價值受 到項0間相關(guān)性的影響。由于此方法前提是項b的價值服從幾何布朗運(yùn)動，而對 于發(fā)電投資規(guī)劃問題這一前提未必成立。文獻(xiàn)6則基于期權(quán)理論定性分析了市 場電價受到新建墊層的影響。文獻(xiàn)7】針對電力市場環(huán)境下的發(fā)電規(guī)劃問題，雖 然構(gòu)造了一種延期期權(quán)模型，但是并沒奮從整體上給出基于實物期權(quán)方法的發(fā)電 投資規(guī)劃方案。文獻(xiàn)8則在發(fā)電投資決策中應(yīng)用roa方法，并將發(fā)電投資方案 作為一系列延遲期權(quán)的組合而給出了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型。文獻(xiàn)9】對延遲期權(quán)、轉(zhuǎn) 換型期權(quán)、規(guī)模變更期權(quán)、放棄期權(quán)、增長型期權(quán)在電力投資決策中的應(yīng)用進(jìn)行 了初步

11、思考。但同時也認(rèn)為需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究和探討，電力投資項0也存在 著競爭對手。實物期權(quán)不僅要解決投資項b之間存在的關(guān)系，下一步還要解決投 資主體電力企業(yè)與競爭對手的關(guān)系。13期權(quán)博弈模型期權(quán)博弈理論是針對傳統(tǒng)投資評估和決策方法存在的問題提出的。此理論不僅采用了期權(quán)定價理論對項b的價值進(jìn)行評價，還用博 弈論思想和方法對項0投資進(jìn)行科學(xué)的管理和決策。由于在不確定的條件下，期 權(quán)定價理論作為一種工具能夠提出價值最大化的估價，博弈論作為一種工具，在 不完全信息競爭的影響下能夠做出最優(yōu)決策，并且期權(quán)方法在不考了其他市場參 與者戰(zhàn)略的影響下能夠解決價值最大化問題，因此，期權(quán)博弈方法10, 11對電 子投資

12、發(fā)展的決策分析具有十分重要的意義。由于兩種理論具冇很好的互補(bǔ)性, 從而為電力投資發(fā)展做出科學(xué)的決策。2電力投資的期權(quán)博弈模型電力投資的期權(quán)博弈模型有多種，為便于通俗理解，本文選取其中一種 文獻(xiàn)10, 11簡化介紹如下：決策項s價值=傳統(tǒng)的npv+實物期權(quán)的價值+(或-) 競爭博弈的影響(1)通過計算決策項0價值，若決策項0價值>0,則建設(shè)項 目可行，可投資。若決策項目價值<=o,則建設(shè)項0不可行，不投資。根據(jù)公 式(1)可知基于期權(quán)博弈的電力企業(yè)投資決策研究模型的主要有三大步驟：第 一，根據(jù)電力企業(yè)投資意向，計算其項0傳統(tǒng)npv。第二，確定項0所能帶來的 價值。第三

13、，分析競爭對手的投資給電力企業(yè)可能帶來的影響。第一步：項s未來收入的現(xiàn)金流浄現(xiàn)值(npv)的實現(xiàn)。傳統(tǒng)凈現(xiàn)值模 型仍是當(dāng)前投資評價的基礎(chǔ)。本文所說的浄現(xiàn)值是指各年浄現(xiàn)金流量(兩者之差) 現(xiàn)值的代數(shù)和。即乂=移nt=l ncft (1+i) t (2)其中ncft=lt-qt公式中. n 一整個計算分析期年限；it一第t年的現(xiàn)金流入量；i一貼現(xiàn)率；cu第t年的現(xiàn) 金流入量；qt第t年的浄現(xiàn)金流量。第二步：實物期權(quán)價值的實現(xiàn)。根據(jù)實物期權(quán)理論涉及的布萊克一舒爾 斯模型，可知公式(1)的看漲期權(quán)價格為:c=sn(dl)-xexp-r(t-t)n(d2) (3)式中：c一期權(quán)價值；x期權(quán)的執(zhí)行價格；t

14、一當(dāng)前年度；s標(biāo)的資 產(chǎn)當(dāng)前現(xiàn)價；t-t一距期權(quán)到期日的吋間；r一期權(quán)有效期間內(nèi)的無風(fēng)險利率；n(dl) 和n(d2)標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布變量的累計概率分布函數(shù)：即這個變量小于dl和d2的 概率；式中滓一標(biāo)的資產(chǎn)的價格波動率即資產(chǎn)連續(xù)復(fù)利的年收益率的標(biāo)準(zhǔn)差。第三步：競爭博弈影響的實現(xiàn)。在期權(quán)戰(zhàn)略思考框架中必須對自己的競 爭優(yōu)勢和競爭對手的行為進(jìn)行研究，這是由于電力企業(yè)的投資項0必然會面臨競 爭。面對競爭吋，電力企業(yè)首先應(yīng)當(dāng)確定自己的市場類型，如：完全壟斷市場、 寡頭壟斷市場以及完全競爭市場。企業(yè)在信息不完全對稱的現(xiàn)實情況下，能夠通 過產(chǎn)品和服務(wù)之間的差異活動獲得超額利潤而體現(xiàn)持續(xù)競爭的優(yōu)勢，因此，更加

15、 符合現(xiàn)實市場的競爭模式是壟斷性競爭。根據(jù)電子投資的特點，我們發(fā)現(xiàn)大多數(shù) 參與者具有寡頭競爭的特征，因此為了便于研究而引入了兩家寡頭競爭。兩家寡 頭競爭者在決策中形成的搶灘博弈也稱作優(yōu)先進(jìn)入博弈，是指一個企業(yè)選定的方 案具有率先行動的優(yōu)勢，一旦開始行動，其他企業(yè)就失去了優(yōu)先進(jìn)入的機(jī)會。因 此，該競爭模式具有兩種情況，即淤公司1是領(lǐng)導(dǎo)者，公司2是追隨者；于公 司2是領(lǐng)導(dǎo)者，公司1是追隨者。為了確定企業(yè)是作為領(lǐng)導(dǎo)者好還是追隨者好， 必須對各方價值進(jìn)行估算以實現(xiàn)博弈的影響。若公司1作為領(lǐng)導(dǎo)者，各方價值如下：其中di(m,n)的含義如下：公司i的利潤的確定部分(在投資的第二 期，公司i行使期權(quán)，生產(chǎn)m

16、單位產(chǎn)品，另一競爭對手公司行使期權(quán)，生產(chǎn)n單 位產(chǎn)品)。根據(jù)以上算出的各方價值，企業(yè)將其作為領(lǐng)導(dǎo)者和追隨者之間的決策， 此外根據(jù)經(jīng)驗算出競爭對手可能對自己造成的影響。研究文獻(xiàn)在考察電力企業(yè)的 最優(yōu)投資戰(zhàn)略吋，通常從不確定性或階段性投資等多方面進(jìn)行假設(shè)，因此，得到 的結(jié)論存在一定的差異性。文獻(xiàn)12基于期權(quán)博弈理論除了對當(dāng)前不確定市場條件下的非對稱雙 頭壟斷市場結(jié)構(gòu)的發(fā)電企業(yè)的投資博弈行為進(jìn)行分析外，還分析了連續(xù)吋間上兩 家競爭市場、永久期權(quán)和不完全信息采用的期權(quán)博弈方法，同吋對領(lǐng)導(dǎo)者和追隨 者的起點和價值給出了解析，并通過方針計算案例利用仿真圖對相關(guān)投資優(yōu)化決 策方案進(jìn)行了說明。文獻(xiàn)13假設(shè)在面

17、臨負(fù)荷增長以及其他發(fā)電投資行為不確定 性因素的情況下，發(fā)展了人點投資決策的數(shù)學(xué)模型和求解方法。在此基礎(chǔ)上基于 算例，分析了發(fā)電投資決策對允許發(fā)電公司報價上限的影響并得到了合乎邏輯的 結(jié)果。文獻(xiàn)14基于實物期權(quán)理論和非合作博弈理論，同吋采用非合作博弈理論 評估了多投資主體的發(fā)電和輸電項目的延遲投資決策，并構(gòu)造了發(fā)電和輸電投資 決策的延遲期權(quán)博弈模型。然后通過運(yùn)行模擬計算各種策略組合下博弈各方策略 的期權(quán)價值，進(jìn)而求得nash均衡點，改進(jìn)了傳統(tǒng)廠網(wǎng)聯(lián)合規(guī)劃方法，從而使電 力企業(yè)（發(fā)電公司或電網(wǎng)公司）做出更合理的投資決策，也便于電力監(jiān)管機(jī)構(gòu)了 解市場信息，制定合理政策協(xié)調(diào)廠網(wǎng)規(guī)劃。文獻(xiàn)15在考慮市場

18、不確定性和其他 發(fā)電企業(yè)（競爭對手）的投資行為基礎(chǔ)上，認(rèn)為投資者本身的風(fēng)險偏好也應(yīng)進(jìn)行 研究，因為畢竟投資者不可能是完全理性人。為了增加發(fā)電投資決策的科學(xué)性和 合理性，基于行為經(jīng)濟(jì)學(xué)視角研究投資者的不同風(fēng)險偏好，從而構(gòu)建出投資者的 期望冋報率與其風(fēng)險偏好之間的函數(shù)關(guān)系，以此為基礎(chǔ)修正期權(quán)博弈理論中折現(xiàn) 率固定不變的缺陷，從而構(gòu)造一種基于投資者不同風(fēng)險偏好的發(fā)電期權(quán)博弈投資 決策模型。3電力投資決策期權(quán)博弈模型的優(yōu)勢和缺陷3.1優(yōu)勢由于實物期權(quán)模型能正確反映投資機(jī)會價值和動態(tài)變動情況 il符合實際投資特點，因此，此模型是一種靈活的彈性方法。加上傳統(tǒng)的模型僅 適用于投資期限較短和投資不確定性較少的

19、情況，因此，實物期權(quán)模型模型相對 傳統(tǒng)方法更加科學(xué)。電力投資決策期權(quán)博弈模型既考慮到電力投資項0本身在未 來執(zhí)行過程中可能發(fā)生的變化，也考慮到電力企業(yè)外部競爭對手的行為對項0的 影響。既考慮到發(fā)電機(jī)組壽命期期間經(jīng)濟(jì)環(huán)境可能發(fā)生的變化導(dǎo)致貼現(xiàn)率發(fā)生的 變化，也考慮了執(zhí)行既定決策過程中投資者的能動性，認(rèn)為投資者對項0的未來 決策彈性是有價值的。由于期權(quán)博弈模型將不確定性、競爭和信息不完全等因素 納入同一個研究框架，從而在當(dāng)今激烈的競爭市場上具有很大的應(yīng)用潛力。3.2缺陷電力投資決策期權(quán)博弈模型現(xiàn)階段還冇以下局限性：淤對許多 變量作了假設(shè)，比如假定每個發(fā)電公司在給定的吋期內(nèi)只有一次投資機(jī)會，假定 項

20、目價值的現(xiàn)值服從布朗運(yùn)動，在假設(shè)不一定符合現(xiàn)實的情況下得出的結(jié)論令人 質(zhì)疑。于只研究了投資進(jìn)入?yún)紮C(jī)問題，沒冇研究最優(yōu)的投資容量。盂由于確定模 型中的無風(fēng)險理論和部分參數(shù)具有一定的主觀性，因此，實際測量具有一定的難 度。榆隨著市場的波動，項0資產(chǎn)方差值也會不斷的變化，且在不冋階段的取值 也不盡相同。虞由于實際應(yīng)用過程中加入了繁雜深奧的數(shù)學(xué)公式和模型，因此, 阻礙了投資管理人員的廣泛使用。4電力投資決策期權(quán)博弈模型發(fā)展方向期權(quán)博弈理論和方法作為一種新型的現(xiàn)代投資決策技術(shù)，更是當(dāng)前領(lǐng)域 的熱點。由于艽涉及內(nèi)容繁雜，從而還不夠成熟。我們可以從以下幾方面進(jìn)行研 宄。首先，現(xiàn)有的研究都是建立在狀態(tài)變量服從

21、布朗運(yùn)動進(jìn)行的，由于很多學(xué)者 認(rèn)為此假設(shè)不能準(zhǔn)確描述實物期權(quán)中涉及的項目價值、電價以及電力負(fù)荷等，因 此，需要進(jìn)一步尋找符合實際的數(shù)學(xué)描述。其次，0前對雙寡頭壟斷情形研究較 多，因此，應(yīng)當(dāng)對三家電力企業(yè)競爭或更一般的情形進(jìn)行研究。再次，執(zhí)行成本、 生產(chǎn)成本以及電力企業(yè)對競爭對手的了解程度都會影響電力企業(yè)的投資決策。因 此，未來電力投資中期權(quán)博弈模型的主要研究方向之一就是不完全競爭條件下信 息不完全非對稱企業(yè)的投資戰(zhàn)略。最后，期權(quán)博弈涉及大量的數(shù)學(xué)問題，這些問 題涉及較少的可求解析外，還涉及人量使用數(shù)值求解法。其使得很多人對此理論 望而卻步，還直接影響了期權(quán)博弈的發(fā)展。因此，期權(quán)博弈求解的直觀化

22、最重要 的是相關(guān)計算機(jī)軟件的開發(fā)是急需解決的問題之一。5結(jié)語由于期權(quán)博弈方法不僅對電力企業(yè)面臨的不確定性因素進(jìn)行了考慮，還 對電力行業(yè)其他競爭對手造成的影響也進(jìn)行了全面考慮，因此，蘇不僅是簡單的 否定電子企業(yè)傳統(tǒng)凈現(xiàn)值決策分析的方法，而是在保留傳統(tǒng)決策分析方法的基礎(chǔ) 上對不確定性因素和相應(yīng)環(huán)境變化思維方式的概括和總結(jié)。因此，此方法不僅能 夠更加科學(xué)的評估電力投資項目，還能為電力行業(yè)的發(fā)展做出更加科學(xué)合理的決 策。參考文獻(xiàn)：1何德忠.期權(quán)博弈理論發(fā)展綜述.生產(chǎn)力研究，2007 (2)： 148-150.2陳雙雙.我國企、ik投資決策影響因素及模型研究綜述.知識經(jīng)濟(jì)，2010 (10)： 1-2.3 高金鳳.電力建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價指標(biāo)分類比較.能源技術(shù)經(jīng)濟(jì)，2010(8) ： 46-49.4 wang c h.generation planning for electric power utilitiesunder marketuncertainties:a real options approach, doctoral dissertation. ames(la, usa): iowastate university, 2001.5 min kj, wang c h. generation plan