摘要：在電力市場和碳交易市場背景下，考慮碳交易價格不確定條件，利用實物期權(quán)理論計算其進行低碳技術(shù)投資時機的期權(quán)價值，建立單企業(yè)低碳投資時機決策模型。在此基礎(chǔ)上。構(gòu)建發(fā)電企業(yè)與電網(wǎng)公司二級供應(yīng)鏈投資低碳技術(shù)的模型。運用期權(quán)博弈的方法，對電力供應(yīng)鏈低碳技術(shù)的最優(yōu)投資時機進行研究。通過算例分析最優(yōu)投資時機的影響因素。結(jié)果表明，政府低碳補貼系數(shù)、碳交易價格波動率以及碳減排量等對低碳技術(shù)投資門檻產(chǎn)生影響，電力企業(yè)應(yīng)該綜合考慮各因素的影響，科學(xué)選擇最優(yōu)投資時機。政府應(yīng)該制定合理的低碳補貼系數(shù)。促使電力企業(yè)投資低碳技術(shù)，實現(xiàn)經(jīng)濟與環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。

　　關(guān)鍵詞：電力供應(yīng)鏈;低碳技術(shù);期權(quán)博弈;最優(yōu)投資時機

　　《大眾用電》(月刊)創(chuàng)刊于1985年，由湖南大學(xué);湖南省電力行業(yè)協(xié)會主辦。是一本全國公開發(fā)行、深受廣大電氣工作者及供用電人員喜愛的刊物。

　　0引言

　　面對嚴峻的能源危機、全球氣候變化以及生態(tài)環(huán)境惡化帶來的生存威脅，使低碳經(jīng)濟成為各國關(guān)注的焦點和追求的目標。中國作為全球最大的碳排放國家，早在2009年11月就向世界做出承諾“2020年單位GDP碳排放比2005年下降40%-45%”。為實現(xiàn)上述目標，電力工業(yè)面臨巨大的減排壓力。因為電力是我國碳排放高的“罪魁禍首”，電力碳排放已占到全國排放總量的40%，且這種狀況短期內(nèi)很難根本改變。因此電力行業(yè)低碳技術(shù)投資無疑成為實現(xiàn)碳減排的有效選擇。然而，在電力市場和碳交易市場存在諸多不確定性的環(huán)境下，低碳技術(shù)投資活動存在著投資風險，投資主體面臨投資時機的選擇問題。本文從電力供應(yīng)鏈視角，將實物期權(quán)和博弈論相結(jié)合研究不確定性環(huán)境下電力低碳技術(shù)最優(yōu)投資時機決策，對實現(xiàn)電力工業(yè)的低碳轉(zhuǎn)型和綠色發(fā)展具有重要意義。

　　1相關(guān)研究現(xiàn)狀

　　有關(guān)電力供應(yīng)鏈的研究，主要以完全市場化環(huán)境為背景。文獻求解了電力供應(yīng)鏈燃料和電量的均衡結(jié)果，討論了均衡條件下碳稅政策的影響。文獻將電力供應(yīng)鏈網(wǎng)絡(luò)均衡問題轉(zhuǎn)化為運輸網(wǎng)絡(luò)均衡問題，分析了一種碳稅政策對均衡的影響。文獻構(gòu)建了兩級電力供應(yīng)鏈的收益共享契約模型，驗證了模型可以有效協(xié)調(diào)電力供應(yīng)鏈運作。

　　文獻構(gòu)建了包括燃料、發(fā)電和碳排放權(quán)交易的電力供應(yīng)鏈模型，采用啟發(fā)式算法求解了供應(yīng)鏈系統(tǒng)的燃料、發(fā)電和排放的均衡。文獻構(gòu)建了包含發(fā)電廠、電力服務(wù)商和用戶的三級電力供應(yīng)鏈，基于供應(yīng)鏈均衡條件，研究了排污權(quán)交易政策的設(shè)計問題。文獻闡述了電力物流供應(yīng)鏈內(nèi)涵，構(gòu)建了電力物流供應(yīng)鏈成員環(huán)節(jié)激勵機制模型，驗證了一級供應(yīng)鏈收益優(yōu)于兩級供應(yīng)鏈。以上研究在電力供應(yīng)鏈運營決策的前提下，以供應(yīng)鏈成員各自利潤最大化為目標，探尋均衡結(jié)果。

　　期權(quán)博弈在供應(yīng)鏈整體投資時機決策中得到了國內(nèi)外學(xué)者的普遍關(guān)注。文獻基于期權(quán)博弈建立了一個雙寡頭競爭模型，供應(yīng)鏈企業(yè)采用一種新技術(shù)，產(chǎn)生投資費用，降低生產(chǎn)成本，結(jié)果得出新技術(shù)推廣具有“溢出”效應(yīng)。文獻基于實物期權(quán)方法，建立了單企業(yè)、雙企業(yè)以及多企業(yè)項目投資模型，得出了各種模型情景下，供應(yīng)鏈企業(yè)投資氣候友好型項目的最優(yōu)投資時機。文獻對期權(quán)博弈理論進行研究分析，得出該方法的一般研究框架。

　　文獻在不確定性和競爭性環(huán)境中，基于隨機最優(yōu)停止問題，分別探討投資時機選擇的完全信息與不完全信息期權(quán)博弈模型。文獻認為期權(quán)博弈投資倡議可以使得企業(yè)投資價值最大化，提出了實物期權(quán)和期權(quán)博弈投資倡議分析的應(yīng)用思路和步驟。相關(guān)研究表明，期權(quán)博弈理論是解決供應(yīng)鏈企業(yè)各方投資低碳技術(shù)時機決策問題的有效工具。

　　綜上，目前鮮有文獻立足電力供應(yīng)鏈視角研究電力低碳投資的最優(yōu)時機問題。本文擬對此進行擴展，基于期權(quán)博弈的思想，從電力供應(yīng)鏈視角考慮碳排放權(quán)交易價格、政府補貼系數(shù)等因素的影響，探究整個電力供應(yīng)鏈的低碳技術(shù)投資時機決策問題。

　　2問題描述與理論假設(shè)

　　2.1背景描述

　　本文假定電力供應(yīng)鏈由發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)公司組成。其中發(fā)電企業(yè)負責電能的生產(chǎn)供應(yīng)，電網(wǎng)公司面向消費市場，進行銷售。借鑒文獻，文章建立發(fā)售一體的單企業(yè)模型，以及電力二級供應(yīng)鏈模型。

　　電力供應(yīng)鏈上的大部分碳排放來自于發(fā)電過程。在碳交易市場與碳限額的綜合作用下，發(fā)電企業(yè)積極投資低碳技術(shù)，以實現(xiàn)良好的經(jīng)濟效益與環(huán)境效益。電力供應(yīng)鏈模型見圖1。

　　2.2理論假設(shè)

　　在不改變問題本質(zhì)的前提下，對文章做出如下假設(shè)：

　　(1)單位碳排放權(quán)的價格為p(t)，p(t)受到碳交易市場的諸多不確定因素影響，這里假設(shè)碳排放權(quán)價格服從幾何布朗運動.見式(1).

　　3.2最優(yōu)投資時機分析

　　在實物期權(quán)過程中，低碳投資決策可以無限期延遲，這意味期權(quán)執(zhí)行的到期日沒有邊界條件。在未進行低碳技術(shù)投資的情況下，企業(yè)持有投資期權(quán)，顯然等待過程中無低碳收益。因此，企業(yè)的投資時機問題實質(zhì)是最優(yōu)停止時機。電力企業(yè)低碳技術(shù)投資可以看成是一個時間連續(xù)的歐式看漲期權(quán)。假設(shè)T時刻單位碳排放權(quán)的價格為p(t)初次達到最優(yōu)投資門檻pr，企業(yè)停止等待進行投資，這時供應(yīng)鏈收益最優(yōu)。用F(p(t))表示企業(yè)低碳投資期權(quán)的價值，則：

　　5算例分析

　　用MATLAB作為計算工具對公式進行求解、分析。針對碳價波動率、政府低碳補貼系數(shù)和收益轉(zhuǎn)移系數(shù)的變化對最優(yōu)投資門檻造成的影響進行分析，以期得到有益的結(jié)論為政府部門的政策制定和供應(yīng)鏈企業(yè)投資決策提供參考。模型中各參數(shù)的設(shè)定如下：m=4000，D=1000，u=0.03，r=0.5，k=l。

　　5.1單企業(yè)情景下碳減排量變化的影響分析

　　(1)假定波動率O=0.1，得到政府低碳補貼系數(shù)不同的條件下最優(yōu)投資門檻與碳減排量的關(guān)系，如圖2所示。

　　從圖2可以看出，當政府補貼系數(shù)不變的情況下，最優(yōu)投資門檻與碳排放量成正相關(guān)。當碳減排量一定的情況下，θ=0.7時最優(yōu)投資門檻位于最下方，θ=0.1時最優(yōu)投資門檻位于最上方，θ=0.4時最優(yōu)投資門檻位于中間，即Pr(θ=0.7)