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基于实物期权的碳市场联动下光伏发电的估值
利辛天1,2，*、蒋莱攀1、杜瑞金1、文超丽1、宰丽珍1、高琦冰2
- 能源开发与环境保护战略研究中心，江苏大学，镇江，江苏212013，公关中国
- 数学科学学院，南京师范大学，江苏210023，公关中国
亮点
- 考虑材料、劳动力价格波动作为市场联动的投资成本。
- 光伏补贴价格满足马尔可夫调制的几何布朗运动。
- 采用最小二乘法模拟得到的期权价值蒙特卡洛。
- 5种方案中包括了碳价格，电价补贴的不确定性等因素。
- 补贴是必要的和重要的光伏发电投资的作用。
关键词：碳市场联动、光伏发电、实物期权、碳价格、最小二乘蒙特卡洛仿真
摘要：
本文提供了一个实物期权方法分析了光伏发电的碳市场联动下的投资价值。的主要目的是评价从发电企业的角度不确定性下光伏发电。不确定性的投资成本，电力价格，碳价格和补贴是。此外，投资成本市场的运动，被认为是在本研究。敦煌作为一个案例研究，通过情景分析评估光伏发电的价值。结果表明，光伏发电的投资价值是负的。企业应该放弃投资或推迟投资，直到条件成熟。此外，投资价值可以提高技术的改进，增加了一定范围内的补贴款，等研究提出将光伏发电项目的评价是有用的和相关的决策。@2016 Elsevier Ltd. 版权所有
1、介绍
目前，世界经济严重依赖化石能源，根据BP的统计年鉴，在2014佩特罗矿产和煤炭消费量分别达到了42亿1110万吨和38亿8180万吨。因此，能源短缺和全球变暖已成为阻碍全球经济可持续发展的两大挑战。为了解决这一问题，那些丰富的资源存储和环境友好的可再生能源，越来越受到全世界关注。一年过去了，这一年的全球可再生能源消费量超过2013的12%。此外，中国是一个在清洁能源利用的主导力量，在2013–2014的消耗增加15.1%。
光伏发电作为降低碳排放的有效途径代是一个很有前途的替代传统电气—热功率生成方法。此外，额外的好处是可以通过清洁发展机制（CDM）：它有利于中国和发达国家，中国可以获得资金从发达国家购买发展中国家在发达国家达到减排目标的碳信用。2002中国加入CDM，从2005在CDM发展快速，2014中国在全球已是最大的经核证的减排量（CER）供应国。
光伏发电是一个大规模长周期高风险的项目。因此，在开始时，应仔细评估作为巨大的投资是否是必要的，从而使项目是有利可图的。作为最常用的评价项目前景额方法，净现值法（NPV）考虑到可能碳的价格并不够准确，所以用扩展净现值法代替（ENPV）。在本文中，实物期权分析（ROA）选择调查光伏发电投资。通过实物期权分析光伏发电的实际投资价值可作为：
企业将根据经济净现值决策，企业将投资光伏发电项目时，当VENPV能盈利时，采用PV，而当VENPV为不能盈利时不采用PV。
目前，许多学者一直致力于能源相关的研究，例如，隆德[ 2 ]估计近海石油工程应用实物期权理论；温得斯[ 3 ]估计风电价值的实物期权；戴维斯和欧文斯[ 4 ]对可再生能源的研发优化的实物期权；施瓦兹[ 5 ]讨论了电力的排放和住宅研发。萨利克和斯汗泽 [ 6 ]应用实物期权理论在石油勘探和生产分析中；阿姆斯通等[ 7 ]用真实评估不可逆投资项目选项；林等[ 8 ]作出环境污染的决定尽管实物期权；筱崎和吉田[ 9 ]的评估价值清洁发展机制项目的实物期权；奈特等[ 10 ]评估核电厂放开控制用电市场实物期权理论。李和史荷 [ 11 ]评估了风力发电基于实物期权的台湾；黄等[ 12 ]分析成本碳交易下发电使用ROA；基姆[ 13 ]讨论了太阳能发电系统的经济可行性基于实物期权在RPS；林和维斯赫 [ 14 ]评价中国饲料太阳能关税项目选项；伊克翰斯和哈罗德[ 15 ]给最优融资策略—在基于实物期权的欧盟CCS；王等[ 16 ]评估中国的生物质发电投资的基础政策性实物期权模型研究；章等[ 17 ]评估实物期权在中国光伏发电；比昂迪莫雷托；[ 18 ]了实物期权在意大利太阳能GRD平价动力学；田等[ 19 ]提出三问题相关的策略调查—GIC石油储备（SPR）政策，并提出了研究—状态马氏决策过程模型（spr-mdp）。这种模式也是随机模型，随机模型已被广泛在能源相关研究中的应用。
此外，还有许多关于碳排放的研究—锡安相关的。例如，田等[20,21]进一步研究碳排放动态演化系；田和方[ 22 ]研究碳税对能源强度的影响经济增长的新型四维节能和碳减排约束的减排体系他们考察了长江三角洲碳税试点城市（地区）基于新型节能减排的群聚—减排（节能减排）与碳税的限制除了[ 23系统]；王等【24】分析了能源消费和碳在中国的二氧化碳排放量；特赛雷[ 25 ]阐明消费—化石燃料和低碳能源的CO 2排放美国。首先，实物期权对投资决策的分析理论成熟，但很少有这些分析认为两者碳市场联动对投资成本的影响政府补贴财产。
本文旨在研究光伏发电的投资价值，分析发电和模型是能源投资的组合—碳排放，利用不确定因素几何布朗运动原理，估计实物期权法的价值。它不同于以前研究，认为与投资成本的市场联动可让结果更接近现实。本文以荷分光伏发电项目作为一个案例，以获得投资最小二乘蒙特卡罗方法在情景中的应用分析部分。然后，对各投资价值的影响不确定性因素进行了研究。本文为企业提供了更准确、更灵活的评价方法。
实物期权方法已应用于许多可再生能源能源研究。显然，光伏发电也不例外然而，交互式光伏发电市场机制罕见。不确定性所描述的几何布朗在模型中的运动是本研究的主要内容。此外，这项研究中光伏市场的因果关系发电成本被认为是一个额外的不确定性因素。本文以光伏发电为现实期权，然后评估光伏投资价值用实物期权方法发电。
本文的结构如下，在下一节中，我们将介绍—降低光伏电站投资模型。在美国证券交易委员会，我们用一个例子分析模型和分析不确定性。最后，本文给出了本文的结论。
- 模型描述
2.1模型框架
本研究主要采用实物期权法进行光伏发电评价和决策的发电项目，评估—评估光伏发电投资与效益项目。考虑不确定性因素的投资模型—成本，二氧化碳价格，互联网关税和治理—环境补贴。对投资成本的其他考虑市场联动，贴近实际投资。具体的研究框架如下：
如图1所示，首先对不确定因素进行分类，指出了投资成本等不确定因素投资收入，CERs价格，关税和政府投资收益补贴。中的测定电力消耗、投资成本和投资收益决定光伏投资是否有利润。然后本文构造综合蒙特卡洛最小二乘法基于实物期权模型的构建原理的评价—光伏发电模型。最后通过模拟光伏发电投资结论从不同净现值法看敦煌省的甘肃市，与科学理性的净现值比较光伏发电并网分析实现盈利能力.
图1
2.2光伏投资模式
投资成本包括资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX）。我们用g表示安装容量，资本支出能力S1(t)，运营成本能力A(t)；投资成本I(S1(t),A(t),g)。在这里,I(S1(t),A(t),g)满足以下假设[ 26 ]。
光伏利润来自电力销量和补贴。表示利润,当S2（t）,S3（t）,S4（t）表示每年平均电价、补贴价格及在时间t为光伏电力销售价格由中国碳价格两部分：煤炭发电的平均电价代人的饲料关税，另一部分是补贴政府补贴政策定价。另外，我们假设该项目对饲料关税的影响不大价格和碳价格补贴。因此利润符合以下要求的假设：
当指年度电力销售量，入代表CERs,此外还符合以下关系：
a表示年平均太阳辐射时，b表示光伏系统效率，C表示年平均值光伏发电板。因此，情商（4）意味着电力销售成交量取决于年平均太阳辐射，照片系统效率和电流与年平均削减。尽管资本支出同样股息每年，但贷款利率波动。所以，资本支出波动下的金融法律.随着经济的发展和能源需求的增长，饲料关税也波动，但趋势是增加慢慢地。对于技术创新和规模效应，政府应减少补贴，但实际的政策由光伏发电发展决定。中国碳市场尚不成熟，碳价格偏低且波动较大，但这种趋势会逐步增加。
巧妙地，由于材料价格和劳动工资左右波动供给与需求平衡的价格，投资成本波动并在平衡成本。所以，有市场因果关系之间的材料价格，劳动工资和投资成本光伏发电投资。假设投资成本我满意以下几何布朗的运动。
2.3、LSM与实物期权定价
不确定性分析的几何布朗运动和马尔可夫调制几何布朗议案以上。我们采取光伏发电作为实物期权，然后计算期权价值。我们获得的光伏发电的选择值使用最小二乘蒙特卡洛方法（LSM）的生成[ 27 ]LSM主要有以下三个步骤。
- 随机为价格临界属性生成多路径
- 我们模拟M路径式的基础上计算每个路径的最优停止时间和选择值
- 每条路径的平均选项值
最后，企业应投资光伏发电属化而ENPV阳性或放弃投资而经济净现值是负性。光伏发电的投资价值被写成：
- 事态分析
3.1、数据
我们选择在敦煌市光伏发电作为我们的研究对象，敦煌具有丰富的太阳辐射原因（表1）
位于甘肃省西部的城市。平均规模光伏发电10兆瓦，在中国，如果企业想建设在敦煌光伏发电中，相关参数都在下（表2）。在这里，我们采用Boomsma教授的研究结果[ 26 ]，由于光伏发电投资的不确定性是一种新能源投资的不确定性。电价格取决于国家发展和革命承诺TEE（发改委），和碳的价格数据是从中国湖北发射锡安的交换（cheex），因为这个在中国碳市场是最活跃的。结果表明，光伏发电投资的净现值为7974万元，企业应放弃投资基于净现值理论。事实上，NPV理论并不适用于此。由于光伏发电存在诸多不确定性
代。首先，光伏技术进步迅速，在2011年初，在中国的平均发电成本是1.2元/千瓦小时，下降到0.8元/千瓦H只有5年后。美国证券交易委员会然后，上网电价受煤炭价格，渤海煤炭过去5年的价格从850元/吨下降到2011 390元/吨在2015，但增加了630元/吨在2016[ 32 ]。第三，政府补贴价格不确定补贴价格/千瓦小时2011–2012约0.55元，0.35元/千瓦小时2013 - 2014，0.48元/千瓦小时2015，和0.42元/千瓦小时在2016 [ 32 ]，显然是不确定的。第四，碳市场在中国目前尚不成熟，但作为碳排放碳市场增长较快，碳价格上涨迅速。如上所述，该项目包括ENPV都是有效的净现值和ROA价值。因此，我们估计投资价值采用实物期权理论（包括5年）的光伏发电投资完成后。模拟的数量设置为2000、投资时间分为2000个区间，仿真结果显示在图2和3。图2和3显示模拟预期的路径
现金流与最优停止时间。根据以上模型，我们用最小二乘法计算Monte的期权价值蒙特卡罗模拟法。我们得到的选项值是C = 3760万元，和经济净现值=4216万元，光伏发电企业应放弃投资。虽然结果是相同的，通过使用两种不同的方法，实物期权理论考虑了不确定性因素。因此，实物期权理论优于净现值理论。
图（2）
图（3）
3.2、不确定性分析
3.2.1、场景一：资本支出
以煤为原料的火力发电。然而,以太阳能为原料的光伏发电。因此，发电设备是不同的，因为材料的。显然，光伏发电成本均高于火电。其他任何东西，都有市场链接光伏发电成本的年龄。投资成本，尤其是资本性支出，是对市场价格的不确定性与供应。图4和5显示模拟路径下的两个不同的资本支出不同情况下的路径。如图所示，每个之间的波动路径显著。它受到了原料的变化的影响材料价格与供应。例如，价格波动晶体硅和逆变器。这些材料的价格是受即期市场和远期市场影响，特别是沃德市场。有很多投机者希望通过大量销售或销售晶体硅。图6显示了ROA和净现值的投资变化趋势。我们不涵盖从图中，ROA一直是积极的，并与增长的趋势。相反，NPV有增加的趋势时资本支出不到1亿元，并达到一个最大值值时的资本支出是5000万元。此后，净现值趋于负的资本支出超过1亿元。如图7所示。的ENPV资本支出的变化趋势，我们可以发现趋势是有点类似于净现值ENPV。经济净现值是积极的当资本支出不到1亿2500万元，企业可以获得最大的最佳值时的资本支出为5000万元。换句话说，光伏发电的投资价值可以通过降低投资成本增加。此外，照片光伏发电没有好处时，资本支出超过1亿2500万元。
3.2.2、场景二：企业
光伏发电的投资成本包括CAPEX和OPEX，我们讨论资本支出以上情况。然后，我们讨论的运营情况下一个。图8显示了ROA和净现值费用的变化趋势。我们发现那条路一直积极增加，但净现值已不—性和降低。图9显示了运营成本的变化趋势经济净现值，这也类似于净现值ENPV保持消极的降低。企业应该放弃投资不管OPEX。由于光伏发电运营有没有影响—化，作为运营成本也很少低于资本支出。
3.2.3、场景三：碳价格
正如我们所知，火力发电可能会产生大量的温室气体，但光伏发电的排放量零。因此，企业可以通过碳排放获得利润锡安的交易。在这里
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