【摘要】：氣候變化問題既是環(huán)境問題,也是發(fā)展問題,已經成為全人類面臨的共同挑戰(zhàn)。中國電力行業(yè)以煤電為主,占比高達七成,非化石能源電力占比較小。這使得中國電力行業(yè)二氧化碳排放量接近全國排放總量的50%,成為最主要的碳排放源。全球應對氣候變化要求世界各國向低碳轉型,逐步減少碳排放。因此,中國電力行業(yè)作為重要的碳排放源,在低碳轉型中需要扮演先鋒作用。但是,目前中國電力行業(yè)投資決策和風險評估研究還不夠完善。首先,碳排放的外部環(huán)境成本沒有內部化,投資風險評估未考慮碳市場和碳價波動因素,電力投資風險區(qū)域差別無法通過碳排放差異體現出來;同時,低碳電力和高碳電力投資無法體現環(huán)境成本差異性,不利于促進低碳電力發(fā)展。其次,從具體的電力行業(yè)來看,傳統煤電行業(yè)面臨碳減排的挑戰(zhàn),加裝碳捕集與封存(CCS)設備是一種直接有效的碳減排技術。碳市場發(fā)展能夠為煤電行業(yè)加裝CCS設備提供發(fā)展契機。另一方面,碳減排為可再生電力發(fā)展帶來了額外收益,可再生電力的投資價值和投資時機會受到影響。目前這類行業(yè)投資決策研究較少。再次,氣候變化和低碳轉型要求優(yōu)化中國電力結構,降低行業(yè)投資組合風險。這也要求充分考慮碳排放外部成本,重新評估投資風險。碳市場和碳交易的發(fā)展,為中國煤電和可再生電力行業(yè)發(fā)展都帶來了新的挑戰(zhàn)和機遇,將會改變中國電力行業(yè)的整體格局。特別是當前中國電力階段性投資過剩和投資不合理等問題凸顯,客觀上要求電力投資充分考慮碳排放的影響。本文面向國家應對氣候變化重大戰(zhàn)略需求和低碳電力投資決策與風險建模研究國際前沿,圍繞二氧化碳排放對電力行業(yè)投資的影響展開研究。從氣候變化和碳排放交易視角出發(fā),采用傳統凈現值法、實物期權定價、三叉樹模型、投資組合理論和最優(yōu)化理論等理論與方法,構建氣候變化背景下電力行業(yè)投資決策與風險綜合評估模型,將碳價這一外部成本內部化。按照“區(qū)域投資風險評價-行業(yè)投資決策評估-行業(yè)投資組合優(yōu)化”的整體研究思路,本文主要開展了以下創(chuàng)新性工作。(1)針對電力投資區(qū)域風險存在差異性的問題,將全國31個省市地區(qū)作為區(qū)域風險研究目標,將碳交易機制引入發(fā)電技術投資區(qū)域評價模型,保持其它影響因素不變的前提下,重點考量碳價及其波動對煤電、太陽能光伏發(fā)電、風能發(fā)電和生物質能發(fā)電技術投資區(qū)域風險的影響。研究結果表明,不同地區(qū)的碳排放因子等因素不同,導致電力投資成本收益在區(qū)域上呈現顯著差異。結果顯示,河北、河南、山東等11個省市的煤電投資CVIndex?0.5,投資風險相對較小;天津、甘肅、廣東等6個省市煤電投資CVIndex(29)1,風險相對較大。四類發(fā)電技術在31個省市的臨界投資指數具有不同程度的差異性。充分考慮碳價和碳價波動性等不確定性對于電力投資風險的影響十分重要。開展電力投資應選擇投資風險較低的區(qū)域,規(guī)避風險較高的區(qū)域,優(yōu)化中國電力行業(yè)投資的空間布局。(2)針對氣候變化背景下煤電行業(yè)碳減排壓力問題,構建碳價不確定性下的實物期權模型,充分考慮碳價及其波動率的不確定性因素,研究煤粉發(fā)電技術(PC)、循環(huán)流化床發(fā)電技術(CFB)和整體煤氣化聯合循環(huán)發(fā)電技術(IGCC)三種發(fā)電技術加裝碳捕集與封存(CCS)設備的投資價值和投資時機。研究結果表明,三種發(fā)電技術在沒有開展CCS投資時,項目價值差異較小且隨著碳價的升高而逐漸降低。隨著IGCC、CFB和PC三種技術依次先后達到投資臨界拐點,項目價值發(fā)生逆轉,隨著碳價的不斷上升而持續(xù)增加,這緣于碳價波動帶來的期權價值。從投資時機來看,IGCC的臨界投資碳價最低,其次是CFB,PC最高。從投資CCS后的項目價值來看,從高到低依次是IGCC、CFB和PC。因此,從更長的周期來看,煤電投資者投資于只能采用燃燒后捕集CCS技術的PC發(fā)電技術可能是短視的。在碳排放成本不斷提高的情況下,投資IGCC技術和CFB技術更有價值。(3)氣候變化為可再生能源發(fā)展帶來機遇,通過構建包含碳價及其波動率的三叉樹模型,研究在碳交易機制下,太陽能光伏發(fā)電、風能發(fā)電和生物質能發(fā)電三類可再生能源發(fā)電項目投資的凈現值(NPV)、實物期權價值(ROV)以及投資臨界條件。研究結果表明,根據延遲實物期權決策規(guī)則,三類可再生電力項目均執(zhí)行期權延遲投資決策。在有無政府補貼兩種情形下,三種可再生電力項目在第一個決策期的欄桿價格分別為29.82元/噸、29.79元/噸和27.99元/噸,不同決策期的欄桿價格可以確定項目的投資時機。敏感性分析表明碳價波動率與可再生能源發(fā)電項目的欄桿價格呈現正相關的關系,說明碳價波動性增加了企業(yè)投資的期權價值,卻推遲了企業(yè)開展投資的時間。隨著中國碳交易體系的不斷完善,碳價波動會趨于平穩(wěn),從而促進可再生能源發(fā)電行業(yè)投資。(4)目前,中國煤電占比較高,非化石能源電力占比相對較低。為優(yōu)化中國電力投資組合,構建組合優(yōu)化仿真模型,充分考慮電力行業(yè)結構、化石能源價格、碳價及波動率等因素,通過Monte-Carlo模擬,研究目前中國電力行業(yè)不同發(fā)電技術的風險以及組合風險。研究結果表明,煤電占比從目前的75.2%下降至65%,電力投資組合風險可以下降28%,增加可再生電力占比,優(yōu)化中國電力結構可以降低中國電力行業(yè)風險。同時,化石能源價格和碳價波動會影響中國電力行業(yè)風險,化石能源價格和碳價格提高會降低火電占比,提高可再生能源電力占比,從而降低行業(yè)風險。因此,中國應通過各種政策手段鼓勵可再生能源發(fā)電發(fā)展,適當控制和管理火電行業(yè)的發(fā)展。本文從氣候變化和碳排放交易視角出發(fā),按照“區(qū)域投資風險評價-行業(yè)投資決策評估-行業(yè)投資組合優(yōu)化”的整體研究思路,全面衡量電力投資風險、投資時機和優(yōu)化投資組合結構,為中國電力行業(yè)投資決策與優(yōu)化提供數據支持,有利于促進中國煤電和可再生電力的低碳、綠色、可持續(xù)發(fā)展。
【學位授予單位】：北京理工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：F426.61;F406.7
【圖文】：

可圖 1. 1 用于發(fā)電的一次能源結構候變化是一個沒有國界線的全球問題，自 20 世界 70 年代以來，世界求解決這一問題的方法和機制，目前主要包括：建立碳交易機制；展可再生能源；發(fā)展科學技術和先進設備，提高化石能源利用效率；

2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014年份圖 1. 2 中國電力生產和消費趨勢國電力生產和消費總量較大，但人均電力消費量偏低，為 4300kWh，人均生活用電量更少。表 1.1 為世界人均

2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014年份圖 1. 3 中國電力生產結構于非化石電力，煤電具有天然的顯著優(yōu)勢。例如，初始投資費用相對較小，建造周期短；發(fā)電受環(huán)境、氣候等因素的影響較小，只要保證燃料

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本文編號：2797429