（管理科学与工程专业论文）市场环境下的发电容量项目投资决策研究.pdf

摘要 论文题目：市场环境下的发电容量项目投资决策研究 研究生姓名；黄超 导师姓名：达庆利 授予单位：东南大学 2 0 世纪末的电力工业结构重组浪潮，使得许多国家的电力工业相继推行放松规制改 革，构建电力市场，让市场在电力资源配置中发挥基础性作用。但与之相关的研究大多集 中在其短期目的提高电力市场运营效率上，至于长期目的发电容量投资的研究则 相对较少；而传统的电力规划方法并不适用于市场环境下的发电容量投资分析。发电容量 项目的投资分析分为物理和经济两个方面，物理方面着重分析电网拓扑结构和机组类型等 工程技术对投资的影响，经济方面则主要考虑价格、需求等经济参数对投资收益的影响， 本文主要从经济方面来研究发电容量项目投资决策。 市场环境下，发电商作为独立的投资主体，以投资利润最大化为投资决策的基本原则， 而市场的不确定性和竞争性则是影响其投资决策的主要因素。实物期权和博弈论作为研究 不确定和竞争问题的理论方法，是实物项目投资决策分析中的主要工具，本文将利用它们 来分析市场环境下的发电容量项目投资决策问题。 本文的研究内容主要有以下几部分： 第一章介绍了研究背景和研究意义，并概述了研究内容和研究方法。第二章回顾了企 业投资理论的历史沿革，比较了传统投资理论和现代投资理论实物期权之间的差异。 第二章最后进一步评述了规制环境下电源规划方法和市场环境下发电项目投资决策方法 的特点，说明市场的不确定和竞争特性是影响发电容量项目投资决策的主要因素。 第三章和第四章考虑了垄断市场结构下的发电容量项目投资决策。第三章利用鞅方法 建立了发电容量项目的最优投资时机模型，并通过测度变换理论进行了概率分析，最后还 进一步分析了发电商所拥有的发电容量投资期权。第四章建立了发电商拥有多次投资机会 时的最优发电容量投资模型，考察了发电商拥有的投资机会次数对投资决策的影响，分析 比较了一次期权( 发电商拥有一次投资机会时的期权，其余类推) 、二次期权和连续期权。 第五章和第六章研究了双寡头市场结构下的发电容量项目投资决策，在不确定环境下 进一步考虑到战略互动对投资的影响。第五章从投资媾弈中领导者角色为内生和外生的两 个角度出发，且在领导者角色内生时，考虑了投资规模选择受到一定程度限制的情况，分 别建立了相应的发电容量投资博弈模型，并分析了博弈中存在的多种投资均衡，指出不确 定性和较高的投资成本可能会导致领导者投资规模较小而追随者投资规模较大，且与 s t a c k e l b e r g 博弈均衡不一致的投资均衡发生。第六章在需求增长由稳定的增长率随机下降 到零情况下研究了市场的不确定性和竞争对发电容量项目投资的影响，深入分析了投资博 弈中处于不同角色( 领先者和追随者) 发电商的投资特点和投资均衡，指出在投资博弈中 既可能存在与s t a c k e l b e r g 博弈均衡相一致的均衡，即领先者投资规模较大而追随者较小， 也可能存在与其不一致的投资均衡，即领先者投资规模较小而追随者较大，或两者投资规 模都较大，而其原因主要也是市场存在不确定性和投资成本较高。 第七章为第四章多次投资情况下最优发电容量投资模型的应用，将模型结果与江苏电 力市场年装机总容量的实际数据相比较，得出江苏发电市场2 0 0 2 2 0 0 5 年之间装机容量 不足，其中尤以2 0 0 3 2 0 0 4 两年较为突出，而2 0 0 6 年大体平衡的结论，这与实际情况基 本一致。此外，该章还计算了未来几年江苏应拥有的最优装机容量。 最后，第八章对全文进行了全面总结，明确了本文的创新之处，并展望了进一步的研 究。 关键词：电力工业；发电容量投资决策；不确定性；竞争；实物期权；投资博弈 i i a b s t r a c t t o p i c ：as t u d yo ni n v e s t m e n td e c i s i o nm a k i n gi np o w e rc a p a c i t yp r o j e c t i nm a r k e te n v i r o n m e n t s t u d e n tn a m e ：h u a n gc h a o s u p e r v i s e db y ：d aq i n g - l i s u b m i t t e dt o ：s o u t h e a s tu n i v e r s i t y t h er e s t r u c t u r i n gw a v eo fe l e c t r i c i t yi n d u s t r yr e s u l t si nad e r e g u l a t i n gr e f o r m a n d c o n s t r u c t i n go fe l e c t r i c i t ym a r k e ti nm a n yc o n t r a r y se l e c t r i c i t ys y s t e m si nt h ee n do f t h e2 垆 c e n t u r y , m a r k e tw i l le x e r tb a s i ci n f l u e n c e0 1 1c o n f i g u r i n go fe l e c t r i c i t yr e s o h r c , e t h e r ea i e n u n l b ，t o n sp a p e r sa b o u te l e c t r i c i t yr e f o r m t h e s ep a p e r sm o s t l yf o c u so ne l e c t r i c i t yr e f o r m g s h o r t - t e r m 磐随卜i n c r e a s i n go p e r a t i o ne f f i c i e n c yo f e l e c t r i c i t ym a r k e t , g i v e na c e r t a i nc o n o c l n a b o u tl o n g - t e r mg o a i 1 w e tc a p a c i t yi n v e s t m e n t , t h a th a st od a t er e c e i v e dl e s sa t t e n t i o n , h o w e v e r , c a p a c i t yi n v e s t m e n td e c i s i o ni sn om o r et h er e s u l to f at r a d i t i o n a le l e c t r i c i t yp l a n n i n g b u tau s u a lm a r k e ta n a l y s i s p o w e rc a p a 商t yi v e s l m 雠a n a l y s i si st w o f o l d , o n ei sp h y s i c a l a n a l y s i sw h i c hr e v o l v e se l e c t r i c i t yn e t w o r kt o p o l o g ys t r u c t u r ea n dg e n e r a t i o nt e c h n o l o g y , t h e o t h e ri se c o n o m i co n et h a ti sr e l a t et of u e lp r i c e ，d e m a n du n c e r t a i n t y , a n do t h e re c o n o m i c f a c t o r s t h i ss t u d yo np o w e ri n v e s a n e n td e c i s i o ni sb a s e do nt h ee c o n o m i ca n a l y s i s a si n d e p e n d e n ti n v e s t i n gb o d y , g e n e r a t i o nc o m p a n i e si n v e s ti np o w e rp r o j e c t si no r d e rt o r e a pam a x i m u mi n v e s t m e n tp r o f i tt h a th a sb e e ni n f l u e n c e db yu w m m i n t ya n dc o m p e t i t i o n u n d e rm a r k e tc o n d i t i o n s 。r e a lo p t i o na n dg a m et h e o r yd e a l i n gw i t hu n c e r t a i n t ya n dc o m p e t i t i o n h a v e b e e nw i d e l ya p p l i e dt or e a lp r o j e c ti n v e s t m e n ta n a t y z i n g ，t h ei n v e s t m e n td e c i s i o nm a k i n g i np o w e rp r o j e c ti nm a r k e te n v i r o n m e n tw i l lb es t u d i e dt h r o u g ht h e mi nt h i sp a p 盯 t h i sd i s s e r t a t i o ni n c l u d e st h ef o l l o w i n g ： a ni n t r o d u c t i o ni sp r o v i d e di nc h a p t e r1 c h a p t e r2r e v i e w $ f i r mi n v e s t m e n tt h e o r y , e x a m i n e st h ed i f f e r e n c eb e t w e e nc o n v e n t i o n a li n v e s t m e n tt h e o r ya n dm o d e r ni n v e s t m e n t t h e m y 删】o p t i o n i nt h ee n d ，c h a p t e r2f a r t h e ra n a l y z e st h ec h a r a e t c d s t i co fp o w e r p l a n n i n gu n d e rt r a d i t i o n a lr e g u l m e dr e g i m ea n dg e n e r a t i o nc a p a c i t yi n v e s t m e n td e c i s i o nu n d e r m a r k e t - b a s e dm e c h a n i s m , a n dt h ea n a l y s i ss h o w st h a tu n c e r t a i n t ya n dc o m p e t i t i o nm - ep r i m a r y f a c t o r st h a tc a nh a v ei m p o r te f f e c to ng e n e r a t i o ni n v e s t m e n td e c i s i o n - c h a p t e r3a n d4d i s c u s sg e n e r a t i o nc a p a c i t yi n v e s t m e n td e c i s i o ni nm o n o p o l ym a r k e t i n m c h a p t e r3 ，t h eo p t i m a li n v e s t m e n tt i m i n gm o d e li sb u i l tb ym e a l l so fm a r t i n g a l et h e o r ya n dt h e p r o b a b i l i t yo fi n v e s t i n gi sv a l u e dt h r o u g hc h a n g eo fm c a s u l e ，c h a p t e r3f u r t h e ra n a l y s e st h e g e n e r a t i o ne a p a c i t yi n v e s t m e n to p t i o ni nt h ee n d g i v e nt h a tg e n e r a t i o nc o m p a n yh o l d sm a n y i n v e s t i n go p p o r t u n i t i e s ，c h a p t e r4d e v e l o p st h eo p t i m a lg e n e r a t i o nc a p a c i t yi n v e s t m e n tm o d e l w h i c he x a m i n e st h ee f f e c tc a u s e do ni n v e s t m e n td e c i s i o nb yn u m b e r so fi n v e s t i n go p p o r t u n i t y , f u l t h e rm o r e ，t w i c e ro p t i o n ( t h eo p t i o ng e n e r a t i o ne o m p a n yh o l d sw h e nh eh a st w oi n v e s t m e n t o p p o r t u n i t i e s ，t h ef o l l o wi st h es a m e ) i sc o m p a r e dw i t ho n c e l o p t i o na n dc o n t i n u eo p t i o n c h a p t e r5a n d6s t u d yt h ee f f e c to fs t r a t e g yb e t w e e ng e n e r a t o r so i lt h e i ri n v e s l m e n t d e c i s i o ni nd u o p o l ym a r k e tu n d e ru n c e r t a i n t y i nc h a p t e r5 ，t h eg e n e r a t i o nc a p a c i t yi n v e s t m e n t g a i n em o d e l sa r er e s p e c t i v e l yd e v e l o p e df r o me n d o g e n o u so re x o g e n o u sp o 血，a n dt h ec h o i c e o fc a p a c i t yi sr e s t r i c t e dw h e nt h el e a d e rr o l ei se n d o g e n o u si ni n v e s t m e n tg a m e t h es t u d y s h o w st h e r ep o s s i b l ye x i t s8 1 1i n c o n s i s t e n te q u i l i b r i u mi ng e n e r a t i o ni n v e s t m e n tg a m e 、“t l lo n e i ns t a c k e l b e r gg a m e ，i nw h i c ht h ec a p a c i t yo f l e a d e ri ss m a l l e rt h a nt h eo n eo f f o l l o w e r c h a p t e r 6e x a m i n e se f f e c to fm a r k e tu n c e r t a i n t ya n dc o m p e t i t i o n0 1 1g e n e r a t i o ni n v e s t m e n td e c i s i o ni n c a i n c r e m e n tr a t i oo f d e m a n dd e c r e a s e sf r o mf h e dv a l u et oz e r os t o c h a s t i e a u y , e s p e c i a l l y , t h e c h a r a c t e r i s t i co ft h el e a d e r ( 0 1 f o l l o w e r ) a n de q u i l i b r i u mi ng a m ea r ca n a l y z e df u r t h c r t h e r e s e a r c hs h o w st h a tu n c e r t a i n t ya n dh i g h e ri n v e s t m e n tc o s tr e s u l ti nt h e r ee x i t i n ga sw e l l c o n s i s t e n te q u i l i b r i u m 谢t ho n ci ns t a e k e l b e r gg a l l i c i nw h i c ht h ec a p a c i t yo ft h el e a d e ri s b i g g e rt h a n 鲫eo ft h ef o l l o w e r a si n c o n s i s t e n t ei nw h i c ht h ec a p a c i t yo ft h el e a d e ri s s m a l l e rt h a no n co f t h ef o l l o w e r0 1 t h e i rc a p a c i t ya l ea l lb i g g e r c h a p t e r7a p p l i e st h em o d e lb u i l ti nc h a p t e r4t oa n a l y z i n go fj i a n g s ug e n e r a t i o nc a p a c i t y , t h er e s u l tp o i n t so u tt h a tt h e r ew a sas h o r t a g eo fg e n e r a t i o nc a p a c i t yi nj i a n g s uf r o m2 0 0 2t o 2 0 0 5 ，f u r t h e r , t h el a c ko fc a p a c i t yw a sv e r ys e r i o u si n2 0 0 3a n d2 0 0 4 ，b u tt h e r eb a s e l yw a sa b a l a n c eb e 晰e 锄d e m a n da n ds u p p l yi n2 0 0 6 i nt h ee n d c h a p t e r7f o r e c a s t st h eo p t i m a l g e n e r a t i o n c a p a c i t y o f j i a n g s u i n t h ef u t u r e f i n a l l y , c o n c l u s i o na n di n n o v a t i o nt ot h i sd i s s e r t a t i o na r cd r i v e ni nc h a p t e r8 t h i sc h a p t e r a l s op r o p o s e sf u l t t h c tr e s e a r c ho r i e n t a t i o n k e y w o r t l s ：e l e c t r i c i t yi n d u s t r y ；g e n e r a t i o nc a p a c i t y i n v e s t m e n t d e c i s i o n ；u n c e r t a i n t y ； c o m p e t i t i o n ；r e a lo p t i o n ；i n v e s t m e n tg a m e ： i v 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研 究成果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已 经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书 硫使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明 确的说明并表示了谢意。 研究生签名： 东南大学学位论文使用授权声明 东南大学，中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文 的复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档 的内容和纸质论文的内容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借 阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东 南大学研究生院办理 第一章绪论 第一章绪论 1 1 研究背景 电力工业的起源可以追溯到十九世纪七十年代末，在旧金山地区出现了小规模的电 站，向周围附近地区的电弧灯供电；1 8 8 2 年，纽约和伦敦开始有采用直流供电方式的商业 照明电路在运营；1 8 8 6 年，美国西屋公司发明了变压器，供电方式由直流变为交流，能够 向较远的地方输送电力，从而形成了具有发、输、配、供环节的初具形态的早期电力系统 i ”l 。早期的电力工业规模较小，仅用于向城市的局部地区提供电力。由于规模较小，这一 时期的电力企业多数由私人投资和拥有【l 】，并且电力企业有的采取一体化的体制，有的则 表现为分开管理的形式，即仅具有电力系统的某一部分，如发电部分，或者配售电部分等 1 2 1 。 在早期的电力工业发展过程中，政府也投资建设和管理电力系统，如水电设施、配电 设施等，但规模不大，效率不如私有电力企业【l 】。即使是私有电力企业，其规模也很有限， 而且私有电力企业自成系统，每家系统的电力设备及其参数大多不同，不能兼容互联，处 于孤立运行状态，效率也不高，可靠性较差【4 】。因此基于基础工业的规模经济以及电力工 业自身的这些技术特点，很快政府就认可了电力工业的自然垄断性质，并对其实施规制。 同时，大量电力企业进行合并，发展成为较大的一体化的电力企业【l l ，为政府对电力工业 实行规制提供了方便。 处于政府规制之下具有自然垄断性质的电力工业在二十世纪得到了长足的发展，单机 容量越来越高，系统规模日益庞大，为生产廉价电力和确保电力系统可靠提供了有力的保 障。然而随着电力工业的进一步发展，电力工业逐渐暴露出一些弊端，因其垄断力量。电 力企业具有很强的市场支配力，不允许新的投资者进入电力产业，没有竞争，用户没有选 择权。电力公司由于不存在破产危险，经营效率较低。受政府规制影响，电力企业还会出 于政治需要。承担一些特殊任务，从而增加电力企业的成本，进一步导致电价的上扬【5 】。 而且，电力资源的配置效率也较低，即使发生投资决策失误情况，龟力企业仍然会获得固 定的投资回报率，失误所带来的损失则会传递给终端消费者，由消费者承担。 因此，电力工业迫切需要进行体制改革，引入竞争。于是，在二十世纪末，一场电力 工业放松规制运动席卷世界大部分国家，许多国家相继推行电力体制改革，在电力工业发、 输、配、售等环节分别引入不同程度的竞争，其中发电侧开放程度最大，而输、配电在部 东南大学博士学位论文 分国家仍具有一定程度的垄断地位。 1 1 1 国外电力工业改革 随着电力工业所固有的弊端不断暴露，电力工业究竟应该具有什么样的产业组织形式 渐渐成为人们关注的焦点。国外对电力工业组织结构的研究较早，如规制经济学的先驱 s t i g l e r 在二十世纪六十年代就利用规制经济学分析了美国电力工业规制失败的原斟6 1 ，在 二十世纪末，有关电力市场结构和市场势力问题的研究则成为一个研究热点，这主要是因 为二十世纪末在世界范围内开展了一场重构电力工业和建设电力市场的改革运动。 智利是首先拉开电力工业改革帷幕，最早进行电力工业改革的国家。在改革前，智利 电力企业均是国有企业，市场集中化程度相当高，为降低市场集中化程度，智利在二十世 纪八十年代末对电力系统实施私有化改革，组建由现货市场和契约市场构成的电力泵售市 场。改革初期，智利因水文条件较差使得在电力供给中占据重要地位的水力发电不足，现 货市场电价较高。由于电力企业私有化，电力市场上的投资主体发生了重大变化，发电商 成为发电市场上的主要投资人，受电价上扬的刺激，发电商投资了大量的燃气发电机组， 化解了智利电力供给不足风险。然而，二十世纪九十年代末，智利水文条件有了较大程度 的改善，水利发电充足，又导致了电力供给过剩，电价下跌，运行成本较高的燃气发电机 组在竞争的发电市场上处于劣势地位，发电商遭受了一定程度的投资损失。 英国是第一个建立竞争性电力系统的国裂”。英国最早于1 9 8 3 年就颁布了能源法， 取消了对非公共企业进入电力行业的限制，允许各种所有制的企业使用国家电网，而1 9 8 9 年颁布的新电力法，则可以说是英国电力工业实行市场化改革发生根本性变化的标志，因 为它为英国电力企业实行私有化改革奠定了法律基础，而私有化正是英国电力工业改革的 重点。在英国的电力工业改革中，英国着重重构了英格兰和威尔士地区的电力工业体制， 将改革前集发电、输电于一体的中央发电局进行纵向分解为输电和发电部分，输电部分组 建为国家电网公司，由承担供电任务后来实行了完全私有化改革的1 2 家地方供电公司共 同拥有，实行垄断经营，负责高压输电，发电部分分为一家核能公司和两家非核能公司， 两家非核能公司国家电力公司和国家发电公司首先被改制为股份制企业，进行私有化改 革，后来核能公司也进行了部分私有化改革i s - g 。这样，英国电力工业就实行了发电、输电 和供电的完全分离【l o 】。英国电力工业私有化改革，特别是在发电领域的私有化改革，吸引 了私人投资者投资英国发电企业，私人投资者是以追求投资利润最大化为目的，私人投资 者的引入无疑能够促进发电领域的竞争。1 9 9 1 年，英国对一体化的苏格兰水电公司和苏格 2 第一章绪论 兰电力公司进行私有化改革，并允许它们自由进入英国电力市场进行售电，法国电力公司 也能够通过互联线路加入到英国电力市场中进行售电，而且英国允许大用户自由选择供电 方，地方供电公司不一定拥有法定售电区域内的所有用户【i ”，从而英国在供电部分也成功 地引入了竞争。 英国电力交易是通过由国家电网公司负责运营的批发电力库来进行的。英国希望通过 引入竞争能够有效地降低电价，但是，1 9 9 2 年电价突然上升，经调查发现，国家电力公司 和国家发电公司因其发电容量规模较大，具有很强的市场势力，电价上升就是因为它们操 纵电力库支配批发价格造成的。于是，英国要求这两家公司出售一部分电厂，并引入外国 投资者，收购部分电厂，使之成为独立发电商进入英国电力市场，而且还要求这两家公司 把燃煤电厂出租给地方供电公司进一步降低这两家公司的市场支配能力，以提高发电领 域的竞争程度。之后，英国又对电力市场制度进行调整，取消批发电力库，实行新的电力 市场交易规则( n e l a ) ，新的交易规则目标主要是允许在中心电力市场外进行更多的电力 交易，从而为电力市场的竞争提供一个更加成熟的环境。 美国电力工业结构较为复杂，电力企业十分分散，分为联邦和州两级。联邦能源委员 会管辖1 7 4 家规模较大的高压输电企业和约1 0 0 0 家售电企业，州规制委员会管辖本地电 网内的电力企业。在州一级地区电网范围内，发电、输电和配电一体化经营比较普遍，同 时并存一部分独立的发电企业或配电企业，企业规模都较小，具有多种所有制形式。美国 进行电力工业规制改革是始于1 9 9 2 年能源法的制定，联邦能源委员会决定将竞争引 入到电力系统。美国电力工业改革主要包含四个方面：一是实施发电、输电和供电的分离。 限制垄断企业的垄断力量；二是建立独立的电网调度机构和电力交易市场，确保电网对所 有的发电企业公平开放；三是开放发电市场，允许任何人都可以投资电厂，实现投资主体 多元化；四是取消对批发价格的规制，允许用户自由选择供电方唧。通过规制改革，美国 将竞争引入了发电领域和供电领域，而输电领域继续保持垄断。 澳大利亚在电力工业改革前，电力供给主要被一体化的国有企业所垄断，1 9 9 1 年澳大 利亚开始进行电力工业改革，成立新南威尔士和维多利亚地区电力市场，然后进一步建立 了全国性的电力市场，电力市场是以电力库形式进行运营，由国家电力市场管理公司 ( n e m m c o ) 管理，而电力调度则由系统运营部门集中进行统一调度。澳大利亚进行电 力工业改革，建立电力市场的原则就是在发电和供电领域引入竞争。在供电领域，电力交 易分为零售和批发市场两种，小用户必须参加零售市场，但可以选择不同的零售商，零售 东南大学博士学位论文 商和大用户在批发市场则可以自由选择供电方，从而在供电侧引进了竞争。在发电领域， 澳大利亚通过允许私人建立电厂，使之成为独立发电商来促进发电领域的竞争。改革初期， 昆士兰州和南澳大利亚电力供给较为紧张，吸引了相当的投资者，使得澳大利亚新增发电 容量投资主要集中在这两个州，有力地推动了地区发电市场上发电商之间的竞纠n “3 1 。 北欧地区的电力工业改革始于挪威，1 9 9 1 年挪威首先在国内建立一个电力商品交易 所，1 9 9 6 年瑞典和挪威共同成立北欧电力交易所，随后芬兰和丹麦相继加入，形成了世界 上第一个跨国界的电力商品交易所。北欧电力市场的参与者包括发电商、电网拥有者、交 易商、零售商和客户，其中电网拥有者独自享有垄断地位，而其它参与者则参与市场的竞 争。北欧地区电网较为发达，除了上述四个国家电网互联外，北欧电网还与相邻的欧洲国 家电网实现了联网，提供了一个竞争较为充分的电力市场环境，为跨国资源的优化配置打 下了坚实的基础。 虽然世界各国经济体制不尽相同，电力工业组织结构有所区别，但各国开展的电力工 业改革具有一个共同特点，就是进一步地放松对电力工业的规制，引入市场机制，促进竞 争，发挥市场在电力资源配置中的基础性决定作用。在各国电力工业改革中，几乎所有国 家都开放了发电部分，建立独立发电商制度，并使输电部分对所有电厂公平地开放。这样 就有效地促进了私人投资电厂，而投资者追求最大投资利润的目的又进一步地促进投资者 提高效率，从而有力地推动了发电市场上的竞争。 1 1 2 我国电力工业改革 长期以来，我国电力工业一直是发、输、配一体化的结构形式，由国家统一管理、经 营，具有典型的垄断特征。电力工业投资，无论是电网项目还是电源项目，均是由国家统 一进行规划、实施。在我国电力工业发展初期，规模很小，技术水平较为落后，电力工业 的规模经济性和资金密集性特点使得在当时经济情况下由个人和企业投资电力工业还不 是很现实，因此，必须由国家出面利用国家财力、物力和人力建设电力工业。在国家统一 投资和管理，采取垂直一体化的垄断经营模式下，我国电力工业发展迅速，到1 9 7 8 年底， 全国发电装机容量达到5 7 1 2 万k w ，是建国时的3 1 倍。1 9 7 8 年后，我国开始实行改革开 放政策，大力进行经济建设，作为国民经济的基础产业一一电力工业是推动经济快速发展 的原动力，必须要先行，要加快发展。由于电力工业在我国是垄断行业，由中央政府独家 投资建设，中央政府难以筹措到大量资金来进行大规模电力建设，电力工业已成为经济发 展的瓶颈，必须要对原先的电力工业体制进行改革。 4 第一章绪论 于是“政企分开、省为实体、联合电网、统一调度、集资办电”电力改革方针应运而 生，集资办电为国家电力建设筹措了大量资金，特别是为地方办电建立了稳定的资金来源。 同时，国家制定了关于鼓励集资办电和实行多种电价的暂行规定明确规定集资电厂 可以独立经营，从而集资办电有了法规保证，使投资电力交得更具吸引力。由此集资办电 步入了快速发展轨道，电力工业逐步走出了长期以来中央政府独家办电的格局，加强了地 方政府和用电企业办电的责任，利用外资的渠道也不断拓宽。从而为电力工业持续快速发 展创造了条件。 集资办电使我国电力工业在发电领域初步形成了投资多元化的格局，受政策保护，这 一时期投资电厂的各类投资者均能够获取稳定的投资回报，不承担风险。这一机制在我国 改革开放初期有效地促进了电力工业的快速发展，特别是在发电领域取得了长足的进步。 然而，随着改革向纵深方向的推进，市场经济建设进程的加快，这种机制尽管一度适应电 力工业的快速发展，但却不能保证我国电力工业能够具有持续高效发展的态势，必须要进 一步地深化电力工业改革。 2 0 0 2 年我国颁布电力体制改革方案，实行。厂网分开，竞价上网”，将一体化的国 家电力公司拆分为电网公司和发电公司两部分，电网部分分为国家电网公司和南方电网公 司，负责电力系统的输、配、供环节的经营和管理，并继续拥有垄断地位，发电部分主要 分为华能、大唐、华电、国电、中电投5 大发电集团，在发电侧形成多个投资和经营主体， 打破原有发电企业的垄断，形成具有竞争性的发电市场，逐步建立电力市场。 建立电力市场，能够有效地促进电力工业快速、高效地发展。目前，第一阶段的任务 就是建立高效公平的发电侧电力市场一一发电市场，促迸发电企业之间进行竞争，在发电 市场上，发电企业成为市场的运营和投资主体，基于传统的国家统一规划和投资模式已不 适应开放的发电市场。因此，在新的环境下，如何进行电源项目的投资决策是我国电力工 业面临的一个重要问题。 1 2 问题的提出 在世界范围内如火如茶地进行的电力工业改革，其目的总结起来就是放松规制，打破 垄断，引入竞争，建立完善、成熟的电力市场，发挥市场在电力资源配置中的基础性决定 作用，促进电力企业之间开展公平竞争，推动电力工业持续高效地发展。o t e n ( 1 9 9 8 ) 从 短期和长期的角度具体地分析了电力工业改革的目的，认为短期目的就是确保上网定价和 输送电价发出正确的市场信号，能够促使现有装机容量和输电网络得到高效的利用，长期 东南大学博士学位论文 目的则是吸引有效的容量投资和促进技术创别h l 。 因此，电力工业改革着重是围绕提高电力工业生产和投资效率来进行，同时，还要结 合电力系统自身的一些特性。从物理结构上看，电力系统可以分为发电、输配电和供电三 个环节( 输配电还可以进一步地划分为输电和配电两个环节) ，一般认为，输、配电网络 仍然应保持具有规制约束的自然垄断特征，而在发电和供电环节引入市场机制【o6 j 。在发 电环节引入市场机制，一个主要的推动力就是促进发电项目投资成本节约，提高投资效率， 也就是进行电力工业改革的长期目的。经济学家早就指出规制环境下处于垄断地位的公用 事业单位，在投资建造电厂过程中存在着严重的成本浪费问题，a v e r c h 和j o h n s o n 认为发 电项目投资浪费是由于发电项目投资收益并没有和市场进行挂钩，发电项目投资受到规制 的保护，能够获得固定和稳定的收益，和市场的好坏没有直接关裂1 7 1 。在规制环境下， 政府一般会根据公用事业单位上报的建造和运行成本，对电价实行规制，以确保公用事业 单位能够收回建设电厂的投资成本和获取一定的投资收益。由于在政府和公用事业单位之 间信息不对称，存在逆向选择问题，从而不能对公用事业单位产生激励，造成了投资过程 中的浪费，导致了发电项目投资效率不高现象。正如j o s k o w 所说“一旦规制者通过了电 厂的建设成本或能源供给合同条约，那么在投资项目的生存期或合同有效期内，通过规制， 使得电价始终能够含有这些成本( 以分期形式偿付) 成份，而与随能源价格、技术、供给 和需求一起发生波动或升或降的这些项目或供给实际市场价值无关”【。文献【19 】也指出 在电力工业放松规制改革前，在发电领域存在着过度投资现象，其原因就是因为公用事业 单位投资收益受到政府的规制政策保护。公用事业单位即使发生投资失误，也能够通过提 高电价将投资损失转移到电力终端消费者身上 2 0 1 。开放发电端，建立发电侧电力市场，引 入市场机制和独立发电商制度能够有效地避免这些现象的发生。在发电市场上，不同于公 用事业单位，独立发电商不再受到获取固定投资收益这样的规制政策保护，发电商必须根 据发电市场上的信息来制定投资决策，发电项目投资是企业自身市场行为，投资收益或投 资损失完全由投资商自己承担。这样，在发电商投资行为和市场之间建立了一种有效的联 结，能够促进发电商提高投资效率，避免发电项目的无序投资。 将市场机制引入发电领域虽然有助于提高发电项目的投资效率，降低规制过程中存在 的效率损失，但同时也给独立发电商制定发电项目投资决策带来了挑战。市场的不确定性 是独立发电商必须面对的现实。在规制环境下，发电项目投资决策的原则就是在满足规划 期内需求变化情况下，追求投资成本最小化【2 1 1 。由于规划期时间较长，比如2 0 年，在这 6 第一章绪论 期间的社会和经济发展状况不可能被准确地预测，诸如需求、技术、建造成本等经济因素 会随时发生变化，这种变化具有较大的不确定性，给发电项目投资带来了风险，而这些风 险在规制环境下能够被传递给消费者，从而使得公用事业单位在制定投资决策时，无需考 虑不确定性因素对发电项日投资的影响。但在发电市场上，发电项目投资是企业市场行为， 投资者必须要考虑到市场的不确定性对项目的影响，文献【4 】指出电力系统一些固有特性： 电力的不可存储性；电力供给和需求的实时平衡；网络传输容量的有限性；短时间内难以 调整需求。会进一步地加剧了发电市场的不确定性程度，从而使得投资者承担着很大的投 资风险。 竞争是独立发电商在市场环境下面临的另一个挑战。除垄断市场外，竞争是市场的固 有特性，生物界适者生存、物竞天择盼道理在经济市场上依然存在。规制环境下，电力投 资是由政府或由政府授权的电力事业单位一家垄断，不存在竞争问题，而在进行电力工业 改革，放松规制，建立发电市场后，发电市场上往往存在多个参与者，是一个典型的寡头 市场，寡头市场上的投资者不得不考虑其竞争对手行为对自己投资决策的影响。文献 2 2 1 认为市场竞争特性的内涵就是企业要生存，就必须提高效率，因此，可以说效率是企业采 取各种市场行为的本质所在。而在发电市场上，独立发电商则需要采取灵活的投资策略， 以减少竞争对手的策略性行为对投资项目造成的损失，提高发电项目的投资效率。 发电市场的开放，既是机遇，也是挑战。发电市场通过引进新的投资者一一独立发电 商打破了发电项目投资在规制环境下由电力事业单位独家包办的格局，同时，也给独立发 电商带来了新的j 口j 题。在新的环境下，发电项目的投资决策原则已发生了重大的变化，不 同于电力事业单位投资成本最小化的投资原则，追求投资利润最大化成为独立发电商的主 要投资原则，采取什么样的投资策略，才能取得最大的投资收益，是独立发电商面临的重 要问题。因此，本文试图考查在充满不确定性和竞争的发电市场上，发电项目的投资决策 问题。 1 3 研究意义 电力工业改革已经经历了2 0 年左右的发展历程，部分国家也已建立了具有不同市场化 程度的电力市场，但对电力工业改革的研究，到目前为止，绝大部分都集中在电力工业改 革的短期目标提高电力工业现有生产效率上面。许多专家学者发现电力市场存在诸多 不完美的地方，s k y 拄e ( 1 9 9 9 ) 咧认为这些不完美地方涉及到技术、经济、传统机制的约 束，也包括政治方面的因素。在这些研究中，既有关于在不同经济行为假设情况下市场势 7 东南大学博上学位论文 力的分析，也有关于电网传输拥塞和潮流对市场势力影响的讨论。 导致这一现象的原因，就是因为在电力市场建立初期和运行过程中，电力市场结构和 运行机制的设计存在着许多缺陷，容易使大的电力企业利用自身优势发挥市场势力，抬高 电价，赚取高额利润。因而众多学者对电力工业和电力市场的关注着重集中在电力市场的 结构特色和运行机制，特别是电力市场上可能产生的市场势力等问题上。通过对市场势力 与电网传输约束和发电量生产选择之间的关系，以及市场势力与电价的关系进行详细的分 析和研究。对于构建有效的电力市场来说，具有重要的意义，能够有助于建立合理的电价 形成机制，有效地促进电力工业提高自身的生产和运营效率，即实现电力改革的短期目的。 作为进行电力工业规制改革和建立电力市场长期目的的一个重要内容吸引有效 的电力投资，特别是在发电市场上能够希望吸引较多的发电容量投资，以保证稳定、足够 的电力供给。而有关发电容量投资方面的研究相比众多的电力市场机制和生产效率的研究 来说，却非常少，其原因在于这样一个观点竞争性的市场机制能够自动调节最优容量 投资【_ 7 丑】，本文认为其它两个因素也有可能是造成这种现象的原因，一是许多国家开展电 力改革之前，在发电容量方面存在着大量的过度投资，如挪威、英国、澳大利亚等，提供 了充足的发电容量，使得新的容量投资较少，从而忽视了对发电容量投资的研究，另一个 因素就是在电力改革初期，人们的思想观念还没有转变过来，仍沿用传统的电源规划思想 来分析和研究发电容量投资问题，没有适应环境的改变和机制的转换。 因此，进行市场环境下发电容量项目投资决策的研究，对于吸引有效的发电容量投资， 提高投