韓仁德
(國華能源投資有限公司,北京 100007)
2005年以來,隨著風(fēng)力發(fā)電機(jī)組技術(shù)進(jìn)步,風(fēng)力發(fā)電項目在中國國內(nèi)取得快速、規(guī)模化發(fā)展,成為日益枯竭的傳統(tǒng)化石能源的重要補充,擔(dān)當(dāng)著可再生能源最重的角色。風(fēng)力發(fā)電的基本原理是通過風(fēng)力發(fā)電機(jī)組吸收自然界風(fēng)力資源,并將其轉(zhuǎn)化機(jī)械能、電能,可見,風(fēng)電項目投資是一種典型自然資源項目的開發(fā),具有投資額大、不可逆性,投資回收周期長,未來收益不確性大等特點,從而導(dǎo)致對其投資價值的評價變得越來越來困難。目前,風(fēng)電項目評價中一般采取傳統(tǒng)的項目投資評價與決策方法——現(xiàn)金流貼現(xiàn)(DCF)方法,即依據(jù)《建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)(第3版)》建立財務(wù)評價模型,計算出項目凈現(xiàn)值(NPV)、內(nèi)部收益率(IRR)、投資回收期(PP)等指標(biāo),并以此作為投資決策的依據(jù)。盡管DCF分析方法考慮了資本的時間價值,但是其所蘊含基本前提條件(未來現(xiàn)金流的確定性、投資的可逆性、決策剛性以及將“不確性”(Uncertainty)視同為“風(fēng)險”(Risk)與現(xiàn)實中的投資機(jī)會特性不相吻合,決定了DCF分析方法忽視了投資的不可逆性和沉沒成本,無法量化投資機(jī)會的延遲性價值以及無法量化投資機(jī)會的不確定性價值,即項目投資機(jī)會中戰(zhàn)略經(jīng)營的柔性價值。正是由于傳統(tǒng)投資決策方法在實踐運用存在的缺陷,Myers(1977年)最早將這種不可逆的項目投資機(jī)會稱為“實物期權(quán)”(Real Option),從此引發(fā)了實物期權(quán)投資決策方法的廣泛討論[1]。早期的實物期權(quán)研究便多以自然資源開發(fā)投資為應(yīng)用背景,Brennan和Schwartz(1985年)首先將實物期權(quán)方法應(yīng)用于自然資源投資評價中,使用期權(quán)的方法定義了礦石挖掘項目最優(yōu)化戰(zhàn)略[2]。Trigeorgis、Lenos和 Mason(1987 年)借鑒決策樹分析模式,進(jìn)一步將離散時間型實物期權(quán)分析框架應(yīng)用于石油開發(fā)項目中[3]。國內(nèi)學(xué)者王文平和楊洪平(2008年)分析了風(fēng)力發(fā)電項目投資的特點,提出了在風(fēng)力發(fā)電項目投資決策中引入實物期權(quán)的基本思路,并結(jié)合具體事例運用期權(quán)定價模型B-S(Black-Scholes)公式進(jìn)行計算。劉敏和吳復(fù)立(2009年)在對國內(nèi)風(fēng)電投資環(huán)境進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上,運用實物期權(quán)方法建立了考慮決策靈活性的風(fēng)電項目評估模型,考慮了風(fēng)機(jī)上網(wǎng)電價的不確定性、風(fēng)電場投資及運行成本、投資政策以及投資時機(jī)等因素的影響[4]。朱磊等(2010年)運用期權(quán)博弈的思想,針對國內(nèi)風(fēng)電特許權(quán)經(jīng)營機(jī)制,在考慮引入碳排放交易機(jī)制情況下,通過建立模型討論風(fēng)電投資競價機(jī)制對投資者的競價產(chǎn)生的影響、以及投資者如何確定自己的最優(yōu)投標(biāo)價格。以上這些學(xué)者關(guān)于風(fēng)電項目投資決策中實物期權(quán)研究,主要集中于風(fēng)電項目投資機(jī)會中單個實物期權(quán)的模型和應(yīng)用研究,而現(xiàn)實中風(fēng)電項目開發(fā)具有多階段性、多期性以及可利用的資源(風(fēng)資源和電網(wǎng)資源)唯一性和占優(yōu)性等特點,決定了風(fēng)電項目投資機(jī)會包含了多個期權(quán)(即復(fù)合實物期權(quán)),各個期權(quán)相互關(guān)聯(lián)的,而且項目投資機(jī)會的價值不能等于各個期權(quán)價值的簡單相加[5]。本文將從風(fēng)電項目分期投資開發(fā)中復(fù)合實物期權(quán)特性分析著手,結(jié)合具體風(fēng)電項目計算實例,運用復(fù)合實物期權(quán)二叉樹定價模型進(jìn)行計算,并同傳統(tǒng)的DCF方法進(jìn)行投資決策比較分析。
隨著實物期權(quán)方法深入的探討及項目投資評價與決策的實際發(fā)展,Myers(1987 年)、Mason&Merton(1985年)、Trigeorgis&Mason(1987年)、Trigeorgis(1988年)逐漸發(fā)現(xiàn)蘊含在投資項目中的經(jīng)營靈活性和戰(zhàn)略價值實際上大多數(shù)是以多個實物期權(quán)或?qū)嵨锲跈?quán)組合的價值體現(xiàn)的[6]。Pennings&Lint(2000年)研究了存在于同一個投資項目中多個實物期權(quán)的相互作用,強調(diào)在同一個投資項目中的多個實物期權(quán)不能被單獨估值[7]。Rainer Brosch(2001年)在研究實物期權(quán)組合特性的基礎(chǔ)上,對實物期權(quán)之間的復(fù)合關(guān)系進(jìn)行了定義和分類[8]。國內(nèi)學(xué)者樊宏社(2006年)對復(fù)合實物期權(quán)進(jìn)行了分類,并建立了相應(yīng)的定價模型;扈文秀等(2007年)對具有多個標(biāo)的變量和多個不確定性來源的因果復(fù)合實物期權(quán)的定價方法和模型進(jìn)行了探討[9]。
結(jié)合國內(nèi)外學(xué)者相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),對于多個實物期權(quán)的投資項目,后一個期權(quán)是在前一個期權(quán)的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的;各個期權(quán)均是相關(guān)的,后續(xù)期權(quán)的存在會有效地提高前面期權(quán)標(biāo)的資產(chǎn)價值,另外,前面一個實物期權(quán)的執(zhí)行可能會改變標(biāo)的資產(chǎn)(如擴(kuò)展或收縮),從而改變后續(xù)期權(quán)的價值,其價值構(gòu)成了一個相互影響的價值鏈。由于存在這樣的因果關(guān)系,也就不能對各個期權(quán)進(jìn)行獨立的評估和價值簡單的相加,而應(yīng)把它們看作一個復(fù)合期權(quán),即期權(quán)的期權(quán)[10-11]。
風(fēng)電項目投資除了具有一般自然資源項目開發(fā)投資額大、不可逆性,投資回收周期長,未來收益不確定性大,還具有以下特點。
1)多階段性。一個獨立的風(fēng)電項目投資一般要經(jīng)歷風(fēng)資源現(xiàn)場勘測、初步選址與風(fēng)資源評估、可行性研究、項目建設(shè)和生產(chǎn)運營等多個階段。風(fēng)電項目投資決策每一階段的信息均是不完全的和不對稱的,是一個有序漸進(jìn)的決策過程,決定了每一個階段隱含有不同的選擇的權(quán)利即期權(quán),例如,在風(fēng)資源現(xiàn)場勘測、初步選址與風(fēng)資源評估、可行性研究等階段具有放棄期權(quán)、延遲期權(quán),在項目建設(shè)階段和生產(chǎn)運營等階段具有延遲期權(quán)和擴(kuò)展期權(quán)。
2)多期性。根據(jù)項目所在地政府發(fā)展規(guī)劃和電網(wǎng)接入系統(tǒng)容量大小與建設(shè)情況,以及國內(nèi)風(fēng)電項目審批權(quán)限(裝機(jī)容量5萬kW由地方政府核準(zhǔn)審批),國內(nèi)風(fēng)電項目一般分期有序滾動開發(fā),這樣為項目投資者賦予了項目擴(kuò)張的權(quán)利即擴(kuò)展期權(quán)。
3)占優(yōu)性。眾所周知,地球上可供開發(fā)的風(fēng)力資源和電網(wǎng)可以接納的風(fēng)電容量均是有限的,對于在一定時間(2~3a內(nèi))范圍內(nèi)某個特定區(qū)域可供開發(fā)風(fēng)電項目也是有限的。所以首期項目投資開發(fā)決策具有較強的市場先發(fā)效應(yīng)即占優(yōu)性,搶先占領(lǐng)該區(qū)域風(fēng)資源和電網(wǎng)資源,以獲得后續(xù)項目分期滾動開發(fā)的權(quán)利。風(fēng)電項目投資決策的各個時期、各個階段既相互獨立,又具有連續(xù)、相關(guān)性,前期投資的順利實施是后續(xù)階段投資的必要條件,而后續(xù)投資的存在會影響前期投資的價值;在每一階段投資完成之后,投資者都擁有一段時間重新決策是否繼續(xù)投資,若項目運行順利且市場良好就繼續(xù)投資,反之則停止投資以避免損失。由此可見,風(fēng)電項目投資機(jī)會具有較強的復(fù)合實物期權(quán)特性。當(dāng)然,不同的風(fēng)電項目擁有不同種類的復(fù)合實物期權(quán)。
1979年,JohnCox、StephenRoss和MarkRubinstein等學(xué)者提出了利用二叉樹對期權(quán)定價的理論。二叉樹模型根據(jù)標(biāo)的資產(chǎn)價值的波動情況,確定標(biāo)的資產(chǎn)價值在單位時間內(nèi)上漲和下跌的幅度,建立相應(yīng)的標(biāo)的資產(chǎn)變化樹形圖,最后通過樹形圖倒推,計算期權(quán)c的價值。如圖1所示,在二叉樹模型中,標(biāo)的資產(chǎn)價值S的運動是離散的,假定在每一個時間間隔△t后資產(chǎn)價格只有2種運動的可能,資產(chǎn)的價值要么以概率p上漲到Su,要么以概率1-p下降到Sd。時間為2△t后,資產(chǎn)價格就有3種可能:Su2、Sud、Sd2,同理可以推出n個△t后的資產(chǎn)價格[12]。
圖1 標(biāo)的資產(chǎn)價值變化兩期二叉樹樹形圖Fig.1 Binomial tree of underlying asset value change for two stages
對于二叉樹模型,首先要預(yù)測或確定標(biāo)的資產(chǎn)價值的波動率σ(是對標(biāo)的資產(chǎn)投資回報率的變化程度的度量。從統(tǒng)計角度看,它是以復(fù)利計算的標(biāo)的資產(chǎn)投資回報率的標(biāo)準(zhǔn)差。對于某一特定標(biāo)的資產(chǎn)(如股票)來說,其價值在未來時間的波動率是未知的。為了便于開展相關(guān)研究工作,一般情況下通過對標(biāo)的資產(chǎn)價值在過去特定時間范圍的波動率即歷史波動率進(jìn)行研究,來預(yù)測和確定其未來波動率)和時間間隔△t以及無風(fēng)險利率r,根據(jù)風(fēng)險中性定價原理和二叉樹定價方法,可以通過式(1)、式(2)、式(3)確定上漲幅度u、下跌幅度d和概率p等值。
假設(shè)每階段實物期權(quán)所產(chǎn)生的增量現(xiàn)金流價值Vi(i=1,2,3)的變化規(guī)律如圖2所示[13]。
圖2 項目各階段增量價值變化圖Fig.2 Changes in the increased value of project at different stages
其中ti(i=0,1,2,3) 為投資決策結(jié)點;I(ii=1,2,3)為第i階段執(zhí)行價格(現(xiàn)實投資機(jī)會中,第i階段執(zhí)行價格Ii,即在第i階段需向項目投入的資金Ii?!皥?zhí)行價格”是從期權(quán)的角度進(jìn)行描述的“,投資”是從現(xiàn)實投資實踐操作的角度進(jìn)行描述的。本文后續(xù)描述為“投資”);V(ii=1,2,3)為第i階段增量現(xiàn)金流現(xiàn)值(折算點為第i階段初而非項目起始點t0);c(ii=1,2,3)為第i階段實物期權(quán)價值;V+i為Vi以風(fēng)險中性概率pi變成值Viu(i即V+i);V-i為以風(fēng)險中性概率1-pi變成值Vid(i即V-i)(i=1,2,3);各階段實物期權(quán)所產(chǎn)生增量收益價值的波動率為σi(i=1,2,3),無風(fēng)險利率為 r。
結(jié)合項目各階段增量價值變化圖(見圖2),先求解第3個實物期權(quán)c3的價值:由于在t3時刻投資I3將產(chǎn)生現(xiàn)金流入增量價值V3,因此,c3的標(biāo)的資產(chǎn)價值為V3。從而在c3的有效期[t2,t3]內(nèi),V3將以概率p3變?yōu)?,或者以概?-p3變?yōu)?,所以根?jù)二叉樹的定價方法和風(fēng)險中性的定價原理,可以得出在第三階段的期初t2時刻的c2價值為
再求解第二個復(fù)合實物期權(quán)c2的價值:由于在t2時刻投資I2將產(chǎn)生現(xiàn)金流入增量價值V2和實物期權(quán)c3,因此,c2的標(biāo)的資產(chǎn)價值為V2和實物期權(quán)c2價值的總和。在c2的有效期[t1,t2]內(nèi),由于價值V3還沒有產(chǎn)生,因此不發(fā)生隨機(jī)波動,而V2將以概率p2變?yōu)?,或者以概?-p2變?yōu)?,所以根?jù)二叉樹的定價方法和風(fēng)險中性的定價原理,可以得出在第二階段的期初t1時刻的c2價值為
最后求解第一個復(fù)合實物期權(quán)c1的價值:由于在t1時刻投資I1將產(chǎn)生現(xiàn)金流入增量價值V1和實物期權(quán)c2,因此c1的標(biāo)的資產(chǎn)價值為V1和實物期權(quán)c2價值的總和。在c1的有效期[t0,t1]內(nèi),由于價值V2還沒有產(chǎn)生,因此它不發(fā)生隨機(jī)波動,而V1將以概率p1變?yōu)閂+1,或者以概率1-p1變?yōu)閂-1,所以根據(jù)二叉樹的定價方法和風(fēng)險中性的定價原理,可以得出在第一階段的期初t0時刻的c1價值為
某風(fēng)電開發(fā)商在中國南方某地經(jīng)過1 a測風(fēng),年平均風(fēng)速5.7 m/s(70 m),按照目前國內(nèi)滿足該地區(qū)低風(fēng)速區(qū)域運行要求的風(fēng)機(jī)推算,年平均等效滿負(fù)荷發(fā)電小時數(shù)1 900 h,上網(wǎng)標(biāo)桿電價0.61元/kW·h。項目具體情況如下。
1)該地區(qū)規(guī)劃總?cè)萘靠蛇_(dá)15萬kW。根據(jù)當(dāng)?shù)匕l(fā)展總體規(guī)劃要求,以及出于保護(hù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的目的,要求項目開發(fā)商分三期(每期4.95萬kW)有序滾動開發(fā),只有上一期項目投資建設(shè)運行方可進(jìn)行下一期項目開發(fā)。
2)一期項目預(yù)計總投資43 065萬元(單位kW投資8 700萬元),二期、三期項目預(yù)計總投資均為41 580萬元(單位kW投資8 400萬元)。
3)每期項目建設(shè)時間為1 a。
根據(jù)《建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)》相應(yīng)要求,按照目前央行貸款利率水平,結(jié)合國內(nèi)風(fēng)電項目運行情況,建設(shè)項目EXCEL財務(wù)評價模型,推測各期項目年度現(xiàn)金流如表1、表2所示;按照一般情況下建設(shè)項目投資回報率8%進(jìn)行獨立折現(xiàn)計算,得出一期項目凈現(xiàn)值NPV1=-1 441萬元,NPV小于0,依此得出結(jié)論:項目經(jīng)濟(jì)上不可行,不能進(jìn)一步向本項目投資。
根據(jù)本項目描述可以看出,只有執(zhí)行了一期項目投資期權(quán),方可獲得二期項目投資期權(quán);只有執(zhí)行了二期項目投資期權(quán),方可進(jìn)行三期項目投資,這是一個典型三階段復(fù)合實物期權(quán)。所以,一期項目的投資價值,不僅僅包括一期項目的產(chǎn)生收益現(xiàn)值即NPV,還包括其擁有復(fù)合實物期權(quán)價值c1。
表1 一期項目現(xiàn)金流量表Tab.1 The cash flow statement of the project(Phase 1)
表2 二期(或三期)項目現(xiàn)金流量表Tab.2 The cash flow statement of the project(Phase 2 or Phase 3)
各項參數(shù)確定如下。
1)時間步長。每期投資期權(quán)時間間隔Δt=1 a。
2)年度波動率。在目前上網(wǎng)電價既定以及生產(chǎn)成本相對穩(wěn)定的情況下,風(fēng)電項目未來收益最大的不確定性是由于風(fēng)資源不穩(wěn)定性造成。根據(jù)對該地區(qū)近年風(fēng)資源數(shù)據(jù)研究,年度波動率大約在15%左右,由此我們對每期項目的增量收益現(xiàn)值年度波動率取15%(即σ=15%)。為了便于研究,假定各期項目增量收益現(xiàn)值波動率相同。
3)無風(fēng)險利率。根據(jù)央行5 a期以上存款利率為5.5%,結(jié)合風(fēng)電項目投資回收期長的特性,無風(fēng)險利率取5.5%(即r=5.5%)。這樣,根據(jù)式(1)、式(2)、式(3),可以計算出上漲幅度 u=1.16、下跌幅度d=0.86和概率p=65.03%。因時間步長Δt、年度波動率σ、無風(fēng)險利率r等在各期項目取值相同,所以上漲幅度u、下跌幅度d和概率p也對應(yīng)相同[14-16]。
運用連續(xù)復(fù)利方法(連續(xù)復(fù)利法是指時時刻刻都在計息。此處運用連續(xù)復(fù)利是為了同二叉樹模型中風(fēng)險中性定價原理和二叉樹定價方法假設(shè)條件相一致。連續(xù)復(fù)利計算公式為:F=Pert,其中F為終值;P為本金;r為利率;t為時間長度。)進(jìn)行折現(xiàn),根據(jù)各項目現(xiàn)金流量表可以計算出一期項目增量收益現(xiàn)值V1=47 255萬元、二期項目增量收益現(xiàn)值V2=47 318萬元、三期增量收益現(xiàn)值V3=8 190萬元。各期項目增量收益現(xiàn)值表如表3、表4所示。
表4 二期(或三期)項目增量收益現(xiàn)值表Tab.4 Incremental income present value of the project(Phase 2 or Phase 3)
最后,根據(jù)式(4)、式(5)、式(6),運用逆推方法可以計算出三期項目投資期權(quán)c3=8 190萬元、二期項目投資期權(quán)c2=1 549萬元、一期項目投資期權(quán)c1=21 241萬元。
從實物期權(quán)的觀點來看,1個項目的的投資價值包括2個部分:
1)投資項目固有的內(nèi)在價值,也就是DCF法得出的項目凈現(xiàn)值NPV;
2)由項目的期權(quán)特性產(chǎn)生的期權(quán)價值c[16]。所以,一期的項目總價值為
TV=NPV1+c1=-1 411+21 241=19 830萬元>0,項目經(jīng)濟(jì)上可行。
本文從風(fēng)電項目分期投資開發(fā)中復(fù)合實物期權(quán)特性分析著手,結(jié)合具體風(fēng)電項目實例,運用復(fù)合實物期權(quán)二叉樹定價模型進(jìn)行計算其投資價值,并同傳統(tǒng)的DCF方法進(jìn)行投資決策分析、比較??梢钥闯觯瑥?fù)合實物期權(quán)二叉樹分析方法能夠有效評估項目靈活性的價值,為經(jīng)營靈活性和戰(zhàn)略適應(yīng)性進(jìn)行定價。該方法以清晰、直觀、概念化分析手段和定量分析手段相結(jié)合,研究來自于積極管理和戰(zhàn)略上相互作用而產(chǎn)生的期權(quán)的價值,保留了傳統(tǒng)決策分析方法的內(nèi)核,修正了傳統(tǒng)方法忽略的戰(zhàn)略經(jīng)營柔性價值缺陷。誠然,復(fù)合實物期權(quán)二叉樹定價模型相關(guān)假設(shè)條件以及參數(shù)選用須在項目評估實踐中不斷優(yōu)化、完善。
[1]MYERS S C,TURNBULL S M.Capital budgeting and the capital asset pricing model:Good news and bad news[J].The Journal of Finance,1977,32(2):321-333.
[2]BRENNAN M J,SCHWARTZ E S.Evaluation natural resource investments[J].Journal of Business,1985,58(2):135-149.
[3]TRIGEORGIS,LENOS,MASON S P.Valuing managerial flexibility[J].Midland Corporate Finance Journal,1987(5):14-21.
[4] 王文平,楊洪平.實物期權(quán)理論在風(fēng)力發(fā)電項目投資決策中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)與清潔能源,2008,24(8):42-46.WANG Wen-ping,YANG Hong-ping.The application ofreal option on wind power gener ation project[J].Power System and Clean Energy,2008,24(8):42-46(in Chinese).
[5] 朱磊,范英,張曉兵.基于期權(quán)博弈的中國風(fēng)電投資分析[J].數(shù)理統(tǒng)計與管理,2010,29(3):328-335.ZHU Lei,F(xiàn)AN Ying,ZHANG Xiao-bing.A study on China’s wind power investment based on real options and preemption[J].Application of Statistics and Management,2010,29(3):328-335(in Chinese).
[6]廖儉.基于復(fù)合實物期權(quán)的公司流動性定價研究[J].技術(shù)經(jīng)濟(jì)與管理研究,2011(3):102-106.LIAO Jian.A research on pricing corporate liquidity value by compound real options[J].Technological Economic&Management Research,2011(3):102-106(in Chinese).
[7]PENNINGS E,LINI O,MKARET ENTRY.Phased rollout or banadomnent a real options approach[J].European Journal of Operational Researeh,2000(3):125-138.
[8]RAINER BORSCH.Portfoli-aspectsin theoptions management[J].WorkingPaperSeries:Finance&Accounting,2001,66(2):1-22.
[9] 扈文秀,甄士民,樊宏社.因果復(fù)合實物期權(quán)的定價[J].系統(tǒng)工程,2007,25(3):29-37.HU Wen-xiu,ZHEN Shi-min,F(xiàn)AN Hong-she.Pricing of the causal compound real options[J].System Engineering,2007,25(3):29-37(in Chinese).
[10]何沐文,劉金蘭.基于多重復(fù)合實物期權(quán)的資源資源開發(fā)投資評價模型[J].系統(tǒng)工程,2011,29(2):44-49.HE Mu-wen,LIU Jin-lan.A valuation model for investment in natural resource development based on compound real option theory[J].System Engineering,2011,29(2):44-49(in Chinese).
[11]張波.實物期權(quán)二叉樹模型在稠油開發(fā)評價中的應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程,2011,25(11):96-98.ZHANG Bo.Research on application ofrealoption binomial tree into evaluating the development of the thick oil project[J].Oil Geology and Engineering,2011,25(6):96-98(in Chinese).
[12]JOHN C Hull.Options,future and other derivatives[M].Beijing:Prentince Hall,2003(1):174-187.
[13]樊宏社.復(fù)合實物期權(quán)的定價理論和定價模型研究[C].西安:西安理工大學(xué),2005.
[14]朱濤.風(fēng)電接入系統(tǒng)的相關(guān)問題研究綜述[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2009,3(5):58-68.ZHU Tao.Review of some problems related to wind farm integration[J].Souther Power System Technology,2009,3(5):58-68(in Chinese).
[15]高玉潔.風(fēng)電場接入電網(wǎng)后的電能質(zhì)量問題分析[J].南方電網(wǎng)技術(shù),2009,3(4):68-72.GAO Yu-jie.Power quality analysis with the wind farm integrating in power system[J].Souther Power System Technology,2009,3(5):58-68(in Chinese).
[16]DIXIT A K,PINDYCK R S.Investment under uncertainty[M].New Jersey:Princeton University Press,1994.