电力投资决策的期权博弈模型及其发展评述

1、电力投资决策的期权博弈模型及其发展评述朱慧蓉 zhu hui-rong(中国能源建设集团有限公司，北京100029)(china energy engineering group co.，ltd.，beijing 100029, china)摘要：电力投资决策对于电力企业甚至电力行业的发展有着举足轻重的 作用，电力企业的投资选择是在外部环境竞争复杂性和不确定性的约束下进行的， 需要研宄复杂竞争环境和不确定因素条件下的投资决策方法。木文以电力投资决 策模型分析入手，总结了电力投资决策模型的发展过程，探讨了电力投资的期权 傅弈模型发展过程、研究重点、缺陷、及发展方向，展示了电力投资决策期权博 弈理

2、论的发展脉络和思考重点。实践证明，该方法不仅能够对电力投资项目进行 更加科学的而评估，还能够为电力行业的发展做出更加科学合理的决策。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.关键词：电力；投资决策；期权博弈key words: power； investment decision making； option game中图分类号院f407.61文献标识码院a文章编号院1006-4311 (2014)07-0146-03引言投资决策对于一个企业来讲至关重要，因此，电力投资决策对于电力企 业其至电力行业的发展有着举足轻重的作用。由于电力

6、企业是一个冇限理性思考 的主体，因此，其投资实在外部环境复杂性和不确定性的约束下进行的。近些年 来，由于电力企业勉励的市场环境越来越倾向于不完全竞争，由于对手抢先执行 期权而降低了投资项目的价值。因此，电力企业在进行决策吋面临不确定因素和 来自对手的竞争互动因素。近些年，由实物期权结合博弈论而成的期权博弈理论 1, 2】逐渐成为各位学者研究的热点。在冋一个研究框架中，由于期权博弈理论 将不确定性、竞争和信息不完全等因素纳入其中，因此，在期权定价理论方法的 基础上能够利用博弈论思想和建模方法对保护实物期权的项0投资进行评价，并 且为企业的投资决策提供科学的理论基础。1电力投资决策模型发展过程电力

7、投资决策的理论模型发展分为三阶段:第一,传统决策模型；第二， myers于1977年首次在实物资产顶加上应用期权定价模型而形成了实物期权 模型；第三，由实物期权理论结合博弈理论而产生了期权博弈模型。1.1传统的投资决策模型1.1.1净现值模型(npv)企业一直以来都比较青睐以npv方法为代 表的模型，如果某个项目的npv为正则可对其进行投资，反之则放弃该项0投 资。文献3认为，为了辨识项b的优劣，通过比较不同电力建设项b方案的净 现值、净年值大小来进行，是从价值较大进行的经济效益评价。但是经很多经学 者证实净现值作为一个绝对值指标，具有以下缺陷：第一，由于发电机组具冇较 长的寿命期，从而使得此

8、经济期间的贴现率也会发生很大的变化，如果在整个寿 命期采用单一的贴现率对其效益进行评估，会产生较大的误差。第二，npv方 法在确定投资方案时采用的是直接预测未来现金流的方式，即默认投资者会按照既定方案执行下去，因此，忽略在执行过程中投资者的能动性。现金量随着吋间 推移会偏离预测值并且很多不确定性因素也会逐渐明朗，因此，根据当吋的市场 条件和信息，投资者往往会调整投资方案，从而使得原来计算的npv投资方案 浄现值失去意义。1.1.2内部收益率模型内部收益率又称作内部报酬率，是反映项0最高 能实现收益率或最高承受的贷款利率。文献3认为，内部收益率在进行经济效 益评价吋从效率角度进行并对现行的利率水

9、平进行反算，通常将基准折现率定为 8%并将投资各方内部收益率定为10%,即银行了应当在项0经济可行的条件下 对电价进行测算，否则测算的电价没有任何意义。1.2实物期权模型在70年代早期，诺w尔获得者myron scholes and robert merton及fischer black共同提出了实物期权模型，其任务管理者对项目 的未来决策弹性是冇价值的是该模型对传统决策模型的改进之处。不能为管理灵 活性和不确定性定价是传统投资决策模型的最大弱点，而金融期权概念恰好反映 决策灵活性和不确定性的价值，而被引入投资项s的决策分析中。在电力投资规 划中，实物期权法具冇广阔的应用前景。文献4,5通过提

10、出基于二叉树的多相管 项0多期权投资规模以及采用动态规划求解方法来分析投资决策和期权价值受 到项0间相关性的影响。由于此方法前提是项b的价值服从几何布朗运动，而对 于发电投资规划问题这一前提未必成立。文献6则基于期权理论定性分析了市 场电价受到新建垫层的影响。文献7】针对电力市场环境下的发电规划问题，虽 然构造了一种延期期权模型，但是并没奋从整体上给出基于实物期权方法的发电 投资规划方案。文献8则在发电投资决策中应用roa方法，并将发电投资方案 作为一系列延迟期权的组合而给出了相应的数学模型。文献9】对延迟期权、转 换型期权、规模变更期权、放弃期权、增长型期权在电力投资决策中的应用进行 了初步

11、思考。但同时也认为需要进行进一步的研究和探讨，电力投资项0也存在 着竞争对手。实物期权不仅要解决投资项b之间存在的关系，下一步还要解决投 资主体电力企业与竞争对手的关系。13期权博弈模型期权博弈理论是针对传统投资评估和决策方法存在的问题提出的。此理论不仅采用了期权定价理论对项b的价值进行评价，还用博 弈论思想和方法对项0投资进行科学的管理和决策。由于在不确定的条件下，期 权定价理论作为一种工具能够提出价值最大化的估价，博弈论作为一种工具，在 不完全信息竞争的影响下能够做出最优决策，并且期权方法在不考了其他市场参 与者战略的影响下能够解决价值最大化问题，因此，期权博弈方法10, 11对电 子投资

12、发展的决策分析具有十分重要的意义。由于两种理论具冇很好的互补性, 从而为电力投资发展做出科学的决策。2电力投资的期权博弈模型电力投资的期权博弈模型有多种，为便于通俗理解，本文选取其中一种 文献10, 11简化介绍如下：决策项s价值=传统的npv+实物期权的价值+(或-) 竞争博弈的影响(1)通过计算决策项0价值，若决策项0价值>0,则建设项 目可行，可投资。若决策项目价值<=o,则建设项0不可行，不投资。根据公 式(1)可知基于期权博弈的电力企业投资决策研究模型的主要有三大步骤：第 一，根据电力企业投资意向，计算其项0传统npv。第二，确定项0所能带来的 价值。第三

13、，分析竞争对手的投资给电力企业可能带来的影响。第一步：项s未来收入的现金流浄现值(npv)的实现。传统净现值模 型仍是当前投资评价的基础。本文所说的浄现值是指各年浄现金流量(两者之差) 现值的代数和。即乂=移nt=l ncft (1+i) t (2)其中ncft=lt-qt公式中. n 一整个计算分析期年限；it一第t年的现金流入量；i一贴现率；cu第t年的现 金流入量；qt第t年的浄现金流量。第二步：实物期权价值的实现。根据实物期权理论涉及的布莱克一舒尔 斯模型，可知公式(1)的看涨期权价格为:c=sn(dl)-xexp-r(t-t)n(d2) (3)式中：c一期权价值；x期权的执行价格；t

14、一当前年度；s标的资 产当前现价；t-t一距期权到期日的吋间；r一期权有效期间内的无风险利率；n(dl) 和n(d2)标准正态分布变量的累计概率分布函数：即这个变量小于dl和d2的 概率；式中滓一标的资产的价格波动率即资产连续复利的年收益率的标准差。第三步：竞争博弈影响的实现。在期权战略思考框架中必须对自己的竞 争优势和竞争对手的行为进行研究，这是由于电力企业的投资项0必然会面临竞 争。面对竞争吋，电力企业首先应当确定自己的市场类型，如：完全垄断市场、 寡头垄断市场以及完全竞争市场。企业在信息不完全对称的现实情况下，能够通 过产品和服务之间的差异活动获得超额利润而体现持续竞争的优势，因此，更加

15、 符合现实市场的竞争模式是垄断性竞争。根据电子投资的特点，我们发现大多数 参与者具有寡头竞争的特征，因此为了便于研究而引入了两家寡头竞争。两家寡 头竞争者在决策中形成的抢滩博弈也称作优先进入博弈，是指一个企业选定的方 案具有率先行动的优势，一旦开始行动，其他企业就失去了优先进入的机会。因 此，该竞争模式具有两种情况，即淤公司1是领导者，公司2是追随者；于公 司2是领导者，公司1是追随者。为了确定企业是作为领导者好还是追随者好， 必须对各方价值进行估算以实现博弈的影响。若公司1作为领导者，各方价值如下：其中di(m,n)的含义如下：公司i的利润的确定部分(在投资的第二 期，公司i行使期权，生产m

16、单位产品，另一竞争对手公司行使期权，生产n单 位产品)。根据以上算出的各方价值，企业将其作为领导者和追随者之间的决策， 此外根据经验算出竞争对手可能对自己造成的影响。研究文献在考察电力企业的 最优投资战略吋，通常从不确定性或阶段性投资等多方面进行假设，因此，得到 的结论存在一定的差异性。文献12基于期权博弈理论除了对当前不确定市场条件下的非对称双 头垄断市场结构的发电企业的投资博弈行为进行分析外，还分析了连续吋间上两 家竞争市场、永久期权和不完全信息采用的期权博弈方法，同吋对领导者和追随 者的起点和价值给出了解析，并通过方针计算案例利用仿真图对相关投资优化决 策方案进行了说明。文献13假设在面

17、临负荷增长以及其他发电投资行为不确定 性因素的情况下，发展了人点投资决策的数学模型和求解方法。在此基础上基于 算例，分析了发电投资决策对允许发电公司报价上限的影响并得到了合乎逻辑的 结果。文献14基于实物期权理论和非合作博弈理论，同吋采用非合作博弈理论 评估了多投资主体的发电和输电项目的延迟投资决策，并构造了发电和输电投资 决策的延迟期权博弈模型。然后通过运行模拟计算各种策略组合下博弈各方策略 的期权价值，进而求得nash均衡点，改进了传统厂网联合规划方法，从而使电 力企业（发电公司或电网公司）做出更合理的投资决策，也便于电力监管机构了 解市场信息，制定合理政策协调厂网规划。文献15在考虑市场

18、不确定性和其他 发电企业（竞争对手）的投资行为基础上，认为投资者本身的风险偏好也应进行 研究，因为毕竟投资者不可能是完全理性人。为了增加发电投资决策的科学性和 合理性，基于行为经济学视角研究投资者的不同风险偏好，从而构建出投资者的 期望冋报率与其风险偏好之间的函数关系，以此为基础修正期权博弈理论中折现 率固定不变的缺陷，从而构造一种基于投资者不同风险偏好的发电期权博弈投资 决策模型。3电力投资决策期权博弈模型的优势和缺陷3.1优势由于实物期权模型能正确反映投资机会价值和动态变动情况 il符合实际投资特点，因此，此模型是一种灵活的弹性方法。加上传统的模型仅 适用于投资期限较短和投资不确定性较少的

19、情况，因此，实物期权模型模型相对 传统方法更加科学。电力投资决策期权博弈模型既考虑到电力投资项0本身在未 来执行过程中可能发生的变化，也考虑到电力企业外部竞争对手的行为对项0的 影响。既考虑到发电机组寿命期期间经济环境可能发生的变化导致贴现率发生的 变化，也考虑了执行既定决策过程中投资者的能动性，认为投资者对项0的未来 决策弹性是有价值的。由于期权博弈模型将不确定性、竞争和信息不完全等因素 纳入同一个研究框架，从而在当今激烈的竞争市场上具有很大的应用潜力。3.2缺陷电力投资决策期权博弈模型现阶段还冇以下局限性：淤对许多 变量作了假设，比如假定每个发电公司在给定的吋期内只有一次投资机会，假定 项

20、目价值的现值服从布朗运动，在假设不一定符合现实的情况下得出的结论令人 质疑。于只研究了投资进入吋机问题，没冇研究最优的投资容量。盂由于确定模 型中的无风险理论和部分参数具有一定的主观性，因此，实际测量具有一定的难 度。榆随着市场的波动，项0资产方差值也会不断的变化，且在不冋阶段的取值 也不尽相同。虞由于实际应用过程中加入了繁杂深奥的数学公式和模型，因此, 阻碍了投资管理人员的广泛使用。4电力投资决策期权博弈模型发展方向期权博弈理论和方法作为一种新型的现代投资决策技术，更是当前领域 的热点。由于艽涉及内容繁杂，从而还不够成熟。我们可以从以下几方面进行研 宄。首先，现有的研究都是建立在状态变量服从

21、布朗运动进行的，由于很多学者 认为此假设不能准确描述实物期权中涉及的项目价值、电价以及电力负荷等，因 此，需要进一步寻找符合实际的数学描述。其次，0前对双寡头垄断情形研究较 多，因此，应当对三家电力企业竞争或更一般的情形进行研究。再次，执行成本、 生产成本以及电力企业对竞争对手的了解程度都会影响电力企业的投资决策。因 此，未来电力投资中期权博弈模型的主要研究方向之一就是不完全竞争条件下信 息不完全非对称企业的投资战略。最后，期权博弈涉及大量的数学问题，这些问 题涉及较少的可求解析外，还涉及人量使用数值求解法。其使得很多人对此理论 望而却步，还直接影响了期权博弈的发展。因此，期权博弈求解的直观化

22、最重要 的是相关计算机软件的开发是急需解决的问题之一。5结语由于期权博弈方法不仅对电力企业面临的不确定性因素进行了考虑，还 对电力行业其他竞争对手造成的影响也进行了全面考虑，因此，苏不仅是简单的 否定电子企业传统净现值决策分析的方法，而是在保留传统决策分析方法的基础 上对不确定性因素和相应环境变化思维方式的概括和总结。因此，此方法不仅能 够更加科学的评估电力投资项目，还能为电力行业的发展做出更加科学合理的决 策。参考文献：1何德忠.期权博弈理论发展综述.生产力研究，2007 (2)： 148-150.2陈双双.我国企、ik投资决策影响因素及模型研究综述.知识经济，2010 (10)： 1-2.3 高金凤.电力建设项目经济评价指标分类比较.能源技术经济，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