（企业管理专业论文）电力市场条件下发电投资阈值模型及其分析.pdf

摘要 近年来，随着电力行业市场化改革程度逐步加深与电力竞价上网机制的建立， 双轨制电力定价模式逐步替代单一、传统的政府定价模式，同时，具有不同产权属 性的发电商纷纷进入电力领域的发电端，随之而来的是，电力监管机构加大了对电 价的调控与监督力度，如对竞价上网电价设置最高限价，如今“最高限价 问题已 经成为其急需考虑的中心问题之一：对发电商而言，电力最高限价在一定程度内决 定着其盈利的多少；对整个社会而言，电力投资市场稳定与否事关我国城市化与工 业化平稳且较快发展的重大问题。进一步地，研究考虑产权属性、电力价格差价合 约与电力价格上限条件约束下的发电商最优投资时机选择问题具有重要的理论与实 践意义。 本文基于实物期权思想，主要做了以下研究：考虑发电商电力报价及其二次成 本函数等基础上，建立了完全竞争市场条件下的发电商投资阐值模型；在上述研究 成果的基础上，进一步地引入发电商的效用函数，建立了产权属性条件约束下的发 电投资阅值模型；考虑电力价格政府定价与市场定价差异，建立了差价合约条件约 束下的发电投资阈值模型：基于发电商产权属性与电力价格差价合约，建立了双重 条件约束下的发电投资阈值模型；针对上述模型的阈值结果进行了数值仿真分析或 者边际分析。进一步地，引入电力价格上限机制，建立了电力价格上限与发电商产 权属性条件约束下的发电投资阈值模型，并且针对上述模型的阂值结果进行了数值 仿真与分析。 论文分析结果表明：1 ) 在完全竞争市场条件下，发电商最优投资阈值与产权属 性因子之间存在正向关系，且国有发电商的投资积极性高于民营发电商；2 ) 在考虑 电力价格差价合约的情况下，若发电商竞价上网电量占其总上网电量的比值较低， 则发电商最优投资阈值与其之间存在负向关系，反之，两者之间存在正向关系；3 ) 发 电商最优投资阈值与电力价格上限两者之间存在正向关系，存在电力价格上限条件 约束的情况下，发电商最优投资阈值呈收敛趋势，从长期来看，在数值上接近于电 力价格上限。 关键词：实物期权；投资阈值；数值仿真；电力投资 a b s t r a c t i nr e c e n ty e a r s a 8t h ep o w e ri n d u s t r ym a r k e t o r i e n t e dr e f o r m i n gd e e p e na n dt h e e s t a b l i s h m e n to ft h ep o w e rb i d d i n gm e c h a n i s m ，as i n g l ep o w e rp r i c i n gp a t t e r nb y g o v e r n m e n tw a sr e p l a c e db yt h ed u a lr e g u l a t i o ns y s t e mo fp o w e rp r i c i n gp a r e r n ，l o t so f p o w e rg e n e r a t o r s w i t hd i f f e r e n tp r o p e r t yr i g h ta t t r i b u t e se n t e r e di n t of i e l do fp o w e r g e n e r a t i o n ，a tt h es a l t l et i m e ，t h ep o w e rr e g u l a t o r ya g e n c i e sh a v ei n c r e a s e dt h ep o w e r p r i c e sr e g u l a t i o na n ds u p e r v i s i o n ，f u r t h e r m o r e ，p o w e rb i d d i n gp r i c ei su s u a l l ys e tc e i l i n g p r i c e ，”p r i c ec e i l i n g ”i s s u eh a sb e c o m e o n eo fc e n t r a li s s u e sw h i c hp o w e rg e n e r a t o r sn e e d t oc o n s i d e r f o rp o w e rg e n e r a t o r sw i t hd i f f e r e n tp r o p e r t yr i g h ta t t r i b u t e s ，p o w e rp r i c e c e i l i n gd e t e r m i n e st h ea m o u n to ft h e i re a r n i n g si nac e r t a i ne x t e n t ，t h es t a b i l i t yo fp o w e r i n v e s t m e n tm a r k e ti st h em a j o ri s s u ew h i c hm a t t e r st h eu r b a n i z a t i o na n di n d u s t r i a l i z a t i o n s t e a d i l ya n dr a p i d l yd e v e l o p m e n tt ow h o l es o c i e t y w i t h t h ec o n s t r a i n to fp r o p e r t yr i g h t a t t r i b u t ea n de l e c t r i cp o w e rp r i c ed i f f e r e n c ec o n t r a c ta n dp o w e rp r i c ec a pm e c h a n i s m ， s t u d yt h eo p t i m a li n v e s t m e n tt i m i n gi s s u eo fp o w e rg e n e r a t o r sh a si m p o r t a n tt h e o r e t i c a l a n dp r a c t i c a ls i g n i f i c a n c e t h ep a p e rb a s e do nr e a lo p t i o nt h i n k i n g ，m a i n l yd o n et h ef o l l o w i n gr e s e a r c h e s ：o nt h e b a s i so fc o n s i d e r i n gp o w e rb i d d i n go fp o w e rg e n e r a t o ra n ds e c o n d a r yc o s tf u n c t i o n ，w e e s t a b l i s h e dap o w e rg e n e r a t i o ni n v e s t m e n tt h r e s h o l dm o d e li nac o m p e t i t i v em a r k e t ； f u r t h e r m o r e ，l e a d e di n t ot h eu t i l i t yf u n c t i o no fp o w e rg e n e r a t o r , ap o w e rg e n e r a t i o n i n v e s t m e n tt h r e s h o l dm o d e lw i t ht h ec o n s t r a i n to fp o w e rg e n e r a t o r sp r o p e r t yr i g h t a t t r i b u t ew a se s t a b l i s h e d ；c o n s i d e r e dt h ed i f f e r e n c e so fe l e c t r i cp o w e rp r i c ef i x e db y g o v e r n m e n ta n dm a r k e t ，w ee s t a b l i s h e dap o w e rg e n e r m i o ni n v e s t m e n tt h r e s h o l dm o d e w i t ht h ec o n s t r a i n t so fp o w e rp r i c e sd i f f e r e n tc o n t r a c t s ；t h e n ，ap o w e rg e n e r a t i o n i n v e s t m e n tt h r e s h o l dm o d e lc o n s i d e r e dp r o p e r t yr i g h ta t t r i b u t eo fp o w e rg e n e r a t o ra n d e l e c t r i cp o w e rp r i c ed i f f e r e n c ec o n t r a c tw a se s t a b l i s h e d ；a l la b o v et h r e s h o l dr e s u l t sw e r e s i m u l a t e da n da n a l y z e do rm a r g i n a la n a l y z e d f u r t h e r m o r e ，l e a d e di n t op o w e rp r i c ec a p m e c h a n i s m ，w es e tu pap o w e rg e n e r a t i o ni n v e s t m e n tt h r e s h o l dm o d e lw i t ht h ec o n s t r a i n t o fp o w e rp r i c ec a pa n dp r o p e r t yr i g h ta t t r i b u t eo fp o w e rg e n e r a t o r , t h e n ，t h r e s h o l dr e s u l t s o ft h em o d e l s w e r es i m u l a t e da n da n a l y z e d t h ea n a l y s i ss h o w e dt h a t ：1 ) i nac o m p e t i t i v em a r k e te n v i r o n m e n t ，t h eo p t i m a l i n v e s t m e n tt h r e s h o l do fp o w e rg e n e r a t o ra n dt h ef a c t o ro fp r o p e r t yr i g h ta t t r i b u t eh a v ea p o s i t i v ec o r r e l a t i o n ，i n v e s t m e n te n t h u s i a s mo fs t a t e o w n e dp o w e rg e n e r a t o ri sh i g h e r t h a np r i v a t ep c w e rg e n e r a t o r ；2 ) c o n s i d e r i n ge l e c t r i cp o w e rp r i c ed i f f e r e n c ec o n t r a c t ，i f i i t h eb i d d i n gp r o p o r t i o no fp o w e rg e n e r a t i o nc o m p a n y st o t a le l e c t r i ci sl e s s ，t h e n ，t h e o p t i m a li n v e s t m e n tt h r e s h o l do fp o w e rg e n e r a t o ra n di t sh a v ean e g a t i v er e l a t i o n s h i p ，0 1 1 t h ec o n t r a r y , t h ep o s i t i v er e l a t i o n s h i pb e t w e e nt h e m ；3 ) t h eo p t i m a li n v e s t m e n tt h r e s h o l d o fp o w e rg e n e r a t o ra n dt h ep o w e rp r i c ec a ph a v eap o s i t i v ec o r r e l a t i o n ，a n dw i t ht h e c o n s t r a i n to fp o w e rp r i c ec a p ，t h eo p t i m a li n v e s t m e n tt h r e s h o l do fp o w e rg e n e r a t o rh a s c o n v e r g e n c et r e n d i n g , a n di sc l o s i n gt ot h ep o w e rp r i c ec a pn u m e r i c a l l yi nt h el o n g1 1 1 1 1 k e y w o r d s ：r e a lo p t i o n ；i n v e s t m e n tt h r e s h o l d ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n ；p o w e ri n v e s t m e n t i i i 长沙理工大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得 的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他 个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人 和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由 本人承担。 作者签名：燕春板日期：2 0 i o 年 5 月司日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校 保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅 和借阅。本人授权长沙理工大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有 关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学 位论文。 本学位论文属于 l 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密囤0 ( 请在以上相应方框内打“”) 作者签名：燕春友日期：2 0 l o 年5 月习日 导师签名： r 功 第1 童绪论 1 1 研究背景及意义 众所周知，2 0 0 2 年，国务院印发了国家计委会同有关部门和单位研究提出的电 力体制改革方针方案，明确提出了以“厂网分开，引入竞争机制，初步建立开放、 规范、有序的电力市场一为目标的电力体制改革方案，随之而来的是，政府将市 场竞争机制、价格机制与供求机制等首先引入到电力行业的发龟与售电端。随着电 力行业市场化改革程度加深与电力竞价上网市场形成，传统、单一的电力价格由政 府定价模式逐步转变为政府定价与市场形成电力价格相结合的双轨制电力定价模 式。与此同时，具有不同产权属性的发电投资商纷纷进入到电力投资领域，电力行 业的投资与融资渠道日趋多样化，然而，具有不同产权属性的发电商的企业经营目 标与绩效考核目标等存在着较大差异。进一步地，发电企业的发电成本及对发电成 本的重视程度存在较大差异，如发电企业以收益最大化为经营目标时，对发电成本 因素重视程度低，而发电企业以利润最大化为经营目标时，对发电成本大小非常重 视。长期以来，“市场煤，计划电一问题直接导致电煤生产企业与各大发供电集团 之间摩擦不断，究其原因：近年来，单位燃料成本大幅度上升，且其上升速度已经 超出或者部分超出了同期单位电力价格的上升速度，这已经成为火力发供电企业出 现亏损局面的主要原因。为了盈利或者减少损失，一方面，各大发供电集团等纷纷 要求主要电煤生产企业降低电煤市场售价，另一方面，就上网电价问题与电网企业 之间展开激烈竞价博弈以期能够不断提高电力的上网电价，然而，前者收效甚微， 后者导致电力上网价格提高而面临政府对电力价格最高限价的强制干预，发供电企 业的投资环境日趋复杂。进一步地，受电力市场相关法律法规不健全、电力行业整 个产业链条上各个环节均缺乏有效监督与中央和地方利益矛盾冲突等等因素的影 响，导致“电力过剩一减少投资一电力短缺一加大投资一电力过剩 的怪圈现象长 久不能根除。湖南省电力企业2 0 0 8 年经营情况及分析报告指出：2 0 0 8 年省电力 公司固定资产投资达1 4 2 7 5 亿元，比上年增加4 3 亿元，增长率达4 3 2 ，而受冰灾 与国际金融危机等不确定因素的影响，电力需求出现下滑趋势，进而电力供过于求 局面开始隐现。基于上述分析，在完全竞争市场条件下，对产权属性不同的发电商 而言，如何把握住最佳投资时机? 有哪些关键因素需要慎重考虑? 在考虑电力价格 差价合约的情况下，发电商的投资行为又会产生怎么样的变化? 进步地，政府在 干预电力上网价格的情况下，发电商的投资行为又会做出怎样调整? 围绕这些问题， 政府相关部门会同有关专家、学者进行了大量的理论研究、分析与实践论证工作。 顺应电力行业的市场化改革趋势，在电力行业的发电与售电环节引入市场供求 机制等措施以来( 目前，我国电力行业的输配电环节仍然主要由政府垄断运营) ， 政府相关部门加大了对市场电价的调控与监督力度，发电商如何在考虑产权属性、 电力价格差价合约与政府最高电力限价的情况下，综合考虑发电投资项目的收益与 风险之后做出最佳投资决策，已经成为发电商急需考虑的核心问题之一：对发电投 资商而言，投资时机选择的优劣在一定程度内决定着其盈利的多少与承担项目经营 风险的大小，甚至决定着其能否在日益激烈的电力市场竞争中生存下去；对整个经 济社会而言，相对稳定的电力投资市场是保障电力供给进而保障国民经济较快平稳 发展的重要前提。然而，电力产品的相对社会属性等因素又决定了其市场价格不能 像其它商品价格那样随意波动，原因有二：其一，过高的电力价格会刺激发电商的 投资欲望，却会损害电力消费者的合理利益，过高的电力价格若长期超出电力消费 者的心理承受极限甚至会导致社会的动荡与不安；其二，过低的电力价格会刺激电 力消费者的用电需求，但是会减少发电商的投资欲望，导致电力供给萎缩乃至电力 供不应求局面的出现，即网络媒体上等常说的“拉闸限电一现象出现。因此，本文 具有相对重要的理论意义与实践价值。 结合我国电力经济生活，静态条件下，分别在考虑产权属性、电力价格差价合 约与电力价格上限条件的情形下，结合发电商电力报价与二次成本函数，主要研究 了发电商在完全竞争市场条件下的最优投资阈值、产权属性与电力价格差价合约单 一条件约束下的最优投资阈值、产权属性与电力价格差价合约双重条件约束下的最 优投资阈值。基于上述假设条件，进一步地考虑电力价格上限与产权属性条件约束， 研究发电商在价格上限与产权属性约束下的最优投资阈值，针对各种阅值结果进行 了必要分析，这些研究成果为具有不同产权属性的发电商在不确定市场投资环境下 做出最佳投资决策，提供了一个有效的理论分析工具。进一步地，对我国正在进行 的电力行业市场化改革与政府对电力行业的宏观调控具有一定的参考价值。 1 2 文献综述与评价 电力作为一种特殊商品，从生产到销售的诸多环节逐步走向市场化的过程中， 发电投资商面临一系列新的不确定性因素，如发电投资商的电力报价策略差异、发 电成本差异、电力定价多样性与上网电力政府最高限价等等，这为深入研究发电商 不确定条件下的投资问题提供了一系列新课题。在参考与借鉴国内外大量研究文献 的基础上，从三个视角对发电商投资问题等进行了系统回顾，并进行了相应评价， 为本文的后续研究提供了必要的理论支撑与实践证明。 1 2 1 实物期权理论及其在发电投资中的应用研究现状 近年来，基于实物期权理论来研究电力市场环境下的发电商投资问题的文献相 对较多，d i x i t ，a k 和r s p i n d y c k ( 1 9 9 4 ) 针对电力市场政策的不确定性，假设电力 价格服从几何布朗运动的基础上，就企业价值与电力价格临界值等诸多问题做了简 2 要分析1 ，相当一部分国内外研究文献以此为基础进行了深入研究。为了进步研 究发电商最优投资时机选择问题，s t e v e nr g r e n a d i e r ( 2 0 0 2 ) 在连续时间状态与古 诺一纳什均衡条件下，就发电商最优投资临界值等作了详细推导与分析工作n 1 。f a b i e n a r o q u e s 和n i c o ss a v v a ( 2 0 0 8 ) 在电力需求弹性假设与发电商成本为零的情形下， 建立了发电商最优投资阈值模型，进一步地引入电力价格上限机制，静态条件下研 究电力价格上限对发电商最优投资阈值的影响晦3 。b y u n g - w o o kw i e ( 2 0 0 5 ) 、t a k a s h i s h i b a t a ( 2 0 0 6 ) 针对不同条件或者类型企业的投资决策问题等等，建立了企业在不 确定市场竞争条件下的最优投资决策模型等，并且就相关因素对模型临界值的影响 进行了必要的分析隋川引。也有一部分文献与传统投资决策评价方法相比较，如袁德， 李宜君，董全学等( 2 0 0 8 ) 建立了基于实物期权理论的发电投资模型1 。近年来， 基于期权理论对清洁能源进行地研究也相对较多，王文平与杨洪平( 2 0 0 8 ) 较详细 分析了风力发电投资项目的特点，建立了一个风力项目投资决策模型，为新型能源 发电投资项目提供了一个科学的理论分析工具n 羽。为了进一步研究期权理论在电力 行业的应用，陈纯和蒋传文( 2 0 0 8 ) 、刘扬国和杨晓忠( 2 0 0 5 ) 将期权等概念引入电 力市场中，建立了电力期权的定价公式n 卜1 们。也有文献考虑政府因素对电力市场的 影响，a n d r e wf o r d 、k i a u sv o g s t a d 和h i l a r yf l y n n ( 2 0 0 7 ) 建立了新能源发电情况 下电力价格的实物期权定价模型，并且就政策层面原因进行了着重分析，对我国在 新能源发电投资项目方面的研究与论证具有重要的参考价值与借鉴意义n 引。不失一 般性地，安瑛晖和张维( 2 0 0 1 ) 、安实和田季员( 2 0 0 6 ) 、唐振鹏和黄杰文( 2 0 0 3 ) 对投资平均报酬率法等为代表的静态评价方法，以净现值法等为代表的动态评价方 法进行了系统评价等，这对系统了解投资决策理论的发展历程有重要的启发与引导 意义n 卜1 9 1 。进一步地，韩国文和刘赞( 2 0 0 6 ) 、黄健柏和钟美瑞( 2 0 0 2 ) 对实物期 权产生的背景、进展及其发展趋势做了阐述等等咖2 。也有一部分文献针对阈值或 者临界值结果进行了数值仿真与案例分析等方向的重点分析，詹筱霞( 2 0 0 7 ) 推导 出企业最优投资临界值，并给出了相关重要参数的确定方法，具有较高的理论价值 与可操作性昭羽，刘建文( 2 0 0 3 ) 提出使用实物期权方法来评价发电投资机会的理论框 架心引。结合电力经济生活，相当一部分文献进行了更加细致的研究，李开海、郭耀 煌和蒋燕( 2 0 0 6 ) 在考虑燃料成本、不同建设规模与燃料的机组情况下，以未来成 本流现值最小化为目标函数，并且考虑机组规模大小与选择权的价值，推导出电源 投资决策的数学模型拉钔；陈洁和刘秋华( 2 0 0 8 ) 将实物期权与模糊理论相结合，并 且将其应用于电力项目价值评估等心朝；王访和魏龙生( 2 0 0 8 ) 建立了电力交换合同 收益的均衡模型，进一步得到合同电价的均衡方程啪1 ；b o t t e r u da ( 2 0 0 3 ) 针对负荷 增长的不确定性对电力价格和投资收益率的影响，系统阐述了发电投资商投资的随 机动态最优化问题，并且通过构建实物期权模型来对发电投资商最佳投资时机给予 具体量化呦1 。 3 1 2 2 期权博弈理论及其在发电投资中的应用研究现状 众多学者基于期权博弈理论进行的与发电投资有关的代表性研究成果不少，罗 超良和侯木舟( 2 0 0 6 ) 建立了对称双寡头模型，并且分别给出了跟随者、领先者以 及两个企业同时投资时的价值函数和投资临界值。为研究发电商投资问题，贾德 香，程浩忠和韩净( 2 0 0 7 ) 、许诺，文福拴和黄福翔( 2 0 0 7 ) 在考虑与其它发电投 资商竞争博弈、项目价值与负荷不确定等因素的基础上，建立了发电投资的数学模 型陟驯。进一步地，为深入刻画发电商投资问题，部分文献做了更加细致的工作， 童昱和李姚矿( 2 0 0 8 ) 在假设投资者成本不对称与竞争者相互博弈4 个阶段的基础 上，建立了扩展的期权博弈模型，并且通过算例证明了其科学性n ；贾德香，程浩 忠和韩净( 2 0 0 7 ) 采用非合作博弈理论对多投资主体发电与输电项目的延迟投资决 策进行评估，该模型的主要优点在于它给予了市场各方更大的自主决策权，同时又 能够兼顾系统供电可靠性2 1 。也有文献进行了大量的数值仿真或者实证分析，孟立 和孙威( 2 0 0 5 ) 、孟立，孙威和马晓丽( 2 0 0 6 ) 、盂立和孙威( 2 0 0 6 ) 建立了非对 称双头垄断市场结构下的发电投资模型d 3 吒副；刘西林和樊霞文( 2 0 0 7 ) 建立了企业 在抢滩竞争与非抢滩竞争条件下的子博弈纳什均衡模型，证明了企业由于在市场中 所处的地位不同，在综合考虑自身、竞争对手与潜在竞争者利益的情况下，做出抢 滩、等待或者合作的决策的结论n 。范新安和陈立文研究了在成本不对称情况下， 两家企业进行技术创新投资决策时的博弈情况，并且结合具体案例进行了数值仿真， 最后指出了期权博弈定价模型的不足之处，其研究结果具有重要意义嘲。w i l l i a m s j t ( 1 9 9 3 ) 建立了在同一细分市场内部存在多家发电投资商时的投资期权博弈模型 汹1 。在对称双头垄断时机选择期权博弈模型基础上，潘强，王龙和曹国华( 2 0 0 6 ) 引入了建设时间变量，并进行扩展，对双头寡头垄断下的企业投资策略均衡进行分 析，若模型参数和投资初始时机不同，可能存在非约束共谋等情况，项目建设时间 和投资成本的增加，企业的投资价值下降而投资临界值上升，而对投资均衡策略却 没有影响h 们。p a w l i n ag 和k o r t ，p m ( 2 0 0 5 ) 假定发电投资商进行投资决策时，面对 的不确定性因素主要来自于发电负荷增长，考虑其他发电投资商的投资行为对本企 业产生的影响，建立了不确定市场条件下发电投资商最佳投资的模型和求解方法h 。 王军和武彭俊( 2 0 0 8 ) 以房地产为例，把房地产投资收益作为增长期权来处理，得出 领导者与追随者的最佳投资时机，并通过具体案例对传统项目投资决策，项目实物 期权的价值与竞争博弈对项目价值的影响进行了分析h 2 1 。以新市场模型为基础，何 德忠和孟卫东( 2 0 0 6 建立了非对称双头垄断市场模型，进一步地就占优成本与先动 优势对领导者与追随者的市场投资行为进行了详尽的数值仿真与分析，对研究企业 在非对称双头垄断市场中的投资行为具有重要意义n 驯。 4 1 2 3 电力行业市场化改革中有关发电投资的应用研究现状 国内外专家、学者对电力市场化改革中与发电投融资等有关的研究文献大致有： 翟志华和赵三清( 2 0 0 2 ) 详细分析了厂网分开、竞价上网对电力投资公司的影响与 电力投资公司的对策，且在电力投资公司的对策中给出了两条建议，即内部管理型 战略与外部交易型战略，内部管理型战略包括大力推动技术创新与调整公司组织结 构，外部交易型战略包括通过资本运作实现规模扩张、向新领域拓展、优化融资决 策与资本结构管理、战略联盟与联合、国际化经营、托管经营与实施多元化经营等 措施。张亚文( 2 0 0 8 ) 详细分析了电力市场的背景、交易模式、电力定价方法及 其分类与确定方法，这一研究成果对我国目前正在进行的电力行业市场化改革具有 重要的参考意义与借鉴价值h 引。汪拥军，文福拴和孙东川( 2 0 0 7 ) 根据经济学的基 本原理，建立了价格歧视模型与单一垄断定价模型，以城市和农村居民生活用电为 例，对不同定价模型对社会福利分配影响进行了分析，得出“电价改革中应该注意 到区域差别电价政策的合理性，从而通过改革及加强监管予以完善一这一结论，这 对我国正在进行的电价改革具有重要的借鉴与警示作用h 引。于尔铿，白晓民，谢开 等( 1 9 9 7 ) 、沈培新( 2 0 0 5 ) 、徐兆畅( 2 0 0 6 ) 、张文泉( 1 9 9 8 ) 、陈明俊和戴婷 婷( 2 0 0 8 ) 、袁建文( 2 0 0 6 ) 对我国电力投资的机遇与风险，电力价格规制进行了 探讨，政府对电力市场的调控与监督，以及电力市场化过程中存在的问题等等做了 详细说明，这一文献研究结果对在不确定市场环境下，发电投资商的投资行为以及 政府在电力市场化改革中应该发挥怎样的作用，有重要的参考与借鉴价值h 卜翻。王 永干和刘宝华( 2 0 0 1 ) 系统介绍了世界各国电力工业管理体制、电力工业管制、电 力市场、电力市场化运营模式、市场规则、电力市场价格、电力公司组织形式及电 力公司投融资管理和法制化管理，并以美国、英国、法国等西方资本主义国家电力 工业市场化改革为案例做了详尽的说明 5 3 o 李泓泽，何海峰和郭鑫文( 2 0 0 4 ) 探讨 了企业竞争力的影响因素、表现形式、评价指标与评价方法的选择，介绍了模糊综 合评判法、灰色系统评价法和层次分析法对企业竞争力的评价过程咖1 。以四川电网 为例一雷霞和刘俊勇介绍了其实行峰谷与丰枯电价的背景、执行峰谷与丰枯电价前 后对比情况、继续实行的必要、出现的问题及建议，对我国电价改革具有一定的参 考与借鉴意义。戴双兴( 2 0 0 4 ) 详细介绍了我国电价管制的历史与现状、现行电 价管制存在的问题及完善我国电价管制的策略选择阳副。梁晓兵，高新华和榻文健 ( 2 0 0 4 ) 分析了电力商品特点、电力系统行业格局、改革格局、竞争格局与运营格 局等，对我国电力体制改革、电力市场建立和电力企业提高市场竞争力具有一定理 论和现实意义阳3 3 。从概率角度考察电价分布规律，白利超，康重庆，夏清等( 2 0 0 2 ) 提出了由机组报价的概率性而直接导致的不确定性电价这一新问题，具有一定的创 新与实践意义拍4 1 。 s 1 2 4 国内外研究现状评价 ( 1 ) 文献 3 - - - , 4 3 的研究思路大多是根据实物期权或者期权博弈理论，电力线性 或者弹性需求假设，不考虑发电商的生产经营成本或者假设发电商的固定成本与可 变成本均为零等，进一步地假设电力市场属于完全垄断、完全竞争或者寡头垄断等 性质情况下，基于发电商的利润或者边际利润函数，推导出不同情形下企业的最优 投资临界值或者阈值，最后就某一个或者几个因素对模型临界值或者阈值的影响进 行数值仿真与分析等。进一步地，结合我国电力经济生活： 大多数文献在研究的过程中，由于未引入体现发电企业的发电量与发电成本 两者关系的二次成本函数，结果也就无法体现不同发电商的电力报价( 策略) 、二 次成本因子、不同情况下发电企业的均衡上网电量等等各种因素对发电商最优投资 阈值的影响。 电力定价方式差异：上述文献没有考虑我国电力经济实践，传统的电力价格 由政府定价模式已经被打破，有条件地区的电力细分市场的电力价格已经采用政府 定价与市场形成电力价格相结合的双轨制电力定价模式，在实行电力价格差价合约 的情况下，有条件地区的发电商只有一少部分电量竞价上网，而大部分电量仍然通 过政府定价方式上网的具体情况。 发电投资商产权属性差异：传统、单一的电力行业由政府投资运营模式转变 为国有、民营、合资与合作等具有不同产权属性的发电资本共存于发电领域，上述 文献没有体现产权属性不同的发电商在企业经营目标、绩效考核目标与最优投资时 机选择等方面存在的差异。 电力最高限价干预：综合、与，相当一部分文献，尤其是外文文献， 在研究发电商最优投资时机选择问题时，假设条件与我国电力经济生活存在一定差 距，进一步地细化发电商投资条件，研究发电商最优投资阈值与电力价格上限存在 的关系等等，从而使模型阈值结果及相关变量之间的分析能够更好地服务于我国电 力经济生活。 ( 2 ) 文献【1 】、文献1 4 5 - - - 5 3 1 与文献 6 0 , - - , 6 4 1 主要就国内外电力行业市场化改革 过程中采取的措施、出现的问题、进一步采取的补救措施及取得的成功经验等方面 进行了论述与分析，具体有发电商电力报价、电力上网定价、电力管理体制与投融 资体制改革等方面，这些研究成果对我国电力行业尤其是目前其发电与售电环节的 进一步市场化改革，如何在不确定市场竞争条件下完善筹资体系与做出理性投资决 策，以及政府相关电力政策的制定与出台具有相对重要的理论指导与借鉴意义。 1 3 研究方法、研究内容与研究思路 本文针对发电商最优投资阈值进行研究，主要运用了以下研究方法： ( 1 ) 利用文献研究方法，从实物期权与期权博弈理论的角度，参考与借鉴了大 6 量的与发电投资等有关的国内外研究文献，在这一过程中，分析其研究方法、研究 思路与研究结论，进一步地，结合我国电力经济生活，提出新的研究方向，同时， 为本文的研究提供重要的理论支持与实践证明。 ( 2 ) 基于实物期权理论，利用几何布朗运动与伊藤引理等知识，结合微分方程 式的边界条件、价值匹配与平滑粘贴条件等，依次建立了完全竞争市场下的发电投 资阈值模型、考虑产权属性的发电投资阈值模型、基于电力价格差价合约的发电投 资阈值模型与同时考虑产权属性和电力价格差价合约的发电投资阈值模型，针对上 述模型的发电商最优投资阈值结果进行了数值仿真分析或者边际分析。 ( 3 ) 基于实物期权理论，在建立电力价格上限条件约束下的发电投资阈值模型 的过程中，以几何布朗运动与伊藤引理等理论知识为基础，引入电力价格上限条件 对发电商效用函数，进而对其最优投资阈值的影响，进一步地，利用发电商的边际 价值函数在电力价格分段函数两个范围的相交点处连续且可微的结论，通过一系列 转换、变形后，构建了电力价格上限条件约束下的发电投资阈值模型，同时考虑电 力价格上限与产权属性地发电商最优投资阈值模型。 ( 4 ) 运用m a t l a b 软件对发电商最优投资阈值结果进行数值仿真分析与根据经济 学的相关知识对发电商最优投资阈值结果进行边际分析的过程中，就模型阈值结果 进行了二维与三维数值仿真分析，结合( 2 ) 与( 3 ) ，主要运用了定性与定量相结合 的方法、数学方法等等。 进一步地，本文的研究内容共分五章，各章详细内容大致如下： 第一章绪论：阐述本文研究背景及意义，文献综述与评价，主要研究方法、研 究内容与研究思路，以及论文主要创新点等内容。 第二章建立了完全竞争市场条件下的发电商投资阈值模型，并且就发电商最优 投资阈值结果运用m a t l a b 软件进行了必要地数值仿真与分析。 第三章依次建立了完全竞争市场条件下考虑产权属性的发电投资阈值模型、基 于电力价格差价合约的发电投资阈值模型与同时考虑产权属性和电力价格差价合约 的发电投资阈值模型，并且对模型阈值结果进行了数值仿真分析，或者根据经济学 原理进行边际分析。 第四章在第二章与第三章部分假设条件的基础上，进一步地引入电力价格上限 条件，建立了电力价格上限与产权属性约束下的发电投资阈值模型，运用m a t l a b 软件对发电商最优投资阈值与电力价格上限、产权属性因子关系进行了数值仿真与 分析。 其中，第二章是本文的基础部分，提出了一些基本的假设条件，并且引出本文 的研究方法、研究思路等等，第三章与第四章是本文的重点部分，结合我国电力经 济实践，进一步地进行了深入研究。 第五章得出本文结论，并且就本文研究或者相关领域的研究给出几点展望。 7 进一步地，本文的研究思路大致如下图所示： 文献综述与评价 缺乏价格上限约束的发电投资阈值模型 电力价格上限条件约束下 的发电投资阈值模型 jj上上上上 资完电考发考属同投考属同 阈全投虑电虑性时资虑性时 值竞资发投电的考阈 电的考 模争阈电资力发虑值力发虑 型市值商阈价电差模价电价 场 模产 - i b 簇篓 投价型格 嚣笙资合 上下型权 型价阈约限 霍- - 瞿j的 模声 的属 型极 发 型，权 发性 厶 r - i 电的约 投发的电 一| 厶么夕 数值仿真分析与边际分析 1 r 结论与展望 1 4 本文主要创新点 结合我国电力经济生活，本文主要有以下两方面的创新： ( 1 ) 结合发电商的电力报价与二次成本函数等，考虑发电商产权属性与电力价 格差价合约，分别建立了产权属性与电力价格差价合约条件约束下的发电投资阈值 模型，并且针对各个阈值结果进行了数值仿真分析或者边际分析。 ( 2 ) 在( 1 ) 假设条件的基础上，进一步地引入电力价格上限机制，建立了电 力价格上限与产权属性条件约束下的发电投资阈值模型，并且针对阈值结果进行了 数值仿真分析。 第2 章完全竞争市场下发电投资阈值模型及其分析 2 1引言 目前，基于实物期权理论，针对完全竞争市场条件下的发电商最优投资时机选 择问题进行的研究相对较多。然而，不难发现多数文献的假设条件和研究结论与欧 美主要发达资本主义国家和地区的电力市场特征相近，却与我国电力经济生活存在 较大差距，电力需求函数弹性假设下x 因子服从几何布朗运动，大多数未考虑发电 商的电力报价策略及生产成本函数，如假设发电商的固定成本为零而可变成本为某 一具体数值b 3 ，电力价格由市场定价且不考虑发电商的产权属性的情况下假设发电 企业均以利润最大化为目标，发电上网企业之间存在信息对称与不对称等等。本章 与上述文献研究不同：线性电力需求下引入二次成本函数；根据发电商成本函数考 虑其电力报价函数；顺应电力行业市场化改革趋势，假设电量能够全部用于竞价上 网，且截距a 服从几何布朗运动：分析电力报价、均衡电价与竞价上网市场类型。 进一步地，基于发电商的边际利润函数，建立了完全竞争市场条件下的发电投资阈 值模型，并且运用m a t l a b 软件对发电商最优投资阈值a + 进行了数值仿真与分析。 2 2发电商投资阈值模型建模及分析 2 2 1模型构建 在电力投资实践中，若发电商生产的电力能够全部用于竞价上网，即发电商竞 价上网部分电量占其总上网电量的比重为1 0 0 ，进一步地，假设电力需求曲线为线 性的，即有， p = a - b q( 2 1 ) 其中：p 代表电力价格，实际情况是，目前发电商只有小部分电量的价格借助 市场机制形成，大部分电量的价格仍然由政府定价，即采用双轨制电力定价模式， 在后面的小节3 3 中有详细的描述与分析，a 代表电力需求曲线与p 轴的截距，口 0 与b 0 为参数，q 为电力的市场供给总量。进一步地，p 易受到某一时段乃至某一 时刻电力供给与需求情况的影响，在缺乏有效价格机制约束与发电商之间不存在私 底下串联以至于恶意提高电力上网报价等的情况下，若电力供给小于电力需求，发 电商的电力报价水平会较高，这会损害输配电企业进而最终损害电力消费者的合理 利益，反之，若长期出现电力供给大于电力需求的局面，发电商会竞相降低电力报 价上网水平，这有可能损害发电商的合理利益，进而其发电投资欲望降低。进一步 地，p 与口存在同向变化性，假设截距a 服从几何布朗运动，即有： 9 d a = g a d t + o u d z 口 ( 2 2 ) 其中： 0 是截距口的漂移参数，o r 0 代表截距a 的瞬时波动率，出。是标准 的维纳过程增量，且e 亿。) = o ，嘶。) = d t ，即有：d z 。( o ，出) 。 进一步地，假定在同一电力报价细分市场内部存在一家发电商，并假设发电商i 的成本函数为二次函数，即有： c ：h ) = q + 届够+ 三乃吼2 不难看出：q ，屈与乃 0 为发电商i 的二次成本因子，g ，代表某一时刻发电商f 的发电量，e g ，) 代表发电商i 的发电量为q ，时的发电企业的发电成本，其中： i = 1 , 2 ，3 ，刀。进一步地，假设有每一个发电商都以边际成本为基础来选择自己的电 力报价，易得： 盱卧m “= 哗 实际情况是：发电商的电力报价函数有珐= 4 + 吼，其中，可以近似地认为， 若发电商通过改变边际成本函数的截距项即蠡来不断改变自己的电力报价策略时， 即有4 幸 届。 根据经济学的相关原理并结合电力报价上网市场的类型，逐步分析不同发电商 之间的电力报价与电力市场均衡价格之间的关系，易知： ( 1 ) 若参与电力竞价上网的发电商只有一家时，由于参与竟价上网的发电商缺 乏有效竞争者，在电力上网价格缺乏政府最高限价的情况下，即有：p l = p ，发电 商电力报价即为市场电价，此时，电力竞价上网市场不发挥作用，且电力报价上网 市场具有完全垄断性质，这与我国正在进行的电力行业市场化改革目标不符。目前， 针对完全垄断下的发电商最优投资阈值或者临界值等所进行的研究相对较少。 ( 2 ) 若参与电力报价上网的发电商有两家，且市场需求电量需要在两个发电商 之间分配时，根据电力报价较低者优先上网的原则，当电力报价市场达到均衡状态 时：p ，= p ：= p 。需要说明的是：在发电商电力报价上网实