动态规划下的光伏发电最优投资时机决策分析

文/段晓斌,晋能清洁能源有限公司

动态规划下的光伏发电最优投资时机决策分析

文/段晓斌,晋能清洁能源有限公司

随着人们环保意识的增强，在追求更高品质的生活的同时，更注重对新型绿色能源的开发利用。因此，作为应用前景潜力广阔、更为清洁安全的太阳能，光伏发电应用投资愈来愈发受各国重视。本文通过分析目前光伏发电产业发展的应用以及问题，探讨在随机性动态规划条件下，不同决策准则下对光伏发电项目投资的最优时机。

动态规划；决策准则；光伏发电

光伏发电企业发展影响光伏发电市场的发展，为进一步研究光伏发电项目投资问题特点，探究解决的方法和途径，光伏发电项目投资潜力巨大，但同时也存在一定的风险。所以，如何规避光伏发电投资的风险是投资商所要考虑的主要问题。本文通过分析当前我国光伏发电产业的现状以及存在的问题，采用随机性理论和动态规划的方法，研究随机性动态规划条件下光伏发电最优投资时机的决策分析。

1 我国光伏发电产业投资现状以及面临的主要问题

太阳能是地球天然的能量来源，是一种绿色环保的可再生能源。实现可持续的科学发展是我国未来的既定发展战略，近期我国北方地区严重的雾霾天气为人们敲响了环境保护的警钟,发展新型清洁能源，改变我国目前严重依赖煤炭的能源结构的行动迫在眉睫。太阳能是解决当前能源短缺问题，实现清洁环保型社会发展的有效途径之一。目前，人类对于太阳能利用主要有以下七大领域：光热利用、光热发电利用、热电直接利用、光电利用、光化利用、光生物利用和光热光电综合利用等。

我国历来关注太阳能应用产业的发展，并在2009年将太阳能开发利用纳入国家重大科技攻关项目。而当前我国太阳能利用主要包括太阳能热能和太阳能光伏发电两大方面。一方面，通过小规模的太阳能光伏发电产业化的示范工程，进行试点研究，取得了丰富的实践经验和数据。另一方面，太阳能热能的利用在普通家庭里面得到了极大的推广，代表产业便是我国庞大的太阳能热水器产业领域。

2 建立光伏发电项目投资时机决策的动态规划模型

2.1 引进先进模型

针对于解决复杂、多阶段问题的决策方法称为动态规划法。动态规划算法通常用于求解具有某种最优性质的问题。将待求解问题分解成若干个子问题，先求解子问题，然后从这些子问题的解得到原问题的解。如果我们能够保存已解决的子问题的答案，而在需要时再找出已求得的答案，这样就可以避免大量的重复计算，节省时间。我们可以用一个表来记录所有已解的子问题的答案。不管该子问题以后是否被用到，只要它被计算过，就将其结果填入表中。简而言之，就是将一个复杂的问题，分解成几个相互联系的阶段性小问题，通过不断的推断递进，寻找解决整个问题的最优方法。

2.2 针对性的建立模型

目前，8%的收益率是光伏行业的普遍标准。就一般情况下而言，投资太阳能光伏发电项目在短期内是亏损的，太阳能发电站一般在建成运营后第十五、六年才能实现自主净盈利。世界各国政府对于本国的光伏发电产业是进行高额的前期财政补贴扶持，各国光伏产业的发展大多依赖政府的补贴，我国政府的补贴规模比例在5 0%～70%之间。所以，在整体上而言，我们可以将政府补贴与企业前期的亏损进行抵消整合，抽象出一个基本的数学量化模型。

在这个模型里，假设光伏发电投资项目是按运营年为单位。在各个运营单位阶段内，投资者都有立即投资和等待投资两种策略。投资商可以自由地决定投资时间，投资后的实际收益要高于预期收益，那么理性投资者将会选择在收益期望最高的时候进行投资。假如当前投资项目实际收益低于预期收益，那么当前投资时期并不是最好的投资时机，投资商不会进行项目投资，会选择等待投资策略；假如现在投资实际收益高于预期投资收益，那么投资商会获利，所以会选择立即投资策略。“在投资决策中，虽然预期收益具有不稳定性，但是实际收益以某种概率分布出现，所以，投资收益有属于一种不确定性变量”。

3 依据实际案例进行分析计算

3.1 际案例分析

为了验证以上建立模型的有效性和一般性，现在假设年均光照资源丰富、气候适宜的我国某地计划投资建设一个光伏发电项目，规格为100MW，其中投资决策模型中的参数设置如下：

假设现在启动该项目，前期预计投入成本包括各种相关的土木工程建设、光伏发电设备、设备安装维护费用等等，总成本为W。第一年预期收益为1.1W或0.9W。由于气候变化、战争、突发事件等不可抗力因素存在，投资收益会出现波动。每年年运营期预期收益为10%，或者预期亏损为10%，即预期收益为1.1W或0.9W。在未来三年内，假设政府扶持政策、货币利率等外部环境保持不变，使用动态规划方法来确定最佳的投资时期，扣除成本之后的预期净投资收益情况决策树如下表所示。

由此可见，在选择投资时，预期净收益存在随机性，是一个随机变量，可能出现预期收益低于或者高于实际收益的情况，所以光伏发电项目投资需要谨慎对待。把未来3年投资项目与否的决策过程分为3个阶段，将各个阶段的预期净收益作为这个投资阶段的预期收益来考虑，明确投资风险和实际收益高于预期的分布概率，综合进行考虑。

3.2 决策树的结果分析

3.2.1 当N=0时，代表的是此时正处于项目投资的初始阶段，对光伏发电项目持乐观态度的投资商会选择立即投资；相反，持悲观态度的投资商会选择等待的策略。

3.2.2 当N=1时，代表的是此时正处于项目投资的第一年，无论是出现盈利还是亏损，对光伏发电项目持乐观态度的投资商都会选择立即投资；相反，一旦出现亏损，持悲观态度的投资商会选择等待的策略。

3.2.3 当N=2时，代表的是此时正处于项目投资的第二年，除了持续两年都亏损的情况外，对光伏发电项目持乐观态度的投资商都会选择立即投资；相反，除了连续两年都增长的情况外，持悲观态度的投资商都会选择等待的策略。

4 结论

通过抽象建立投资模型进行分析论证，在光伏发电项目投资的过程中，采用动态规划方法进行分阶段、分条件下进行推算最优的投资时机是可行的。但是，在实际应用中，乐观型的投资商与悲观型的投资商在决策时存在一定的差异。此外，电力市场需求对于光伏发电产业的影响是巨大的，同时政府扶持政策对于投资者信心也起到了至关重要的影响作用。

[1]杨素娟.动态规划法投资时机决策中的应用[J].苏州科技技术学院学报（社会科学版）.2011-06

[2]《我国太阳能资源开发和利用状况调查》[J].2011-10