碳交易机制下废弃物发电项目柔性投资决策研究

doi:10.16381/j.cnki.issn1003-207x.2022.2029

摘要/Abstract

摘要：

促进废弃物发电投资建设是未来低碳发展的重要方向。中国核证减排机制（China Certified Emission Reduction， CCER）使得备案后的废弃物发电项目可获得额外的碳减排收益，为该类项目的发展带来新的机遇。本文引入了最小二乘蒙特卡洛模拟方法，构建了碳交易机制下支持废弃物发电项目柔性投资决策的实物期权模型，探究了CCER在碳市场中开放交易对废弃物发电项目投资决策的影响。与基于二叉树及偏微分方程的传统实物期权方法相比，本文所建立的模型更适用于多维不确定条件下的柔性决策优化。与现有方法多应用于太阳能及风能等发展较为成熟的可再生能源项目不同，本文重点优化废弃物发电项目的柔性投资决策，并将CCER价格波动引入模型，为废弃物资源化产业在碳交易背景下的大力发展提供支持。本文以中国陕西废弃物焚烧发电项目投资建设为实际应用背景展开案例分析。仿真结果表明，CCER碳交易机制会大幅提升废弃物发电项目的价值，并且考虑柔性投资决策的项目价值要比固定投资决策的项目价值更高，这一结果验证了在不确定条件下废弃物发电项目实施柔性决策的重要性。此外，敏感性分析结果表明，考虑柔性投资决策的项目价值随补贴比例、碳价上下限、碳减排标准系数和CCER价格波动率呈同向变动。

关键词: 废弃物发电, 柔性投资决策, 实物期权, 中国核证减排量

Abstract:

Promoting investment and construction of waste-to-energy （WtE） projects are an important direction for the future low-carbon development. The China Certified Emission Reduction （CCER） mechanism allows WtE projects to obtain additional benefits of carbon emission reduction after filing， which brings new opportunities for such projects. However， the high volatility of CCER prices will further increase the uncertainty of operation environment， which makes the development of WtE projects face challenges. Therefore， it is of great significance to investigate the influence of CCER mechanism on WtE projects decision-makings. In this paper， a flexible investment decision of WtE projects under the CCER mechanism is studied. The flexible investment decision allows decision-makers to flexibly choose the optimal investment time within an effective investment period. A real option model with the least squares Monte Carlo simulation is developed to evaluate the value of flexibility. It can also help decision-makers to choose the optimal investment time. The proposed model compares favorably to traditional real option models （e.g.， the binomial lattices） by efficiently analyzing multiple uncertainties （i.e.， electricity price， CCER price， unit investment cost and electricity generation efficiency）. Unlike the existing real option models that are mostly applied to solar energy and wind energy， it focuses on the optimization problem of WtE projects. The applicability of the proposed model is tested using a real WtE projects in Shaanxi， China. Results show that the existence of CCER mechanism can significantly increase the value of WtE projects. The project value with flexible investment decision is higher than that of the fixed investment decision， which further verifies the important of considering flexibility in WtE development processes. In addition， the sensitivity analysis shows that with the increase in parameters like the subsidy proportion， the CCER price， the upper/lower bound of carbon price， the project value of the flexible investment decision will be increased accordingly. These results may help government agencies and decision-makers understand the flexible decision-making of WtE projects under the CCER mechanism.

Key words: waste-to-energy, flexible investment decision-making, real options, China’s certified emission reduction

中图分类号:

F272.3

胡骏翡,陈环月. 碳交易机制下废弃物发电项目柔性投资决策研究[J]. 中国管理科学, 2025, 33(2): 320-331.

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图/表 9

表2

不确定性参数"

参数	描述	初始值	来源与备注
$D e 0$	市场电价	0.33 元/千瓦时	陕西政府部门发布的电价文件^[21]
$u e$	电价漂移率	0.02	根据陕西电价的历史数据，通过极大似然估计法估算^[3，22]
$φ e$	电价波动率	0.01	根据陕西电价的历史数据，通过极大似然估计法估算^[3，22]
$U i c 0$	单位投资成本	20000 元/千瓦	根据陕西现有焚烧型废弃物发电项目估算^[23，24]
$u c$	单位投资成本漂移项	-0.03	根据全国2005-2022年焚烧型废弃物发电项目单位投资成本的历史数据，通过极大似然估计法估算^[25]
$φ c$	单位投资成本波动率	0.08	根据全国2005-2022年焚烧型废弃物发电项目单位投资成本的历史数据，通过极大似然估计法估算^[25]
$P g 0$	单位发电效率	5300 千瓦时/千瓦	根据陕西现有焚烧型废弃物发电项目估算^[23，24]
$u g$	单位发电效率漂移项	0.02	根据全国2005-2022年焚烧型废弃物发电项目单位发电效率的历史数据，通过极大似然估计法估算^[25]
$φ g$	单位发电效率波动率	0.02	根据全国2005-2022年焚烧型废弃物发电项目单位发电效率的历史数据，通过极大似然估计法估算^[25]
$P c 0$	CCER价格	40 元/吨	复旦大学发布的CCER碳价指数^[26]
$u P c$	CCER价格漂移项	0.02	基于Zhang等的研究^[22]
$φ P c$	CCER价格波动率	0.03	基于Zhang等的研究^[22]

表2

表3

其他关键参数设置"

参数	描述	数值	来源与备注
$U o c$	单位运维成本	0.35 元/千瓦时	基于焚烧型废弃物发电项目进行估算^[27]
$T f$	垃圾处理费	16.5 元/吨	由西安市发展与改革委员会确定^[28]
$T G$	处理垃圾的总量	365×1000 吨/年	假设垃圾处理能力为1000吨/天 $T G$ 和 $I q$ 都是根据真实的案例估算^[18]
$I q$	装机容量	20兆瓦	假设垃圾处理能力为1000吨/天 $T G$ 和 $I q$ 都是根据真实的案例估算^[18]
$F i t$	上网电价	0.65 元/千瓦时	参数 $F i t$ 和 $λ$ 是根据国家发展和改革委员会文件^[29]
$λ$	电力转换率	280千瓦时/吨	参数 $F i t$ 和 $λ$ 是根据国家发展和改革委员会文件^[29]
$E M i B a s e$	碳减排基准线	550g/千瓦时	$E M i B a s e$ 和 $E M i W T E$ 都是基于Zhang等的研究^[22]
$E M i W T E$	项目排放量	1 g/千瓦时	$E M i B a s e$ 和 $E M i W T E$ 都是基于Zhang等的研究^[22]
$r v a t$	增值税率	0	$r v a t$ 和 $r i n c$ 是根据国家税务局发布的文件^[30，31]
$r i n c$	企业所得税率	25%	$r v a t$ 和 $r i n c$ 是根据国家税务局发布的文件^[30，31]
$C S S$	连接补贴费	0.01 元/千瓦时	基于He和Lin的研究^[19]
$π$	贴现率	0.08	一般贴现率
$T$	投资期	10	假设基准年为2022年，有效投资期为2022-2032年
$L$	运营期	25	焚烧型废弃物发电项目设施的平均使用寿命约为25年

表3

图1

图2

表4

图3

图4

图5

图6

参考文献 31

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场景	策略	最优项目价值（万元）	最优投资时间（年）
无碳交易	固定投资决策	-1667.4	放弃项目
无碳交易	柔性投资决策	4455.3	推迟投资至2030年
有碳交易	固定投资决策	1301.2	立即投资
有碳交易	柔性投资决策	6314.5	推迟投资至2029年

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