基于供应链的电力低碳技术投资时机研究

　　摘要：在电力市场和碳交易市场背景下，考虑碳交易价格不确定条件，利用实物期权理论计算其进行低碳技术投资时机的期权价值，建立单企业低碳投资时机决策模型。在此基础上。构建发电企业与电网公司二级供应链投资低碳技术的模型。运用期权博弈的方法，对电力供应链低碳技术的最优投资时机进行研究。通过算例分析最优投资时机的影响因素。结果表明，政府低碳补贴系数、碳交易价格波动率以及碳减排量等对低碳技术投资门槛产生影响，电力企业应该综合考虑各因素的影响，科学选择最优投资时机。政府应该制定合理的低碳补贴系数。促使电力企业投资低碳技术，实现经济与环境的协调发展。

　　關键词：电力供应链;低碳技术;期权博弈;最优投资时机

　　《大众用电》(月刊)创刊于1985年，由湖南大学;湖南省电力行业协会主办。是一本全国公开发行、深受广大电气工作者及供用电人员喜爱的刊物。

　　0引言

　　面对严峻的能源危机、全球气候变化以及生态环境恶化带来的生存威胁，使低碳经济成为各国关注的焦点和追求的目标。中国作为全球最大的碳排放国家，早在2009年11月就向世界做出承诺“2020年单位GDP碳排放比2005年下降40%-45%”。为实现上述目标，电力工业面临巨大的减排压力。因为电力是我国碳排放高的“罪魁祸首”，电力碳排放已占到全国排放总量的40%，且这种状况短期内很难根本改变。因此电力行业低碳技术投资无疑成为实现碳减排的有效选择。然而，在电力市场和碳交易市场存在诸多不确定性的环境下，低碳技术投资活动存在着投资风险，投资主体面临投资时机的选择问题。本文从电力供应链视角，将实物期权和博弈论相结合研究不确定性环境下电力低碳技术最优投资时机决策，对实现电力工业的低碳转型和绿色发展具有重要意义。

　　1相关研究现状

　　有关电力供应链的研究，主要以完全市场化环境为背景。文献求解了电力供应链燃料和电量的均衡结果，讨论了均衡条件下碳税政策的影响。文献将电力供应链网络均衡问题转化为运输网络均衡问题，分析了一种碳税政策对均衡的影响。文献构建了两级电力供应链的收益共享契约模型，验证了模型可以有效协调电力供应链运作。

　　文献构建了包括燃料、发电和碳排放权交易的电力供应链模型，采用启发式算法求解了供应链系统的燃料、发电和排放的均衡。文献构建了包含发电厂、电力服务商和用户的三级电力供应链，基于供应链均衡条件，研究了排污权交易政策的设计问题。文献阐述了电力物流供应链内涵，构建了电力物流供应链成员环节激励机制模型，验证了一级供应链收益优于两级供应链。以上研究在电力供应链运营决策的前提下，以供应链成员各自利润最大化为目标，探寻均衡结果。

　　期权博弈在供应链整体投资时机决策中得到了国内外学者的普遍关注。文献基于期权博弈建立了一个双寡头竞争模型，供应链企业采用一种新技术，产生投资费用，降低生产成本，结果得出新技术推广具有“溢出”效应。文献基于实物期权方法，建立了单企业、双企业以及多企业项目投资模型，得出了各种模型情景下，供应链企业投资气候友好型项目的最优投资时机。文献对期权博弈理论进行研究分析，得出该方法的一般研究框架。

　　文献在不确定性和竞争性环境中，基于随机最优停止问题，分别探讨投资时机选择的完全信息与不完全信息期权博弈模型。文献认为期权博弈投资战略可以使得企业投资价值最大化，提出了实物期权和期权博弈投资战略分析的应用思路和步骤。相关研究表明，期权博弈理论是解决供应链企业各方投资低碳技术时机决策问题的有效工具。

　　综上，目前鲜有文献立足电力供应链视角研究电力低碳投资的最优时机问题。本文拟对此进行扩展，基于期权博弈的思想，从电力供应链视角考虑碳排放权交易价格、政府补贴系数等因素的影响，探究整个电力供应链的低碳技术投资时机决策问题。

　　2问题描述与理论假设

　　2.1背景描述

　　本文假定电力供应链由发电企业和电网公司组成。其中发电企业负责电能的生产供应，电网公司面向消费市场，进行销售。借鉴文献，文章建立发售一体的单企业模型，以及电力二级供应链模型。

　　电力供应链上的大部分碳排放来自于发电过程。在碳交易市场与碳限额的综合作用下，发电企业积极投资低碳技术，以实现良好的经济效益与环境效益。电力供应链模型见图1。

　　2.2理论假设

　　在不改变问题本质的前提下，对文章做出如下假设：

　　(1)单位碳排放权的价格为p(t)，p(t)受到碳交易市场的诸多不确定因素影响，这里假设碳排放权价格服从几何布朗运动.见式(1).

　　3.2最优投资时机分析

　　在实物期权过程中，低碳投资决策可以无限期延迟，这意味期权执行的到期日没有边界条件。在未进行低碳技术投资的情况下，企业持有投资期权，显然等待过程中无低碳收益。因此，企业的投资时机问题实质是最优停止时机。电力企业低碳技术投资可以看成是一个时间连续的欧式看涨期权。假设T时刻单位碳排放权的价格为p(t)初次达到最优投资门槛pr，企业停止等待进行投资，这时供应链收益最优。用F(p(t))表示企业低碳投资期权的价值，则：

　　5算例分析

　　用MATLAB作为计算工具对公式进行求解、分析。针对碳价波动率、政府低碳补贴系数和收益转移系数的变化对最优投资门槛造成的影响进行分析，以期得到有益的结论为政府部门的政策制定和供应链企业投资决策提供参考。模型中各参数的设定如下：m=4000，D=1000，u=0.03，r=0.5，k=l。

　　5.1单企业情景下碳减排量变化的影响分析

　　(1)假定波动率O=0.1，得到政府低碳补贴系数不同的条件下最优投资门槛与碳减排量的关系，如图2所示。

　　从图2可以看出，当政府补贴系数不变的情况下，最优投资门槛与碳排放量成正相关。当碳减排量一定的情况下，θ=0.7时最优投资门槛位于最下方，θ=0.1时最优投资门槛位于最上方，θ=0.4时最优投资门槛位于中间，即Pr(θ=0.7)

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文章名称： 基于供应链的电力低碳技术投资时机研究

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