宋翱翔，胡 晨

動態(tài)規(guī)劃下的光伏發(fā)電最優(yōu)投資時機(jī)決策分析

宋翱翔，胡 晨

隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，在追求更高品質(zhì)的生活的同時，更注重對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)性動態(tài)規(guī)劃條件下，不同決策準(zhǔn)則下對光伏發(fā)電項(xiàng)目投資的最優(yōu)時機(jī)。

動態(tài)規(guī)劃；決策準(zhǔn)則；光伏發(fā)電；最優(yōu)時機(jī)

一、引言

2015年12月13日，在法國巴黎召開的第21屆聯(lián)合國氣候變化大會近200個締約方一致同意通過《巴黎協(xié)定》，協(xié)定將為2020年后全球應(yīng)對氣候變化行動作出安排。作為具有里程碑式意義的第一份全球氣候協(xié)定，不僅開創(chuàng)了人類的新時代，也進(jìn)一步促進(jìn)了各國開發(fā)環(huán)保清潔新能源的步伐。但由于當(dāng)前應(yīng)用廣泛的核能發(fā)電存在巨大的潛在核輻射、核廢料生態(tài)威脅等現(xiàn)實(shí)；水力發(fā)電受具體水資源地理環(huán)境限制，也對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)造成一定影響，所以備受爭議。于是，各國紛紛將目光轉(zhuǎn)向潛力近乎無限的光伏發(fā)電項(xiàng)目上來。相比于風(fēng)力發(fā)電、火力發(fā)電、核能、水力發(fā)電等方式，光伏發(fā)電方式幾乎不受具體地理環(huán)境（特殊地區(qū)除外）限制，且對自然環(huán)境造成的影響最低，所以我國對光伏發(fā)電相關(guān)扶持政策導(dǎo)向較多。由此可見，光伏發(fā)電項(xiàng)目投資潛力巨大，但同時也存在一定的風(fēng)險。所以，如何規(guī)避光伏發(fā)電投資的風(fēng)險是投資商所要考慮的主要問題。本文通過分析當(dāng)前我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的現(xiàn)狀以及存在的問題，采用隨機(jī)性理論和動態(tài)規(guī)劃的方法，研究隨機(jī)性動態(tài)規(guī)劃條件下光伏發(fā)電最優(yōu)投資時機(jī)的決策分析。

二、我國光伏發(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)展是我國未來的既定發(fā)展戰(zhàn)略，近期我國北方地區(qū)嚴(yán)重的霧霾天氣更為人們敲響了環(huán)境保護(hù)的警鐘。因此發(fā)展新型清潔能源，改變我國目前嚴(yán)重依賴煤炭的能源結(jié)構(gòu)的行動迫在眉睫。而太陽能是解決當(dāng)前能源短缺問題，實(shí)現(xiàn)清潔環(huán)保型社會發(fā)展的有效途徑之一。目前，人類對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)利用納入國家重大科技攻關(guān)項(xiàng)目。而當(dāng)前我國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)便是我國龐大的太陽能熱水器產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。

與太陽能熱利用產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速的現(xiàn)狀相比，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)在國家能源發(fā)電應(yīng)用領(lǐng)域與世界其他主要國家差距較為明顯。如下表2006年統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示：

表1 世界及主要國家2006年發(fā)電量

目前，中國已形成了完整的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈。從產(chǎn)業(yè)布局上來看，國內(nèi)的長三角、環(huán)渤海、珠三角及中西部地區(qū)業(yè)已形成各具特色的區(qū)域產(chǎn)業(yè)集群，并涌現(xiàn)出了無錫尚德、江西賽維、天威英利等一批知名企業(yè)。但仍在一些主要問題：

在光伏發(fā)電的應(yīng)用技術(shù)上，我國的整體產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平低于世界發(fā)達(dá)國家的技術(shù)水平。在整個太陽能光伏產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)壁壘最大的多晶硅的生產(chǎn)中，國外的主要廠商采用的是閉式改良西門子方法，而這在中國還是空白。中國的多晶硅生產(chǎn)企業(yè)使用的多為直接或者間接引進(jìn)的俄羅斯的多晶硅的提純技術(shù)，其成本高、耗能量，重復(fù)性建設(shè)嚴(yán)重，在整個國際競爭中處于劣勢。在政策上國家政策導(dǎo)向效應(yīng)明顯，我國政府出臺了一系列的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的補(bǔ)貼扶持政策，進(jìn)一步刺激了民資企業(yè)和國企的投資熱情。隨著國家科技項(xiàng)目的成果普及，未來國家還將進(jìn)一步推進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)技術(shù)上的升級，有利于增強(qiáng)企業(yè)的競爭力。在產(chǎn)品出口上，由于受到全球經(jīng)濟(jì)不景氣，歐盟債務(wù)危機(jī)等影響，中國光伏企業(yè)容易遭到出口國家地區(qū)的貿(mào)易壁壘、反傾銷。在環(huán)境方面，自然災(zāi)害是投資項(xiàng)目運(yùn)營以及建設(shè)過程中，無法避免的潛在威脅。如占地面積廣大，沿海地區(qū)易受到臺風(fēng)、鹽霧影響，高寒地區(qū)易受到極端天氣損壞設(shè)備等等。

三、建立光伏發(fā)電項(xiàng)目投資時機(jī)決策的動態(tài)規(guī)劃模型

（一）引進(jìn)先進(jìn)模型

針對于解決復(fù)雜、多階段問題的決策方法稱為動態(tài)規(guī)劃法。動態(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。其基本思想是：在這類問題中，可能會有許多可行解。每一個解都對應(yīng)于一個值，我們希望找到具有最優(yōu)值的解。將待求解問題分解成若干個子問題，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，而在需要時再找出已求得的答案，這樣就可以避免大量的重復(fù)計算，節(jié)省時間。我們可以用一個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，只要它被計算過，就將其結(jié)果填入表中。簡而言之，就是將一個復(fù)雜的問題，分解成幾個相互聯(lián)系的階段性小問題，通過不斷的推斷遞進(jìn)，尋找解決整個問題的最優(yōu)方法。

（二）針對性的建立模型

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)營后第十五、六年才能實(shí)現(xiàn)自主凈盈利。世界各國政府對于本國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)是進(jìn)行高額的前期財政補(bǔ)貼扶持，各國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展大多依賴政府的補(bǔ)貼，我國政府的補(bǔ)貼規(guī)模比例在50%～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，抽象出一個基本的數(shù)學(xué)量化模型。

在這個模型里，假設(shè)光伏發(fā)電投資項(xiàng)目是按運(yùn)營年為單位。在各個運(yùn)營單位階段內(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選擇在收益期望最高的時候進(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)前投資時期并不是最好的投資時機(jī)，投資商不會進(jìn)行項(xiàng)目投資，會選擇等待投資策略；假如現(xiàn)在投資實(shí)際收益高于預(yù)期投資收益，那么投資商會獲利，所以會選擇立即投資策略?！霸谕顿Y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”。

四、依據(jù)實(shí)際案例進(jìn)行分析計算

（一）實(shí)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、氣候適宜的我國某地計劃投資建設(shè)一個光伏發(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)在啟動該項(xiàng)目，前期預(yù)計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、突發(fā)事件等不可抗力因素存在，投資收益會出現(xiàn)波動。每年年運(yùn)營期預(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，使用動態(tài)規(guī)劃方法來確定最佳的投資時期，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，預(yù)期凈收益存在隨機(jī)性，是一個隨機(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)慎對待。把未來3年投資項(xiàng)目與否的決策過程分為3個階段，將各個階段的預(yù)期凈收益作為這個投資階段的預(yù)期收益來考慮，明確投資風(fēng)險和實(shí)際收益高于預(yù)期的分布概率，綜合進(jìn)行考慮。

（二）決策樹的結(jié)果分析

階段機(jī)會點(diǎn)決策情況:等待或投資樂觀準(zhǔn)則 悲觀準(zhǔn)則 后悔值準(zhǔn)則N = 0 ---- ----- 投資 等待 -----0 . 9 W -0 . 1 W 投資 等待 -----1 . 1 W 0 . 1 W 投資 投資 -----1 . 2 1 W 0 . 2 1 W 投資 投資 投資0 . 9 9 W -0 . 0 1 W 投資 等待 等待0 . 9 9 W -0 . 0 1 W 投資 等待 等待0 . 8 1 W -0 . 1 9 W 等待 等待 等待1 . 3 3 1 W 0 . 3 3 1 W 投資 投資 投資1 . 0 8 9 W 0 . 0 8 9 W 投資 等待 投資0 . 8 9 1 W -0 . 0 1 9 W 投資 等待 等待0 . 7 2 9 W -0 . 2 7 1 W 等待 等待 等待N = 1 N = 2 N = 3后果點(diǎn)=機(jī)會點(diǎn)-W

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

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

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

4.當(dāng)N=3時，代表的是此時正處于項(xiàng)目投資的第三年，除了連續(xù)三年都虧損的情況外，其余7種情況下對光伏發(fā)電項(xiàng)目持樂觀態(tài)度的投資商都會選擇立即投資；相反，除了連續(xù)三年的收益增長外，持悲觀態(tài)度的投資商會選擇等待的策略。

四、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存在一定的差異。此外，電力市場需求對于光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的影響是巨大的，同時政府扶持政策對于投資者信心也起到了至關(guān)重要的影響作用。所以，在進(jìn)行科學(xué)化分析論證的同時，也要考慮外部環(huán)境的隨機(jī)性，投資商心理的影響因素等等，才能合理地推測最優(yōu)化的投資時機(jī)。

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宋翱翔，男，安徽亳州人，西南林業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院企業(yè)管理專業(yè)，碩士研究生，研究方向：決策分析；

胡晨，男，安徽黃山人，昆明理工大學(xué)管經(jīng)學(xué)院會計專業(yè)研究生。

F832.48

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1008-4428（2017）04-75-03