基于复合实物期权的燃煤电厂碳捕获与储存投资决策研究

碳捕获与储存（CCS）作为国际社会应对气候挑战的重要选择具有多期性和不确定性。考虑CCS投资决策的阶段性特点,建立燃煤电厂CCS投资的两阶段复合实物期权决策框架。在分析CCS投资过程中示范和商业化运营2个阶段中期权选择的相互影响并考虑碳交易价格、燃料价格、投资成本等不确定因素的基础上,运用复合期权二叉树模型对考虑不确定性问题的项目投资价值进行了评估,并通过算例分析了该模型在CCS投资决策中的应用,得出了不同政策补贴条件下碳交易价格的投资临界值,为燃煤电厂CCS投资决策提供了理论依据。     

不同商业模式下燃煤电厂CCUS投资决策研究

准确测算碳捕集、利用与封存（CCUS）的投资价值和投资时机是燃煤电厂CCUS投资决策的关键。针对以往研究仅仅关注一体化模式下CCUS投资决策这一不足,基于实物期权理论,考虑碳价格不确定性及CCUS投资成本递减情况下CCUS投资的期权价值,从燃煤电厂视角建立了一体化模式和合资模式下CCUS的投资决策模型,并通过模型求解得到不同模式下燃煤电厂CCUS投资的期权价值和投资时机。基于此模型,进一步通过算例分析了额外电力配额、电价补贴、投资补贴等不同政策激励及碳价波动对CCUS投资决策的影响,并在此基础上提出了相关政策建议。     

基于实物期权的CCS投资激励研究

基于实物期权理论,在碳交易机制下,考虑碳交易价格的不确定性,构建模型分析不同政策激励情景下CCS(Carbon Capture and Storage)投资的最优执行条件,并从预期执行时间的角度得到电价补贴、投资补贴、税收减免等不同激励的最优值。实证分析发现上述激励均有助于促进CCS投资,但电价补贴相对于其他激励对CCS投资预期执行时间的影响更为显著,因此进一步分析了市场因素、技术因素对最优电价补贴的影响。相关结论可为CCS投资激励提供政策借鉴。     

计及排污权交易和多种不确定性的发电投资决策

排污权交易实行后,增加了发电投资的不确定性,传统的净现值分析法已经无法满足投资决策的需要。文中采用广义自回归条件异方差模型描述电价、燃煤价格、天然气价格、CO2排污权价格和碳捕集与封存(CCS)处理价格,根据实物期权理论,将多种不确定性因素综合,建立了实物期权模型,分析了发电投资者在面临电价、燃料价格、排污权价格、政策变动、CCS技术发展等不确定性时,如何选择投资于传统的燃煤发电、联合循环燃气轮机(CCGT)机组还是风电、核电等新能源机组。最后,采用蒙特卡洛模拟法确定各种选择的项目价值和投资时间,验证了模型的有效性。     

碳交易机制下风电项目投资决策研究

研究碳交易机制对风电项目投资决策的影响,不仅有助于风电项目投资的科学决策,而且对于国家宏观政策的调整具有重要意义。考虑碳交易价格、市场电价等不确定因素,构造风电项目投资的四叉树期权模型,分析碳交易价格及碳价格波动率对风电项目投资价值的影响。算例分析表明:在处理不确定性时,实物期权方法优于传统的净现值法;碳价格不确定性显著增加了风电项目的投资价值,然而,当前的碳交易市场不足以单独支撑风电投资;碳交易和电力市场的有效组合将显著促进风电投资。上述结论对风电项目投资提供了理论依据和决策参考。     

考虑电价补贴政策的风电投资决策模型与分析

风电项目初始投资规模大,上网电价水平高,风电的高速发展需要政府相关财税政策的支持。首先,假设上网电价与单位容量投资成本波动服从几何布朗运动;其次,基于实物期权理论,在上网电价与单位容量投资成本不确定的情形下,考虑存在风电电价补贴,建立了风电项目投资决策模型,以确定风电项目的最优投资时机。该模型考虑了风电电价补贴水平、风电电价补贴有效期、上网电价波动率、单位容量投资成本波动率等投资决策因素。算例结果表明该模型可为风电项目投资者选择合适的投资时机提供决策参考,还可作为政策制定者制定合理的投资促进政策提供量化分析工具。     

基于实物期权的电网公司碳资产价值评估

在全国性碳交易市场逐步构建下,电网公司作为碳交易市场主要参与者,如何进行碳资产价值评估是电网公司面临的问题之一。首先对电网公司碳资产类型及核算方法进行了梳理;然后对碳资产实物期权特性进行分析,同时引入实物期权方法,并针对电网公司获取碳资产的不同途径构建估值模型。最后,通过实例分析得出,目前电网公司通过购买碳配额获得碳资产的期权价值最大,市场价格是影响碳资产期权价值的重要因素。在市场构建初期,采用购买碳配额的履约方式对于电网公司而言更为经济。     

实物期权在海上风电投资决策中的应用

本文根据海上风电项目的特点,将实物期权方法应用到其投资决策中,建立了基于实物期权的投资决策基本框架。分析了不同实物期权类型,建立了基于布莱克-舒克思模型的延迟实物期权定价模型和基于二叉树的成长实物期权定价模型。案例分析表明,实物期权方法可以避免决策失误,选择有价值的优质项目,为海上风电项目的投资决策者提供新的投资决策思路。     

基于Black——Scholes实物期权定价模型的发电商投资决策分析

从电源投资建设项目的特点出发,结合电源建设投资的期权特性,得出了与Black--Scholes期权定价模型相对应的电源建设投资实物期权内容.通过建立基于Black-Scholes实物期权定价模型,并将其运用到电源建设投资决策中,避免了传统的电源投资决策方法依赖项目净现值等缺点.通过算例对电源建设投资项目的期权进行了估价,表明将实物期权理论应用到电源建设投资决策中是可行的.     

基于实物期权理论的碳捕集系统最佳投资时机决策模型

为了改善发电厂碳捕集系统投资价值评估的适应性和可靠性,结合碳捕集系统风险投资的期权特征,基于实物期权理论提出了碳捕集系统最佳投资时机决策数学模型。在考虑了系统投资决策的不可逆性和可延迟性以及碳价和碳减排成本的不确定性的基础上,得出了投资时机临界值和开发发电厂碳捕集系统的最优投资策略。数值算例分析表明,该模型合理地评估了风险投资的机会成本,最大限度地挖掘了系统的潜在价值。与传统净现值评估方法进行对比,该方法克服了净现值法低估风险价值的缺陷,有效地指导了碳捕集系统风险投资时机的选择,而不是做出立即投资或者是选择不开发的简单决策。该模型为发电厂碳捕集系统的投资提供了量化分析的数学工具和科学的参考依据。     

基于实物期权理论的风电投资决策

与传统的能源发电投资相比,风电投资具有更大的投资风险.在目前的技术水平下,风电的大力发展离不开国家的政策扶持.无论对风电投资者而言,还是对风电投资政策制定者而言,均迫切需要一个可将风险量化的投资辅助决策工具.基于实物期权理论,文中建立了适用于中国风电投资环境的风电项目投资决策模型.该模型考虑了风电上网电价的不确定性、风电场投资及运行成本、投资政策、投资时机等因素.算例分析表明该模型可为投资者选择合适的投资时机提供决策参考,另外还可作为政策制定者制定合理投资政策的量化分析工具.     

A basic study of optimal investment of power sources considering environmental measures: Economic evaluation of CCS through a real options approach

This paper proposes a novel method based on real options theory for economic evaluation of the replacement of an old coal‐fired thermal power plant (COAL) with a coal‐fired thermal power plant that includes a CCS (carbon dioxide capture and storage) unit. We calculate the real option value (ROV) of CCS as the value of an American call option with dividend, treating the increased carbon cost of COAL due to the delay of replacement as opportunity cost. The appropriate construction time of a CCS unit is evaluated by binominal decision tree analysis for option exercise. We calculate the change of project ROV and the appropriate construction time according to the difference in carbon emission benchmarks and the variation of the maintenance cost of COAL. The effect of power station lifetime is also analyzed. We conclude that flexibility in the timing of decision making increases the value of a project. We also found that CCS is an economically justifiable technology option under forthcoming restrictions on carbon emissions. © 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(3): 9–17, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21065     

Carbon capture: Prospects and policy agenda for CO2-neutral power generation

By mid-century, global mean temperature increase from pre-industrial levels must remain below 1.5 °C to resist the forces of climate chaos. Recent studies emphasize the central role that the electricity system must play in achieving 100 % carbon-free generation, particularly through greater reliance on zero-carbon, firm output. Major firm power options that emit little or no carbon include hydro, nuclear, geothermal, and carbon capture and storage (CCS). This article examines the status of CCS, now applied at coal-fired power plants and under consideration at natural gas plants in North America and certain European nations. We identify key developments: (i) CCS can eliminate and permanently store virtually all fossil-fired CO₂ emissions from power plants; (ii) following targeted policies, doing so would be cost-competitive with other strategies to generate zero-carbon, firm electricity; and (iii) combining aggressive upstream greenhouse gas emissions mitigation with near-100 % carbon capture at the power plant can create significant benefits on par with the lifecycle emissions of other renewable and clean generation resources. Finally, we examine the policy pathways, infrastructure, and jurisdictions central to CCS expansion—particularly in the U.S. and its subdivisions. Also discussed is the critical need to export CCS technology to all parts of the globe, especially areas like China and Southeast Asia that are likely to depend on fossil electricity for decades.     

Operating flexibility at power plants: A market valuation

This paper addresses the valuation of an operating coal-fired power plant and a natural gas power plant when they operate as base load, independently of margins, and when the plant is cycling, running only when the electricity price is higher than the variable costs (fuel, emissions and variable O&M). Three sources of risk are considered: electricity prices, the fuel used and carbon allowances.Parameters are calibrated with market data and well-known valuation techniques such as contingent claim analysis are used. The results show the importance of operating flexibility in the appraisal of power plants as a result of price volatility. The effect of setting an increasing floor for emission allowance prices is also analysed. The model used is a general one which includes the existence of correlations also obtained via market trading prices.     

带储热的太阳能光煤互补示范电站运行模式研究

太阳能光煤互补电站将太阳能热电站与常规燃煤电站相结合,可以实现太阳能规模化、产业化应用。光煤互补电站由于省去了太阳能直接热发电站中必备的汽轮机、发电机系统,克服了太阳能直接热发电站具有的投资高、负荷不稳定等劣势,使得太阳能热量在常规燃煤火电热力系统中以补充的方式发挥作用,同时依靠火电热力系统的强大热源,规避了太阳能直接热发电系统频繁起停等可能引起运行稳定、安全的不足。基于所建立的太阳能光煤互补示范电站分析模型,研究配建储能系统的示范电站在典型气象条件与负荷工况下,电站光场与储能部分运行模式,并定量分析系统调节阀门组的流量分配特性,为实际电站运行规程确定及运行优化研究提供参考。     

碳排放及燃煤约束下的电源规划及其效益评价

优化电源规划是应对电力系统"碳锁定"效应,促进电力系统减少碳排放的重要举措。考虑到国内以煤炭为主的能源结构,有必要分析碳排放及燃煤约束对电源规划的影响。在分析碳捕集电厂运行特性的基础上,建立了考虑碳排放及燃煤约束的低碳电源规划模型,并在模型中采用典型日的运行校验系统是否具备足够的调峰能力。基于国内典型地区电力系统,对不同碳排放总量约束、不同可再生能源发展场景及不同煤炭资源供应约束下的常规火电及碳捕集电厂的扩展规划进行了优化分析,分析结论表明碳捕集电厂可以充分适应电力系统的碳减排目标,满足新能源大规模发展的调峰需求。     

基于碳排放流理论的电力系统源-荷协调低碳优化调度

在低碳电力的背景下,需求侧资源逐渐参与电力系统调度,为降低电力系统碳排放提供了新思路。建立了一种考虑碳排放流理论和以碳价为价格信号的需求响应电力系统两阶段低碳优化调度模型。首先,以电力系统经济调度为一阶段优化模型。其次,基于Shapley值碳责任分摊方法,计算出各负荷侧碳责任合理范围并由此提出阶梯碳价定制方法,然后基于碳排放流理论计算出负荷侧碳排放责任情况及碳排放成本。再次,构建以碳价为信号的需求响应低碳优化调度为二阶段优化模型,利用负荷侧调节能力降低总碳排放量,从而降低负荷侧碳排放成本。最后,基于改进的PJM-5节点系统分别对全火电机组场景和含风电机组场景进行算例分析,通过仿真算例对不同场景下系统的碳排放量以及碳排放成本进行了分析。同时,在IEEE-118节点系统中进行验证,结果表明所提出模型合理计算了碳排放责任,有效降低了系统碳排放量,验证了所提模型的合理性和可行性。     

不同新能源渗透率下燃煤机组行为策略分析

在不同新能源渗透率下,构建内嵌非合作与合作的主从博弈模型,从系统角度探讨了燃煤发电机组行为决策对机组经济性和碳排放的影响.该模型充分考虑了煤电机组的技术特性,以准确核算不同运行工况下燃煤机组碳排放量.算例结果表明:在新能源低渗透率条件下,发电机组之间的合作策略能够同时兼顾系统的经济效益与环境效益;随着新能源渗透率的提高...     

基于系统动力学的碳标签产品市场均衡策略

随着新型电力系统逐渐向为低碳化、高效化和智能化转型,发电和用电市场正在整合为统一的能源市场。为解决碳标签产品市场普及率低、交易市场活性不高的问题,提出基于系统动力学的碳标签产品市场均衡策略。首先,采用基于系统动力学的Stackelberg博弈模型,结合环境效用补贴机制,以买卖双方利益最大化为目标。其次,通过模拟分析和Vensim软件的支持,设计了碳标签产品消费市场存量流量图,考察环境效用、需求度、政府补贴和产品价格等因素对博弈结果的影响。然后,通过理解环境效用、需求度、政府补贴和产品价格等因素对博弈结果的影响,制定有效的策略来促进碳标签产品的普及和市场活性,为碳标签产品市场发展提供了重要的支持和决策依据。最后,根据系统动力学模型仿真结果显示,该模型能够清晰定位消费者对产品的购买偏好,并揭示出售商自主更新碳减排技术的关键影响因素,为研究碳标签产品市场的动态变化提供了新的思路。