動態規劃下的光伏發電最優投資時機決策分析

宋翱翔，胡 晨

動態規劃下的光伏發電最優投資時機決策分析

宋翱翔，胡 晨

隨著人們環保意識的增強，在追求更高品質的生活的同時，更注重對新型綠色能源的開發利用。因此，作為應用前景潛力廣闊、更為清潔安全的太陽能，光伏發電應用投資愈來愈發受各國重視。本文通過分析目前光伏發電產業發展的應用以及問題，探討在隨機性動態規劃條件下，不同決策準則下對光伏發電項目投資的最優時機。

動態規劃；決策準則；光伏發電；最優時機

一、引言

2015年12月13日，在法國巴黎召開的第21屆聯合國氣候變化大會近200個締約方一致同意通過《巴黎協定》，協定將為2020年后全球應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定，不僅開創了人類的新時代，也進一步促進了各國開發環保清潔新能源的步伐。但由于當前應用廣泛的核能發電存在巨大的潛在核輻射、核廢料生態威脅等現實；水力發電受具體水資源地理環境限制，也對當地生態造成一定影響，所以備受爭議。于是，各國紛紛將目光轉向潛力近乎無限的光伏發電項目上來。相比于風力發電、火力發電、核能、水力發電等方式，光伏發電方式幾乎不受具體地理環境（特殊地區除外）限制，且對自然環境造成的影響最低，所以我國對光伏發電相關扶持政策導向較多。由此可見，光伏發電項目投資潛力巨大，但同時也存在一定的風險。所以，如何規避光伏發電投資的風險是投資商所要考慮的主要問題。本文通過分析當前我國光伏發電產業的現狀以及存在的問題，采用隨機性理論和動態規劃的方法，研究隨機性動態規劃條件下光伏發電最優投資時機的決策分析。

二、我國光伏發電產業投資現狀以及面臨的主要問題

太陽能是地球天然的能量來源，是一種綠色環保的可再生能源。實現可持續的科學發展是我國未來的既定發展戰略，近期我國北方地區嚴重的霧霾天氣更為人們敲響了環境保護的警鐘。因此發展新型清潔能源，改變我國目前嚴重依賴煤炭的能源結構的行動迫在眉睫。而太陽能是解決當前能源短缺問題，實現清潔環保型社會發展的有效途徑之一。目前，人類對于太陽能利用主要有以下七大領域：光熱利用、光熱發電利用、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。

我國歷來關注太陽能應用產業的發展，并在2009年將太陽能開發利用納入國家重大科技攻關項目。而當前我國太陽能利用主要包括太陽能熱能和太陽能光伏發電兩大方面。一方面，通過小規模的太陽能光伏發電產業化的示范工程，進行試點研究，取得了豐富的實踐經驗和數據。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，代表產業便是我國龐大的太陽能熱水器產業領域。

與太陽能熱利用產業發展迅速的現狀相比，我國光伏發電產業在國家能源發電應用領域與世界其他主要國家差距較為明顯。如下表2006年統計數據顯示：

表1 世界及主要國家2006年發電量

目前，中國已形成了完整的太陽能光伏產業鏈。從產業布局上來看，國內的長三角、環渤海、珠三角及中西部地區業已形成各具特色的區域產業集群，并涌現出了無錫尚德、江西賽維、天威英利等一批知名企業。但仍在一些主要問題：

在光伏發電的應用技術上，我國的整體產業技術水平低于世界發達國家的技術水平。在整個太陽能光伏產業鏈技術壁壘最大的多晶硅的生產中，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。中國的多晶硅生產企業使用的多為直接或者間接引進的俄羅斯的多晶硅的提純技術，其成本高、耗能量，重復性建設嚴重，在整個國際競爭中處于劣勢。在政策上國家政策導向效應明顯，我國政府出臺了一系列的光伏發電產業的補貼扶持政策，進一步刺激了民資企業和國企的投資熱情。隨著國家科技項目的成果普及，未來國家還將進一步推進光伏產業技術上的升級，有利于增強企業的競爭力。在產品出口上，由于受到全球經濟不景氣，歐盟債務危機等影響，中國光伏企業容易遭到出口國家地區的貿易壁壘、反傾銷。在環境方面，自然災害是投資項目運營以及建設過程中，無法避免的潛在威脅。如占地面積廣大，沿海地區易受到臺風、鹽霧影響，高寒地區易受到極端天氣損壞設備等等。

三、建立光伏發電項目投資時機決策的動態規劃模型

（一）引進先進模型

針對于解決復雜、多階段問題的決策方法稱為動態規劃法。動態規劃算法通常用于求解具有某種最優性質的問題。其基本思想是：在這類問題中，可能會有許多可行解。每一個解都對應于一個值，我們希望找到具有最優值的解。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計算，節省時間。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，就將其結果填入表中。簡而言之，就是將一個復雜的問題，分解成幾個相互聯系的階段性小問題，通過不斷的推斷遞進，尋找解決整個問題的最優方法。

（二）針對性的建立模型

目前，8%的收益率是光伏行業的普遍標準。就一般情況下而言，投資太陽能光伏發電項目在短期內是虧損的，太陽能發電站一般在建成運營后第十五、六年才能實現自主凈盈利。世界各國政府對于本國的光伏發電產業是進行高額的前期財政補貼扶持，各國光伏產業的發展大多依賴政府的補貼，我國政府的補貼規模比例在50%～70%之間。所以，在整體上而言，我們可以將政府補貼與企業前期的虧損進行抵消整合，抽象出一個基本的數學量化模型。

在這個模型里，假設光伏發電投資項目是按運營年為單位。在各個運營單位階段內，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，投資后的實際收益要高于預期收益，那么理性投資者將會選擇在收益期望最高的時候進行投資。假如當前投資項目實際收益低于預期收益，那么當前投資時期并不是最好的投資時機，投資商不會進行項目投資，會選擇等待投資策略；假如現在投資實際收益高于預期投資收益，那么投資商會獲利，所以會選擇立即投資策略。“在投資決策中，雖然預期收益具有不穩定性，但是實際收益以某種概率分布出現，所以，投資收益有屬于一種不確定性變量”。

四、依據實際案例進行分析計算

（一）實際案例分析

為了驗證以上建立模型的有效性和一般性，現在假設年均光照資源豐富、氣候適宜的我國某地計劃投資建設一個光伏發電項目，規格為100MW，其中投資決策模型中的參數設置如下：假設現在啟動該項目，前期預計投入成本包括各種相關的土木工程建設、光伏發電設備、設備安裝維護費用等等，總成本為W。第一年預期收益為1.1W或0.9W。由于氣候變化、戰爭、突發事件等不可抗力因素存在，投資收益會出現波動。每年年運營期預期收益為10%，或者預期虧損為10%，即預期收益為1.1W或0.9W。在未來三年內，假設政府扶持政策、貨幣利率等外部環境保持不變，使用動態規劃方法來確定最佳的投資時期，扣除成本之后的預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，預期凈收益存在隨機性，是一個隨機變量，可能出現預期收益低于或者高于實際收益的情況，所以光伏發電項目投資需要謹慎對待。把未來3年投資項目與否的決策過程分為3個階段，將各個階段的預期凈收益作為這個投資階段的預期收益來考慮，明確投資風險和實際收益高于預期的分布概率，綜合進行考慮。

（二）決策樹的結果分析

階段機會點決策情況:等待或投資樂觀準則 悲觀準則 后悔值準則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=機會點-W

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

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

3.當N=2時，代表的是此時正處于項目投資的第二年，除了持續兩年都虧損的情況外，對光伏發電項目持樂觀態度的投資商都會選擇立即投資；相反，除了連續兩年都增長的情況外，持悲觀態度的投資商都會選擇等待的策略。

4.當N=3時，代表的是此時正處于項目投資的第三年，除了連續三年都虧損的情況外，其余7種情況下對光伏發電項目持樂觀態度的投資商都會選擇立即投資；相反，除了連續三年的收益增長外，持悲觀態度的投資商會選擇等待的策略。

四、結論

通過抽象建立投資模型進行分析論證，在光伏發電項目投資的過程中，采用動態規劃方法進行分階段、分條件下進行推算最優的投資時機是可行的。但是，在實際應用中，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電產業的影響是巨大的，同時政府扶持政策對于投資者信心也起到了至關重要的影響作用。所以，在進行科學化分析論證的同時，也要考慮外部環境的隨機性，投資商心理的影響因素等等，才能合理地推測最優化的投資時機。

[1]楊素娟.動態規劃法投資時機決策中的應用[J].蘇州科技技術學院學報(社會科學版).2011-06-15.

[2]曾聲奎，李華府，任羿，馮強.考慮隨機性的可靠性與性能多屬性決策方法[J].2009,(10）.

[3]《我國太陽能資源開發和利用狀況調查》[R].2011-10-30.

[4]張明善，郭耀煌.有限隨機性決策中展望的特征性質[J].1999, (03).

[5]孫妍.中國太陽能產業發展政策現狀、問題與對策[D]. 2011-06-07.

宋翱翔，男，安徽亳州人，西南林業大學經濟管理學院企業管理專業，碩士研究生，研究方向：決策分析；

胡晨，男，安徽黃山人，昆明理工大學管經學院會計專業研究生。

F832.48

A

1008-4428（2017）04-75-03