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CCS项目投资收益与实施风险综合评价研究

时间:2016-10-08 17:32来源:www.e-lunwen.com 作者:lgg 点击:
本文是系统工程论文,随着 CCS 项目的商业化实施步伐的加快,如何更好的为投资者的投资决策评价服务,必然要把 CCS 的项目投资风险决策提到理论层面来研究。
第一章  绪论 
 
1.1 CCS 技术概述 
作为一种二氧化碳捕集和长期存储的技术,CCS 在捕集和存储二氧化碳时采用的都是一些现有的、较为成熟的工艺技术[11],能够对二氧化碳实现永久性的封存,从真正意义上解决全球变暖问题。近年来,尽管可再生能源和清洁能源的技术发展不断取得突破,但是在未来几十年内,这些新能源技术的使用还不足以满足全球经济和社会发展的需要,化石燃料仍将在全球各国大规模的使用。因此,CCS 技术也将成为今后一段时间内继续使用化石燃料时实现大规模碳减排的关键[12-17]。澳大利亚全球 CCS 研究所 2015 年 11 月 4 日发布的《全球 CCS 现状:2015 年概要报告》指出,CCS 是弥补碳排放差距的关键。报告还指出,即使全球采取协调一致的行动限制升温幅度不超过 2℃,到 2040 年,化石燃料仍然会占一次能源需求的 60%。相比其他的能源技术,现有的燃煤发电在以后相当长的一段时间内将具有成本优势。CCS 是一种可以大幅减少燃煤电厂和工业生产过程中二氧化碳排放的技术。报告的统计数据显示,截止2015 年,全球有 15 个大规模 CCS 项目正在运营,另外有 7 个处于不同建设阶段的项目将在未来 18 个月内投入使用,还有 11 个项目正处于前期规划阶段,这标志着 CCS 技术的开发已经进入应用阶段。国际能源机构的统计数据显示,到 2015 年全球运营的 CCS 项目每年会捕获 3500 万吨二氧化碳。 美国能源署 2014 年 6 月发布的报告指出,到 2030 年美国发电厂的二氧化碳排放量将在 2005 年的基础上减少 30%。同时,也将启动全球最大的碳捕捉项目 Petra Nova[18],该项目将捕捉位于美国德克萨斯州休斯顿西南部的 WA Parish 燃煤电站所产生的二氧化碳,初期将应用于 WA Parish 电站的 4 个机组之一,规模为 240 兆瓦,随后将扩大至 610 兆瓦。扩大后该项目将成为全球最大的碳捕捉项目,项目预计于 2016  年完工。 目前,我国 CCS 项目的实施主要以可行性研究和示范性项目为主。我国第一个可行性研究项目为“广东省二氧化碳捕集与封存(CCS)可行性研究”项目。该项目于 2012 年 3 月18 日在广州正式启动,由中科院南海海洋研究所、中科院广州能源研究所、中科院武汉岩土力学研究所、英国剑桥大学及帝国理工大学合作研究,受到了英国和澳大利亚政府联合支持,主要在广东省进行碳捕集与封存技术的可行性研究。目前,在我国实施的 CCS 示范性项目中,具代表性的项目包括华能集团 3000t/a 捕集试验和 10 万 t/a 捕集示范项目以及神华集团 10 万 t/a 的 CCS 示范工程等十多个项目。 
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1.2 CCS 风险分析现状 
CCS 技术及其实施是一个复杂的系统,系统内的各种风险相互依存,只有把各种风险的依赖性考虑在内,才能更准确的掌控和降低风险。CCS 的风险评价是一个系统化的、理解风险本质和降低风险等级的过程。风险管理、风险评估和风险交流构成了现有风险评价过程的三个重要组成部分。风险评估是一个对给定目标组织、系统或对象进行风险计算的过程,包括对现象、影响因素、运行机理等在内的不确定性的识别。风险管理则需要针对与风险评估信息有关的因素做出相应的响应,包括在决策过程中涉及的政治、经济、社会和技术等多个方面。风险沟通是指风险评估时风险评估员、经理、媒体、感兴趣的团体和公众间交流与风险有关的各种信息。 CCS 项目投资决策的风险评估过程可以分解为如下图 1-1 所示的过程:CCS 技术主要包括二氧化碳的捕捉、传输和存储等三个部分,其构成了一个整体。在CCS 实施过程中存在着各种风险,可能来自于系统的任何一个地方,由于系统各部分之间存在着相互依赖的关系,因而系统中任一部分的风险都可能导致整个系统面临更大的风险。总体来说,不管风险来自于哪个部分,产生风险的主要因素均源于安全、经济、政策、公众和技术等五个方面。 目前还没有标准的 CCS 风险决策评价工具,现有项目在做风险评估时,使用的工具基本上都从概率角度出发进行衡量。从总体上来说,CCS 的风险评估常用的方法主要分为两种:定性和定量风险评估,不同的方法适用于不同的任务。  
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第二章  相关研究方法概述
 
2.1  实物期权 
期权的概念首先是在金融领域内提出的。实物期权(Real-Option)则是金融期权在实物投资领域的延伸与发展。指的是在投资、管理等金融活动中,把实物投资看做标的资产期权,投资者可以利用各种形式来获得的进行权利或决策权利。 Dean[54] (1951 年)认为传统投资方法经常低估一些看似没有投资价值的机会,从而导致投资决策者无法做出正确的投资决策,慢慢的进一步会影响企业的竞争能力。随着金融期权的发展,Stewart Myers 教授在 1977 年率先将金融期权理论应用到了实物的投资决策中,实物期权由此产生。Stewart 认为一个投资项目产生的现金流收益,取决于当前所拥有资产带来的价值基础以及未来投资机会,也就是实物期权的价值[55]。 从实物期权的角度出发,把项目的风险及其相应的措施都看成具有价值,而且这种价值是巨大的,最终能够影响决策者的投资决策。实物期权是以实物投资为标的的期权,从金融期权衍生到实物投资领域。正是由于现实世界投资决策充满了不确定性,契合了实物期权理论是根据不确定性来创造价值的原则。项目不确定性的大小决定了投资者可能获益的大小,进而也决定了资产的投资价值的大小。实物期权方法以规避风险为宗旨,充分体现了投资的柔性,并指出规避风险的收益。 实物资产的收益通常有两种,一种是无法规避风险的收益,一种是风险被规避的收益。对于前者,传统的方法是采用现金流折现法(Discounted Cash Flow,简称 DCF)来实现,即用现金流来衡量收益。未来现金流入以及相应产生的时间都可以用它来合理估计。另外,还可以用来确定现金流的折现率,因而也就能估计出这种风险的收益。对于后者,无法采用 DCF 方法来估计,因为这种收益是由投资者主观影响以及外部影响共同决定的,当能规避风险时,那么这种收益就无需进行风险补偿。 实物期权理论就是针对可以规避风险的收益,它不仅指出了这种收益的存在,并且还能实现对它的评估。对于某个项目来说,采用传统方法估计不具备前一种收益能力时,它很可能具备了后一种收益的能力。因此,我们应该对这两种收益都作考虑,才能更准确的估计一个项目的价值。 
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2.2  云模型 
云模型概念是由中国工程院院士李德毅教授于 1995 年提出的,它主要是用来处理定性概念与定量描述的不确定转换。由于不确定性存在了两个最基本的特性:随机性与模糊性。针对概率论和模糊数学在处理不确定性方面的不足,李德毅院士提出了云模型的概念,并研究了模糊性和随机性及两者之间的关联性[59]。 云模型的概念始于隶属度,假设 X ={x}是一个普通的集合,我们称之为论域。在论域X 上,模糊集合 A? 中的任意一个元素x 都存在一个具有稳定倾向的随机数 ( )Aμx?,把这个随机数称为 x 对 A? 的隶属度[59] 。 X 作为基础变量,当论域中的元素简单有序时,隶属度在X 上的分布就叫做隶属云[59] 。如果论域中的元素不是简单有序的,则建立某个对应法则f ,通过该法则将 X 映射到另一个简单有序的论域 X' 上,这样的映射是一一对应的, X'中的唯一一个 x'和 X 中的唯一一个 x 相对应。此时可把 X'作为基础变量,则隶属度在 X'上的分布也叫做隶属云[59] 。
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第三章  基于实物期权的 CCS 项目投资收益风险分析 ........ 29 
3.1  引言 .... 29 
3.2  相关工作 .......... 30 
3.3 CCS 项目的不确定因素分析与建模......... 32
3.4 CCS 项目的三叉树实物期权模型...... 37 
3.5  情景分析 .......... 39 
3.6  敏感性分析 ...... 43 
3.7  政策建议 .......... 44 
3.8  本章小结 .......... 44 
第四章  基于改进云模型的 CCS 项目实施风险评价研究 .... 46 
4.1 引言 ..... 46 
4.2  综合云模型 ...... 47 
4.3  基于综合云模型的 CCS 风险评价模型.......... 49
4.4 CCS 项目风险评价的改进综合云模型..... 55
4.5  本章小结 .......... 61 
第五章  基于 IT2 FDMTEL 的 CCS 项目风险因素分析 ........ 62 
5.1  引言 .... 62 
5.2  理论基础 .......... 64 
5.3  综合模型的提出 ..... 68
5.4  实例分析 .......... 74 
5.5  本章小结 .......... 83 
 
第六章  响应云模型的 CCS 投资最佳有利时机的确定 
 
如何在一个项目投资前最优的预测未来投资时机是投资者最关心的问题,因而本章将深入研究 CCS 项目投资的未来时机选择模型。目前最常采用的预测评估手段是实物期权模型,但是实物期权模型的参数设定却通常带有主观随意性,无法直接用精确的数据来描述。同时,实物期权评价只能根据初期期权价值来做决策,无法准确的实现未来投资决策的预测。为解决这些问题,本章基于云模型理论,在实物期权二叉树模型的基础上,提出了一个全新的响应度映射云概念。把决策评价因素的历史数据作为映射云的 X 序列,以实物期权二叉树方法计算得到全新的项目初期期权价值为序列 Y,根据提出的响应度概念,建立了一个响应度映射云。通过对映射云的回归预测,实现对未来的项目投资时机进行预测模拟。 
 
6.1  引言 
近年来,实物期权理论作为一种全新的投资决策理论已经成为当前不确定条件下经济决策问题的主流研究理论之一。相比传统方法,在不确定性条件下实物期权理论能够更好的解决理论和实践的结合问题。随着实物期权理论应用领域的不断发展,在能源经济领域的决策评估方面,也开始大量的采用实物期权理论来进行研究。Lei  Zhu 等[52]考虑现有火力发电涉及的碳价格、发电成本以及 CCS 技术部署的投资等不确定性因素,建立了一个基于实物期权的 CCS 投资评估模型,并以中国为例检验了当前投资 CCS 风险。Ching-Tsung Cheng 等人[172]提出了一种基于连续复合期权的改进二项模型,解决了政府针对资本密集型投资政策周期长的一般决策问题。Ying Fan 等人[173]针对煤层气投资,提出了基于二叉树模型的实物期权模型,把煤层气的价格和市场需求作为模型主要的不确定因素,并利用二维二叉树方法来实现。Jo?o Zambujal-Oliveira[174]分析了不同的实物期权方法在能源领域投资决策方面的最佳决策时机选择,鉴于采用实物期权方法无法直接捕捉到所有阶段的不确定性,提出了一种能够直接确定与第一阶段相关联的不确定性方法。Denis Bednyagin[175]等人对比了基本的 Black-Scholes 投资期权模型和模糊复合实物期权模型,说明了模糊复合实物期权模型在聚变能源的研发和加速发展路线的优势确定方面更具有战略价值。 
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总结 
 
CCS 技术可以有效减少化石能源燃烧所产生的二氧化碳排放,是一种新兴的、大规模的碳减排技术。通过将工业过程产生的二氧化碳捕捉起来,通过特定渠道传送到安全的地下贮存地点埋存起来,减少了工业过程产生的二氧化碳直接排放入大气中,从而达到减缓全球气候变化的目的。它包括捕集、运输、封存等一系列技术,主要面向大规模排碳企业应用。虽然 CCS 所需采用的大多数技术都已经成熟,但目前 CCS 高成本的现状还未得到完全的解决,致使商业化应用还未实现。就目前的技术水平来看,CCS 技术成本同比已经进一步的得到了降低。随着 CCS 技术的不断发展,在未来几年内 CCS 的应用就能达到商业化规模。 随着 CCS 项目的商业化实施步伐的加快,如何更好的为投资者的投资决策评价服务,必然要把 CCS 的项目投资风险决策提到理论层面来研究。当前,较少有从项目投资实施的层面出发来考虑投资者对 CCS 项目的投资风险评价情况。为此,本文以国家自然科学基金“煤电系统碳捕集碳封存下的碳排放及经济技术综合评价(51276081)”和教育部博士点基金项目“中国能源资源开发、利用可持续发展战略研究(20093227110012)”为项目研究支撑,在深入分析当前 CCS 项目投资的关键因素以及研究现状的基础上,利用实物期权理论、云模型和区间二型模糊逻辑等方法进行了深入的分析和研究,提出了相应的 CCS 评价的具体方法。最后,提出了一种基于上述理论的响应云模型,实现 CCS 项目投资的最佳有利时机的评估。 
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参考文献(略)
(责任编辑:gufeng)
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