動(dòng)態(tài)規(guī)劃下的光伏發(fā)電最優(yōu)投資時(shí)機(jī)決策分析

文/段曉斌,晉能清潔能源有限公司

動(dòng)態(tài)規(guī)劃下的光伏發(fā)電最優(yōu)投資時(shí)機(jī)決策分析

文/段曉斌,晉能清潔能源有限公司

隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，在追求更高品質(zhì)的生活的同時(shí)，更注重對(duì)新型綠色能源的開發(fā)利用。因此，作為應(yīng)用前景潛力廣闊、更為清潔安全的太陽能，光伏發(fā)電應(yīng)用投資愈來愈發(fā)受各國(guó)重視。本文通過分析目前光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)發(fā)展的應(yīng)用以及問題，探討在隨機(jī)性動(dòng)態(tài)規(guī)劃條件下，不同決策準(zhǔn)則下對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目投資的最優(yōu)時(shí)機(jī)。

動(dòng)態(tài)規(guī)劃；決策準(zhǔn)則；光伏發(fā)電

光伏發(fā)電企業(yè)發(fā)展影響光伏發(fā)電市場(chǎng)的發(fā)展，為進(jìn)一步研究光伏發(fā)電項(xiàng)目投資問題特點(diǎn)，探究解決的方法和途徑，光伏發(fā)電項(xiàng)目投資潛力巨大，但同時(shí)也存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。所以，如何規(guī)避光伏發(fā)電投資的風(fēng)險(xiǎn)是投資商所要考慮的主要問題。本文通過分析當(dāng)前我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀以及存在的問題，采用隨機(jī)性理論和動(dòng)態(tài)規(guī)劃的方法，研究隨機(jī)性動(dòng)態(tài)規(guī)劃條件下光伏發(fā)電最優(yōu)投資時(shí)機(jī)的決策分析。

1 我國(guó)光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)投資現(xiàn)狀以及面臨的主要問題

太陽能是地球天然的能量來源，是一種綠色環(huán)保的可再生能源。實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展是我國(guó)未來的既定發(fā)展戰(zhàn)略，近期我國(guó)北方地區(qū)嚴(yán)重的霧霾天氣為人們敲響了環(huán)境保護(hù)的警鐘,發(fā)展新型清潔能源，改變我國(guó)目前嚴(yán)重依賴煤炭的能源結(jié)構(gòu)的行動(dòng)迫在眉睫。太陽能是解決當(dāng)前能源短缺問題，實(shí)現(xiàn)清潔環(huán)保型社會(huì)發(fā)展的有效途徑之一。目前，人類對(duì)于太陽能利用主要有以下七大領(lǐng)域：光熱利用、光熱發(fā)電利用、熱電直接利用、光電利用、光化利用、光生物利用和光熱光電綜合利用等。

我國(guó)歷來關(guān)注太陽能應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，并在2009年將太陽能開發(fā)利用納入國(guó)家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目。而當(dāng)前我國(guó)太陽能利用主要包括太陽能熱能和太陽能光伏發(fā)電兩大方面。一方面，通過小規(guī)模的太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化的示范工程，進(jìn)行試點(diǎn)研究，取得了豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)。另一方面，太陽能熱能的利用在普通家庭里面得到了極大的推廣，代表產(chǎn)業(yè)便是我國(guó)龐大的太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

2 建立光伏發(fā)電項(xiàng)目投資時(shí)機(jī)決策的動(dòng)態(tài)規(guī)劃模型

2.1 引進(jìn)先進(jìn)模型

針對(duì)于解決復(fù)雜、多階段問題的決策方法稱為動(dòng)態(tài)規(guī)劃法。動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法通常用于求解具有某種最優(yōu)性質(zhì)的問題。將待求解問題分解成若干個(gè)子問題，先求解子問題，然后從這些子問題的解得到原問題的解。如果我們能夠保存已解決的子問題的答案，而在需要時(shí)再找出已求得的答案，這樣就可以避免大量的重復(fù)計(jì)算，節(jié)省時(shí)間。我們可以用一個(gè)表來記錄所有已解的子問題的答案。不管該子問題以后是否被用到，只要它被計(jì)算過，就將其結(jié)果填入表中。簡(jiǎn)而言之，就是將一個(gè)復(fù)雜的問題，分解成幾個(gè)相互聯(lián)系的階段性小問題，通過不斷的推斷遞進(jìn)，尋找解決整個(gè)問題的最優(yōu)方法。

2.2 針對(duì)性的建立模型

目前，8%的收益率是光伏行業(yè)的普遍標(biāo)準(zhǔn)。就一般情況下而言，投資太陽能光伏發(fā)電項(xiàng)目在短期內(nèi)是虧損的，太陽能發(fā)電站一般在建成運(yùn)營(yíng)后第十五、六年才能實(shí)現(xiàn)自主凈盈利。世界各國(guó)政府對(duì)于本國(guó)的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是進(jìn)行高額的前期財(cái)政補(bǔ)貼扶持，各國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大多依賴政府的補(bǔ)貼，我國(guó)政府的補(bǔ)貼規(guī)模比例在5 0%～70%之間。所以，在整體上而言，我們可以將政府補(bǔ)貼與企業(yè)前期的虧損進(jìn)行抵消整合，抽象出一個(gè)基本的數(shù)學(xué)量化模型。

在這個(gè)模型里，假設(shè)光伏發(fā)電投資項(xiàng)目是按運(yùn)營(yíng)年為單位。在各個(gè)運(yùn)營(yíng)單位階段內(nèi)，投資者都有立即投資和等待投資兩種策略。投資商可以自由地決定投資時(shí)間，投資后的實(shí)際收益要高于預(yù)期收益，那么理性投資者將會(huì)選擇在收益期望最高的時(shí)候進(jìn)行投資。假如當(dāng)前投資項(xiàng)目實(shí)際收益低于預(yù)期收益，那么當(dāng)前投資時(shí)期并不是最好的投資時(shí)機(jī)，投資商不會(huì)進(jìn)行項(xiàng)目投資，會(huì)選擇等待投資策略；假如現(xiàn)在投資實(shí)際收益高于預(yù)期投資收益，那么投資商會(huì)獲利，所以會(huì)選擇立即投資策略。“在投資決策中，雖然預(yù)期收益具有不穩(wěn)定性，但是實(shí)際收益以某種概率分布出現(xiàn)，所以，投資收益有屬于一種不確定性變量”。

3 依據(jù)實(shí)際案例進(jìn)行分析計(jì)算

3.1 際案例分析

為了驗(yàn)證以上建立模型的有效性和一般性，現(xiàn)在假設(shè)年均光照資源豐富、氣候適宜的我國(guó)某地計(jì)劃投資建設(shè)一個(gè)光伏發(fā)電項(xiàng)目，規(guī)格為100MW，其中投資決策模型中的參數(shù)設(shè)置如下：

假設(shè)現(xiàn)在啟動(dòng)該項(xiàng)目，前期預(yù)計(jì)投入成本包括各種相關(guān)的土木工程建設(shè)、光伏發(fā)電設(shè)備、設(shè)備安裝維護(hù)費(fèi)用等等，總成本為W。第一年預(yù)期收益為1.1W或0.9W。由于氣候變化、戰(zhàn)爭(zhēng)、突發(fā)事件等不可抗力因素存在，投資收益會(huì)出現(xiàn)波動(dòng)。每年年運(yùn)營(yíng)期預(yù)期收益為10%，或者預(yù)期虧損為10%，即預(yù)期收益為1.1W或0.9W。在未來三年內(nèi)，假設(shè)政府扶持政策、貨幣利率等外部環(huán)境保持不變，使用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法來確定最佳的投資時(shí)期，扣除成本之后的預(yù)期凈投資收益情況決策樹如下表所示。

由此可見，在選擇投資時(shí)，預(yù)期凈收益存在隨機(jī)性，是一個(gè)隨機(jī)變量，可能出現(xiàn)預(yù)期收益低于或者高于實(shí)際收益的情況，所以光伏發(fā)電項(xiàng)目投資需要謹(jǐn)慎對(duì)待。把未來3年投資項(xiàng)目與否的決策過程分為3個(gè)階段，將各個(gè)階段的預(yù)期凈收益作為這個(gè)投資階段的預(yù)期收益來考慮，明確投資風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)際收益高于預(yù)期的分布概率，綜合進(jìn)行考慮。

3.2 決策樹的結(jié)果分析

3.2.1 當(dāng)N=0時(shí)，代表的是此時(shí)正處于項(xiàng)目投資的初始階段，對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目持樂觀態(tài)度的投資商會(huì)選擇立即投資；相反，持悲觀態(tài)度的投資商會(huì)選擇等待的策略。

3.2.2 當(dāng)N=1時(shí)，代表的是此時(shí)正處于項(xiàng)目投資的第一年，無論是出現(xiàn)盈利還是虧損，對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目持樂觀態(tài)度的投資商都會(huì)選擇立即投資；相反，一旦出現(xiàn)虧損，持悲觀態(tài)度的投資商會(huì)選擇等待的策略。

3.2.3 當(dāng)N=2時(shí)，代表的是此時(shí)正處于項(xiàng)目投資的第二年，除了持續(xù)兩年都虧損的情況外，對(duì)光伏發(fā)電項(xiàng)目持樂觀態(tài)度的投資商都會(huì)選擇立即投資；相反，除了連續(xù)兩年都增長(zhǎng)的情況外，持悲觀態(tài)度的投資商都會(huì)選擇等待的策略。

4 結(jié)論

通過抽象建立投資模型進(jìn)行分析論證，在光伏發(fā)電項(xiàng)目投資的過程中，采用動(dòng)態(tài)規(guī)劃方法進(jìn)行分階段、分條件下進(jìn)行推算最優(yōu)的投資時(shí)機(jī)是可行的。但是，在實(shí)際應(yīng)用中，樂觀型的投資商與悲觀型的投資商在決策時(shí)存在一定的差異。此外，電力市場(chǎng)需求對(duì)于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的影響是巨大的，同時(shí)政府扶持政策對(duì)于投資者信心也起到了至關(guān)重要的影響作用。

[1]楊素娟.動(dòng)態(tài)規(guī)劃法投資時(shí)機(jī)決策中的應(yīng)用[J].蘇州科技技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)（社會(huì)科學(xué)版）.2011-06

[2]《我國(guó)太陽能資源開發(fā)和利用狀況調(diào)查》[J].2011-10