水電運行資本規劃優化技術

［加拿大］B.內金斯

1 概述

1.1 價值投資

本文“投資”是指一般意義上的術語:它可以是資產的置換、重新設計、部分變更或改造、資產互換，甚至可以指諸如重新培訓員工使用不同方式運營資產這類“軟”投資。對每一種投資方案給公司帶來的價值進行量化是面臨的主要挑戰。資產集約化通常是指時間集約化(隨投資時機變化)，并包含一個較大的降低風險的組件。

建立價值函數是評價投資最全面的方法，其中每一項投資收益均用中性貨幣化尺度進行衡量，然后按公司的優先順序對各種收益進行加權評估，安全效益權重應大于信譽效益。

1.2 價值最大化

當投資組合中有多個競爭項目時，首要目標是挑選那些可給公司提供最高總市值的投資組合，同時要重視投資組合、個人投資及受投資影響的資產中所有的約束條件，例如在計劃中斷期執行任務的需要。

圖1 示范投資組合

2 優先與優化

大多數公司會使用相對簡單的方法，優先選擇那些可獲得批準的投資方案。在圖1的例子中，一個投資組合包含4個項目，每個“方框”表示成本為1000歐元，投資收益取決于投資的起始時間，年預算約束最多為3000歐元。

2.1 通過價值和極限值排序

最簡單的優化方法就是通過價值，同時結合預算約束的極限值對項目進行排序。在本案例中，價值排序為1，2，3，4，而極限值排在投資1之后，原因是投資1和投資3不可能同時進行。因此，所選投資組合總價值應為13200歐元。

2.2 對價值重新排序

如果允許對投資對象進行重新排序以“填補”3000歐元約束下剩余的投資容量，則可添加第2年的投資2以便更好地利用投資容量(見圖2)。將投資1和投資2相加便可得到15200歐元投資價值。

圖2 價值排名

2.3 價值/成本排序

價值/成本是投資常用的排序指標。在此，投資3排名最高，其次是投資4、投資1和投資2。只要對排序和極限值進行簡單分析，即選出投資3和投資4，兩項投資總價值為14000歐元。如果通過重新排序來更好地利用投資容量，加上1 a后的投資2，則投資總價值可達16000歐元，如圖3所示。

圖3 投資價值/成本排序

2.4 優 化

上述排序通常屬于優先投資的范疇，一般使用簡單的規則對投資進行排序并選出最佳投資組合。但基于運籌學，還可根據約束條件對投資對象進行其他組合，其中有些組合可能產生更高的整體價值。在圖4中，投資對象3和4是新組合，這兩種投資組合的總價值高于前面用排序技術選出的組合。

圖4 優化過程

應注意的是，最理想的投資對象4并不包括得分最高的個人投資，盡管其投資價值最高，但不會用完第1年所有的資源。這種與正常預期相反的結果證明了高級優化技術對獲取投資組合實際最大價值的必要性。

3 優化技術

線性規劃是目前最常見且最成功的優化技術，它流行于20世紀40年代末，當時B.G.丹齊克還提出了便于計算機解決復雜現實問題的單純形法。這些技術雖然一直在金融和業務部門廣泛使用，但直到目前才被資產管理界用以解決維護、投資和備件優化方面的問題。

簡單來說，單純形法旨在對優化問題的目標和約束進行大型方程組求解，通過對一個多面體中所有條件和約束因子進行評估和匯聚，得出最可能的極值點。如圖5所示。

圖5 單純形法多面體

在資產規劃和管理背景下，線性規劃技術因為可以考慮大批量的投資對象，并能兼顧投資條件，從而成為資產投資和管理中最實用的優化技術。舉例來說，一個溫和的投資組合包含20個投資對象，若從2 a中任何一個月開始投資，則有10000種組合的可能。由于投資對象競爭的不僅僅是資本，而且還包括各種具體的勞動力資源，因此在現實生活中，投資組合要服從很多約束條件，組合將更為復雜。隨著時間的推移，基礎資產失效的風險會加大，當風險大到不可接受的閥值時，就有可能引發投資需求，而不會考慮投資的整體效益價值。基礎資產的成本、風險和效益價值均隨時間變化，從而使投資優化面臨更大的挑戰。最后，投資組合可能會形成一個由一次性投資項目和多年投資項目組成的混合投資方案，其中，一次性項目往往要求在“是/延遲/否”中給出一個明確的答案，而多年投資方案可按不同速度執行。

4 結語

資產管理新標準，如近期頒布的ISO 55000，鼓勵利用自下而上、風險指引和多時變決策技術以達到真實的最佳效果。另外，良好的管理表明每個投資對象應該有多種選擇(或替代方案)以供參考。在此背景下，由于約束條件復雜加上需要處理的數據龐大，傳統優化技術往往不能提供盡可能高的投資價值。線性規劃技術則可顯著提高決策的速度和質量，并允許對投資對象作敏感性分析和多方案研究，否則投資方案會過于復雜和耗時。在類似水電這種監管嚴格的投資環境中，對所有的投資決策須持審慎態度，這一點至關重要。本文介紹的水電運行資本規劃優化新技術有利于水電運營商優化、記錄和捍衛自己的投資決策。