不确定与竞争条件下的发电投资决策研究

论文摘要

不确定与竞争条件下的发电投资决策问题是电力产业引入市场化机制后所面临的新问题。本文以不确定条件下的不可逆性投资理论和现代产业组织理论为指导,综合运用实物期权、随机动态博弈等建模理论和随机逼近、仿真优化等求解算法,将产业竞争博弈与寡头发电企业战略投资问题相结合,对不确定与竞争条件下的发电投资决策进行以定量分析为主的理论和应用研究。本文主要工作和结论是:第一部分（第1、2章）系统总结了电力体制改革后发电投资决策的特点、内容及其面临的不确定性因素,并对这一问题的国内外研究现状进行了较为全面的回顾与评述。第二部分（第3章）讨论电价和容量利用率双重不确定条件下的发电项目投资决策问题。用不同的随机过程（变量）描述新增电源项目投资决策所面临的电价和机组利用率两大不确定因素,建立了一个以最优投资时机为决策变量的实物期权模型,借助算例分析了双重不确定因素对新建电厂投资时机的定量影响。研究结果表明最优投资时机与价格不确定性呈较为特殊的先正相关、后负相关关系,而与预期新增容量利用率稳定负相关。第三部分（第4章）讨论市场需求不确定时寡头垄断市场结构下的发电容量（产能）扩张问题。拓展了Boom（2003）的发电“投资+价格”和Genc等人（2003）的发电“投资+生产”两阶段博弈模型,在多种发电技术类型假设下论证了市场竞争程度、需求不确定性的性质及程度与发电容量投资水平和结构之间的关系。第四部分（第5章）在第三部分的两阶段模型中引入投资时机决策变量,建立了一个需求不确定条件下累积发电容量扩张投资的多阶段随机动态博弈模型,并开发了新的算法对模型进行数值求解。主要发现是参与人初始容量水平与博弈均衡的容量水平无关,需求不确定程度的变动将产生容量投资时机与容量累积均衡水平两方面的影响;在存在投资滞后期的假设下,高不确定性将使容量投资往后推迟并增大规划期内容量投资总量。第五部分（第6章）将第四部分的理论模型应用于江苏发电投资市场的实际试算,验证了理论研究的相关结论,发现了江苏发电投资市场近中期存在的产能过剩风险,并给出江苏发电投资市场发展现状与未来变动趋势的一些基本判断。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究问题的背景与提炼
• 1.1.1 研究背景
• 1.1.2 问题提炼
• 1.2 研究意义
• 1.2.1 理论意义――战略性不可逆投资理论在发电投资决策中的应用与发展
• 1.2.2 现实意义――我国电力产业市场化改革的需要
• 1.3 本文的主要工作与创新之处
• 1.3.1 主要工作与写作结构
• 1.3.2 创新之处
• 第二章 不确定与竞争条件下的发电投资决策问题及回顾
• 2.1 不确定与竞争条件下的发电投资决策
• 2.1.1 电力系统与电力产业的组织结构
• 2.1.2 电力体制改革对发电投资决策的影响
• 2.2 文献综述
• 2.2.1 不确定性及其建模
• 2.2.2 市场竞争及其建模
• 2.3 基本评价与本文的努力方向
• 第三章 电源项目的投资决策－实物期权模型
• 3.1 电源项目投资的多重不确定性及其数学建模
• 3.1.1 竞争条件下电源项目投资面临的不确定性及其风险
• 3.1.2 电价不确定性及其数学表达
• 3.1.3 容量利用率不确定性及其数学表达
• 3.2 问题的描述与数学模型
• 3.3 用RiskOptimizer进行随机仿真和寻优
• 3.4 数值算例及模型分析
• 3.4.1 电价不确定性的影响
• 3.4.2 容量利用率不确定性的影响
• 3.5 本章小结
• 第四章 产业层面的发电投资决策－两阶段博弈模型
• 4.1 “投资＋价格”博弈
• 4.1.1 博弈过程与基本假设
• 4.1.2 批发电力市场完全竞争
• 4.1.3 批发电力市场不完全竞争――双寡头博弈模型与讨论
• 4.2 “投资＋生产”博弈
• 4.2.1 博弈过程与基本假定
• 4.2.2 信息结构及模型建立
• 4.2.3 模型求解与讨论
• 4.3 本章小结
• 第五章 产业层面的发电投资决策―多阶段随机动态博弈模型
• 5.1 问题的描述与基本假设
• 5.1.1 问题的描述
• 5.1.2 基本函数与变量假设
• 5.1.3 随机动态博弈及其应用合意性
• 5.2 模型建立
• 5.2.1 发电产出博弈
• 5.2.2 发电投资博弈
• 5.2.3 多阶段“投资＋生产”博弈
• 5.3 S－Adapted均衡及其性质
• 5.4 随机逼近算法
• 5.5 算例求解与模型分析
• 5.5.1 市场竞争的影响
• 5.5.2 需求不确定程度的影响
• 5.6 本章小结
• 第六章 多阶段发电投资博弈模型的应用研究
• 6.1 江苏电力市场与发电投资市场情况
• 6.1.1 电力需求与发电装机情况
• 6.1.2 电力供应企业概况
• 6.1.3 江苏电力系统与市场的基本特点
• 6.2 国家电力体制改革与江苏发电投资市场竞争
• 6.2.1 我国电力工业改革及全国发电侧电力市场情况
• 6.2.2 江苏发电侧电力市场竞争态势及市场结构分析
• 6.3 基本参数的分析及确定
• 6.3.1 市场竞争者相关数据分析及确定
• 6.3.2 电能逆需求函数相关参数确定
• 6.3.3 发电成本函数分析确定
• 6.3.4 投资成本函数分析确定
• 6.4 江苏电力市场发电投资随机动态博弈模型及求解
• 6.4.1 应用模型的建立
• 6.4.2 模型的解
• 6.5 关于解的讨论
• 6.5.1 关于各投资者投资策略的讨论――基于投资者的视角
• 6.5.2 关于市场总新增发电容量的讨论――基于政府电力规划部门的视角
• 第七章 结论与展望
• 7.1 研究结论
• 7.2 研究展望
• 参考文献
• 附录
• 附录A 用Riskoptimizer进行仿真优化的流程图
• 附录B 定理4.2 的证明－－多种技术类型假设下双寡头投资博弈的均衡条件
• 附录C 引理4.1 的证明
• 附录D 定理4.3 的证明
• 附录E 2004－2015 年江苏电力需求增长率变动的随机事件树
• 读博期间发表的论文与取得的学术研究成果清单
• 致谢