基于支持向量機的風(fēng)電工程項目風(fēng)險模型構(gòu)建

趙云飛

摘? ?要：我國的風(fēng)電行業(yè)在近十幾年一直保持高速增長的態(tài)勢。風(fēng)力發(fā)電具有隨機性、間歇性和反調(diào)峰性等特點，這使得風(fēng)電工程項目投資的風(fēng)險性較高，同時風(fēng)電工程項目還面臨著技術(shù)不成熟性和國家政策的不穩(wěn)定性，這就加劇了風(fēng)電工程項目投資收益的不穩(wěn)定性。而傳統(tǒng)的項目風(fēng)險評估方法，不夠精確同時需要的樣本量較大，基于這種情況，本文提出適用于小樣本、高維度的支持向量機算法應(yīng)用于風(fēng)電工程項目風(fēng)險模型構(gòu)建，使工程在投建前期能進行科學(xué)地、完善地投資風(fēng)險評價。

關(guān)鍵詞：風(fēng)電工程項目? 風(fēng)電模型? 風(fēng)險評估

中圖分類號：TM614? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標(biāo)識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1674-098X（2019）09（c）-0199-03

風(fēng)力發(fā)電具有隨機性、間歇性和反調(diào)峰性等特點，這導(dǎo)致風(fēng)電工程項目投資的風(fēng)險性較高，同時風(fēng)電工程項目還面臨著技術(shù)不成熟性和國家政策的不穩(wěn)定性，加劇了風(fēng)電工程項目投資收益的不確定性。在本文中，首先分析解讀了風(fēng)電工程項目所面臨的風(fēng)險因素，然后根據(jù)風(fēng)電工程項目所面臨的風(fēng)險因素確定了風(fēng)險評價指標(biāo)體系，指標(biāo)體系建立完善以后，根據(jù)有限的歷史數(shù)據(jù)，構(gòu)建并訓(xùn)練基于支持向量機的風(fēng)電項目風(fēng)險評價模型。最后，得到適用于我國風(fēng)電項目風(fēng)險評價模型。

1? 風(fēng)電工程項目風(fēng)險因素分析

近年來，由于延遲風(fēng)電工程項目并網(wǎng)及棄風(fēng)現(xiàn)象問題日益嚴(yán)重，同時，風(fēng)電工程項目的建設(shè)地址的選取也要參考當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)規(guī)劃方針，若是風(fēng)電工程項目投資建設(shè)運營后未能與當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)規(guī)劃進行全面的對接，可能導(dǎo)致風(fēng)電工程項目的電能傳送不出去，加之我國針對棄風(fēng)現(xiàn)象的重災(zāi)區(qū)提出限制風(fēng)電工程項目投資建設(shè)的意見，這在一定程度上打擊了能源企業(yè)投資風(fēng)電工程項目的投資積極性。

隨著我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，風(fēng)電裝備制造業(yè)逐漸興起，但是商業(yè)化的風(fēng)電行業(yè)往往追求短期的高利潤，而且，風(fēng)電機組的設(shè)備技術(shù)和管理技術(shù)水平都未能跟上風(fēng)電累積裝機容量的發(fā)展腳步，落后于國外的先進風(fēng)電設(shè)備技術(shù)。現(xiàn)在，風(fēng)電行業(yè)很多大型的風(fēng)電機組還需要從國外引進新的技術(shù)和機器，這無形間就增加了風(fēng)電工程項目的投資成本，也增加了風(fēng)電工程項目的投資風(fēng)險。

2019年5月底，國家能源局發(fā)布了《關(guān)于2019年風(fēng)電、光伏發(fā)電項目建設(shè)有關(guān)事項的通知》，該通知對風(fēng)電的消納、分散式風(fēng)力發(fā)電、海上風(fēng)電項目建設(shè)以及風(fēng)電項目競爭配置做了具體的要求。該通知強調(diào)了完善市場化競爭，給予自愿平價上網(wǎng)的企業(yè)以優(yōu)惠政策，以及提出競爭配置建設(shè)方案相關(guān)要求等。由此可見，未來風(fēng)電工程項目對資源補貼政策的依賴性將逐步減小，對市場的依賴性逐漸提升，但是當(dāng)前政策對風(fēng)電工程項目的影響還是較大的，即使是促進市場化的過程也是通過政策推動進行的。所以，政策風(fēng)險是風(fēng)電工程項目面臨的三大風(fēng)險之一。

綜上所述，可將所有影響風(fēng)電投資的因素歸為三類：經(jīng)濟類風(fēng)險、技術(shù)類風(fēng)險以及政策類風(fēng)險。

2? 風(fēng)電工程項目風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建

2.1 風(fēng)電工程項目風(fēng)險指標(biāo)構(gòu)建

風(fēng)電項目投資風(fēng)險評價，首先要確定指標(biāo)參數(shù)，通過模擬樣本學(xué)習(xí)、訓(xùn)練結(jié)果評價等一系列循環(huán)過程，得到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的模型，最后將待評價的項目數(shù)據(jù)輸入已訓(xùn)練好的程序，得出評價結(jié)果。因此指標(biāo)體系的構(gòu)建是風(fēng)電工程項目風(fēng)險評價模型的關(guān)鍵。

結(jié)合對我國風(fēng)力發(fā)電產(chǎn)業(yè)的相關(guān)分析以及相關(guān)文獻的研究成果，建立風(fēng)電工程項目風(fēng)險評價指標(biāo)體系，其中，一級指標(biāo)三個：經(jīng)濟風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險、政策風(fēng)險，各一級指標(biāo)分別對應(yīng)三個二級指標(biāo)：上網(wǎng)電價（x1），上網(wǎng)電量（x2），財務(wù)風(fēng)險（x3），設(shè)備水平（x4），預(yù)測技術(shù)（x5），技術(shù)人員（x6），電價政策（x7），稅收政策（x8），CDM政策（x9）。二級指標(biāo)一共有九個，考慮到指標(biāo)數(shù)量適中，同時指標(biāo)之間不存在冗余，每個指標(biāo)對風(fēng)電項目風(fēng)險水平都具有重大影響，因此不再添加和移除指標(biāo)。下面，將對指標(biāo)進行說明。

（1）經(jīng)濟風(fēng)險。

風(fēng)電工程項目的經(jīng)濟風(fēng)險的主要影響因素有上網(wǎng)電量、上網(wǎng)電價（主要指標(biāo)桿電價）以及財務(wù)風(fēng)險，前兩項指標(biāo)直接影響了風(fēng)電工程項目經(jīng)濟收益，而財務(wù)風(fēng)險是財務(wù)成本的主要風(fēng)險因素。其中上網(wǎng)電價根據(jù)我國的自然資源區(qū)的劃分為以下四類，同時給定了上網(wǎng)標(biāo)桿電價，作為政策性的引導(dǎo)。我國目前制定了四類風(fēng)能資源區(qū)上網(wǎng)電價，其中Ⅰ類資源區(qū)（0.40元/千瓦時），Ⅱ類資源區(qū)（0.45元/千瓦時），Ⅲ類資源區(qū)（0.49元/千瓦時），Ⅳ類資源區(qū)（0.57元/千瓦時）。

風(fēng)電工程項目的上網(wǎng)電量是指風(fēng)電工程項目投入運營后能夠開發(fā)同時允許并網(wǎng)的電量，這里就面臨兩個問題，一是風(fēng)電工程項目的裝機容量和當(dāng)?shù)氐哪昶骄L(fēng)速;二是考慮到區(qū)域電網(wǎng)的穩(wěn)定性等問題，該風(fēng)電工程項目被允許并網(wǎng)的電量。由此可見，相同的規(guī)模的風(fēng)電工程項目的盈利能力可能存在極大的差距，還有部分工程項目是屬于備用空轉(zhuǎn)工程。本文選取了機組的年利用小時數(shù)作為指標(biāo)來對上網(wǎng)電量進行衡量，既衡量了風(fēng)電工程項目的發(fā)電能力又能衡量風(fēng)電工程項目的電量消納能力。

財務(wù)風(fēng)險則是指風(fēng)電場在投資建設(shè)過程中由于資金籌措而發(fā)生的各種費用。本文的財務(wù)風(fēng)險選用資產(chǎn)負債比，風(fēng)電項目的負債比率越高，則財務(wù)成本越高，財務(wù)風(fēng)險就隨之增加。

（2）技術(shù)風(fēng)險。

風(fēng)電行業(yè)在我國起步時間較晚，后來由于國家政策的激勵，現(xiàn)在全國風(fēng)電累積裝機容量位于世界第一位，但是我國的風(fēng)電行業(yè)雖然發(fā)展較快，但是現(xiàn)實是沒有形成進一步的市場化規(guī)范，市場化競爭模式還有待進一步的提升，同時需要提高風(fēng)電工程項目的管理技術(shù)水平。當(dāng)然最重要的是風(fēng)電行業(yè)的預(yù)測技術(shù)、設(shè)備技術(shù)以及技術(shù)人員的水平需要進一步的提升。國家需要繼續(xù)投入人力、物力培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人員，開發(fā)先進的設(shè)備研制技術(shù)。

設(shè)備技術(shù)主要指風(fēng)電機組的技術(shù)水平，選取該指標(biāo)應(yīng)該能夠準(zhǔn)確估計出設(shè)備在動態(tài)運行過程中的表現(xiàn)情況，因此選擇不同風(fēng)電場各個機組在實際運行中的平均強迫停運率評價風(fēng)電場設(shè)備的整體水平。

風(fēng)速預(yù)測技術(shù)是根據(jù)風(fēng)電工程項目當(dāng)?shù)氐臍v史平均風(fēng)速對風(fēng)電工程項目進行預(yù)測與分析，可以測算出風(fēng)電工程項目輸出的電量質(zhì)量高低，同時也決定了風(fēng)電工程項目的最大上網(wǎng)電量，預(yù)測技術(shù)風(fēng)險選用風(fēng)電功率預(yù)測系統(tǒng)的月均方根誤差。

技術(shù)人員的業(yè)務(wù)水平是指風(fēng)電工程項目參與運營建設(shè)的人員的業(yè)務(wù)能力和專業(yè)程度，本文選擇人才當(dāng)量密度作為衡量技術(shù)人員水平高低的指標(biāo)。人才當(dāng)量密度是對長期合同制職工的學(xué)歷、職稱、技能等級進行系數(shù)折算，取三者之中最高的折算值累加之和占本企業(yè)長期職工人數(shù)的比率，具體計算方法見公式（1）。

（1）

其中，ρ是人才當(dāng)量密度，ωi是最高折算值（職工學(xué)歷、職稱、技能等級折算值），N是全資控股企業(yè)全部長期合同制職工（不含內(nèi)退職工）人數(shù)。

（3）政策風(fēng)險。

我國的風(fēng)電行業(yè)起步很晚，在國家進行鼓勵建設(shè)前，風(fēng)電行業(yè)的發(fā)展極其緩慢，特別依賴于國家政策的傾斜程度，對風(fēng)電工程項目進行投資首先要了解風(fēng)電工程項目所面臨的政策風(fēng)險有哪些。在風(fēng)電工程項目的政策風(fēng)險中，電價政策（主要指單位電量貼補額）的影響是最為突出并且最為直接的。我國頒發(fā)了《可再生能源電價附加補助資金管理暫行辦法》旳通知，根據(jù)通知的具體內(nèi)容可知，我國政策依然鼓勵風(fēng)電工程項目的投資與建設(shè)，無論在電價政策還是稅收政策方面都有各種優(yōu)惠和傾斜，這導(dǎo)致我國的風(fēng)電工程項目的投資市場還是在一定程度上依賴于國家政策，因此存在政策風(fēng)險。

一般在情況下，能夠獲得的稅收優(yōu)惠越多的風(fēng)電工程項目對國家稅收政策的依賴性越強，同時對國家稅收政策變化的敏感性也越強。若是一個風(fēng)電工程項目享受國家有關(guān)的稅收優(yōu)惠才能夠達到當(dāng)前的收益情況，那么當(dāng)國家的稅收優(yōu)惠政策發(fā)生變化時，項目前期工作中所做的預(yù)期方案將可能不能夠適應(yīng)當(dāng)前的政策從而產(chǎn)生風(fēng)險，因此本文中采用風(fēng)電工程項目享受的稅收優(yōu)惠百分比作為衡量稅收政策風(fēng)險的指標(biāo)參數(shù)。

同理可知，在眾多風(fēng)電工程項目中對CDM的政策依賴性越強的工程項目受到的CDM政策變動影響也越大，同時對CDM政策變化的敏感性也越強，CDM政策對風(fēng)電工程項目的生存產(chǎn)生重大的影響。到2011年為止，我國有1662個CDM項目注冊成功。《京都議定書》的失效給風(fēng)電工程項目的投資帶來了巨大的風(fēng)險，《京都議定書》的失效使得風(fēng)電工程項目的CDM收入變得極其不穩(wěn)定，增加了風(fēng)險幾率，以龍源電力為例，龍源電力的主營業(yè)務(wù)是風(fēng)力發(fā)電，截止到2010年的數(shù)據(jù)，該公司CDM收入占其全面收入的41%，由此可知《京都議定書》失效后，對其公司有很大影響。在眾多風(fēng)電工程項目中對CDM的政策依賴性越強的工程項目受到的CDM政策變動影響也越大，同時對CDM政策變化的敏感性也越強，CDM政策對風(fēng)電工程項目的生存產(chǎn)生重大的影響。

按照支持向量機模型的要求，將上述具體指標(biāo)作為模型的輸入，也就是說，每個風(fēng)力發(fā)電項目的風(fēng)險情況都是以一個9維向量表示，其中分量xij對應(yīng)i風(fēng)力發(fā)電場的指標(biāo)j的分值，該分值是定量指標(biāo)無量化和歸一化后的數(shù)值，其歸一化公式如下：

（2）

此時評價指標(biāo)的綜合分值為這個指標(biāo)向量的函數(shù)：

（3）

3? 基于支持向量機的風(fēng)險評價模型構(gòu)建

3.1 模型輸入數(shù)據(jù)處理

首先本文收集了20個典型風(fēng)電項目的相關(guān)數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本。同時將20個項目的風(fēng)險評價值（專家評判結(jié)果）單列出來如表1。

該表中得分較高的（0.7分以上）為風(fēng)險較低的項目值得投資;得分一般的（0.4分以上0.7分以下）為風(fēng)險中等的項目，需要投資決策者考慮是否投資;得分較低的（0.4分以下）的項目為風(fēng)險較高的項目，不建議投資。對定量評價指標(biāo)數(shù)據(jù)進行無量綱化和一致化處理，計算公式為：

（4）

計算得到結(jié)果見表2。

利用表2所示數(shù)據(jù)——風(fēng)電項目數(shù)據(jù)歸一化處理的結(jié)果數(shù)據(jù)，將其作為輸入變量，然后將等級作為輸出變量，代入下文的支持向量機模型中，用于訓(xùn)練支持向量機模型使之適用于風(fēng)電工程項目的風(fēng)險評價。

3.2 基于支持向量機的風(fēng)險評價模型構(gòu)建

本文采用R語言，對模型進行構(gòu)建。輸入表2的數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練樣本，輸入訓(xùn)練樣本可以對模型中的參數(shù)進行選擇，同時對模型進行訓(xùn)練，構(gòu)建適用于風(fēng)電工程項目風(fēng)險評價的回歸支持向量機模型。

首先將表2的數(shù)據(jù)讀入，然后調(diào)用支持向量機的軟件包，這時考慮回歸方式和核函數(shù)的選取。針對兩種回歸方式（nu-regression和eps-regression）和四種核函數(shù)（線性核函數(shù)linear，多項式核函數(shù)polynomial，徑向基核函數(shù)radial，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)核函數(shù)sigmoid），通過計算得出，識別率最高、性能最好是徑向基核函數(shù)。并且在“RMSE”這一列是顯示了不同回歸方式和核函數(shù)輸出的誤差，即在每種組合方式下，實際評分值與使用支持向量機模型求解的計算值之間的誤差。誤差越小說明模型越好。因此本文在構(gòu)建模型時選擇的核函數(shù)為“radial”，回歸方式為“eps-regression”，并求得最優(yōu)參數(shù)值gamma =0.001，cost=1000。

綜上所述，用于風(fēng)電工程項目風(fēng)險評價的支持向量機模型中的回歸方式、核函數(shù)以及一般參數(shù)都已經(jīng)設(shè)定好，使用此模型對表2中的1到5這5個項目進行預(yù)測，將計算所得的評價值與實際值進行對比。

從表中可以看出，通過支持向量機模型計算的預(yù)測值（p_test）與真實的評價值（r_test）之間的誤差很小，5個項目的整體平均誤差為0.005461243。因此說明本文構(gòu)建的風(fēng)電工程項目風(fēng)險評價支持向量機模型具有很好的預(yù)測精準(zhǔn)度。

在本文中使用R語言對20個風(fēng)電工程項目的數(shù)據(jù)進行分析與研究，構(gòu)建了基于支持向量機的風(fēng)電工程項目風(fēng)險評估模型，該模型通過樣本數(shù)據(jù)的測試可知準(zhǔn)確率較高，具有較好的擬合性。基于支持向量機的風(fēng)電工程項目風(fēng)險評估模型輸入變量為9個，分別為：上網(wǎng)電價、上網(wǎng)電量、財務(wù)風(fēng)險、設(shè)備水平、預(yù)測技術(shù)、技術(shù)人員、電價政策、稅收政策、CDM政策。

輸出變量為“評價值”，評價值得分為“0.7分以上”的風(fēng)電工程項目為風(fēng)險較低，值得投資的風(fēng)電工程項目;評價值得分為“0.4分以下”的風(fēng)電工程項目為風(fēng)險較高，不建議進行投資的風(fēng)電工程項目;評價值得分“0.4分到0.7分”的風(fēng)電工程項目為風(fēng)險中性，需要投資決策者進行慎重考慮是否投資。

4? 結(jié)語

綜上，本文介紹分析了我國風(fēng)電項目面臨的風(fēng)險因素：財務(wù)風(fēng)險、技術(shù)風(fēng)險和政策風(fēng)險;然后將風(fēng)險因素設(shè)定為風(fēng)電工程項目風(fēng)險評估指標(biāo)體系的一級指標(biāo)，然后根據(jù)各個風(fēng)險因素的影響因子設(shè)定了相關(guān)的二級指標(biāo)共九個，至此構(gòu)建了風(fēng)電工程項目投資風(fēng)險評估的指標(biāo)體系;最后根據(jù)支持向量機用于風(fēng)電工程項目風(fēng)險評估的步驟，構(gòu)建了基于支持向量機的風(fēng)電工程項目風(fēng)險評估模型，該模型的準(zhǔn)確度較高，模型完善，適用于一般的風(fēng)電工程項目風(fēng)險評估。

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