CAPM模型在電力能源市場的應用

張靜萱

摘 要：自20世紀60年代資本資產定價模型（CAPM）被提出以來，它被廣泛地應用于金融及資本市場。該模型揭示了期望收益與不可分散的系統風險之間的關系，并且提供了一個簡化的模型來闡述這一聯系。由于能源市場巨大的不確定性，CAPM可以在能源領域用于正確的估計考慮了風險因素的成本流（比如化石燃料成本）。本論文即通過案例分析研究CAPM在電力能源市場應用的可能性。

關鍵詞：CAPM 模型；可能性分析；電能技術

中圖分類號：F830 文獻標識碼：A

0.引言

資本資產定價模型（CAPM）是一個經典的金融模型，它基于Markowitz的均值-方差理論，由Sharpe，Lintner和Mossin提出并進行完善。由于該模型能夠用于預測系統風險并且反映了風險與收益的關系，自20世紀60年代以來，它在評價金融投資項目或者構建股票投資組合方面起著重要的作用。比起在金融市場的應用，CAPM在能源市場的應用要晚一些。在一些西方國家，隨著能源市場逐步放寬限制和自由化，市場競爭的參與者，比如發電企業和輸電企業，都不得不承擔原本轉嫁給終端消費者的風險，比如由于化石燃料價格的不確定性帶來的風險。正因為如此，傳統的不考慮風險影響的投資回報評估方式已不再適用。20世紀90年代，Shimon Awerbuch將CAPM引入能源市場并且重新評估了使用傳統化石燃料以及使用可再生能源的發電技術。借助于CAPM， 采用傳統化石燃料發電技術的巨大風險以及利用可再生能源發電的經濟價值得到了正確的認識。本文將研究和探索CAPM在電力能源市場的應用。

1.CAPM 模型闡述

1.1 CAPM模型

CAPM的公式表達如下：

E（Ri） = Rf +×（ E（Rm）-Rf ） （1）

式中：

E（Ri） —投資項目i的期望收益率；

Rf— 無風險報酬率；

E（Rm）— 市場組合期望收益率；

E（Rm）-Rf— 風險溢價期望值；

β— 投資項目 i 的系統風險系數。

1.2 CAPM的嚴格簡化假設

和大多數經濟模型一樣，CAPM也是一個高度簡化的模型，并且它的應用受限于如下嚴格的假設。

（1）投資者都是理性并且厭惡風險的。在同等條件下，和其他組合相比，他們更愿意投資擁有較低的投資回報標準差或者更高的預期收益的資產組合。

（2）所有的投資期限都相同，且只有一個投資周期。

（3）所有的投資者對于單一投資的預期收益，不同收益的標準差和協方差都有同樣的預期。換句話說，他們具有相同的無差異曲線。

（4）所有的投資者都可以以無風險折現率自由的貸出或借入資本。

（5）投資項目可以無限細分，所有投資者可以在其中擁有任意非整數股份。

（6）市場是完美的，即信息對稱并且免費，既無交易費，也沒有稅，投資者允許做空。

2.CAPM在電力能源市場的應用舉例

2.1 CAPM引入電力能源市場的可行性

由于科技創新快速的更迭，電能生產結構也發生了巨大的變化。首要依靠燃燒化石燃料發電的時代即將終結。現在，核電技術和可再生能源發電技術也在電能市場扮演著重要的角色。另外，隨著能源市場的自由化發展，能源的監管制度和其相關的政策也都發生了變化。所有這些都增加了能源市場的風險。因此，需要一種全新的資本估算方法，能將市場的各種不確定性考慮進去。CAPM正是這樣一種模型，它可以體現某一確定項目的系統風險。

2.2 CAPM用于電能技術選擇的可能性分析

在未來的50年間，在電能生產領域將會有兩個主要的挑戰。一個挑戰是電能需求的快速增長，這種發展趨勢將會導致電能供應和電能需求不平衡，這種不平衡在發展中國家形勢尤為嚴峻。另一個挑戰是由于過于依賴化石燃料導致的全球變暖事件。可再生能源可以部分滿足日益增長的電能需求和減少空氣污染。但是在可持續和穩定的提供大量能源方面，核能發電技術優于可再生能源發電技術。此外，在正常的操作條件下，核能發電不會導致空氣污染。因此，在提供基本負荷方面，核電技術是一個強有力的選項。

但是投資核電站仍然有很多的問題，比如資金和建設周期問題，因此政府和投資者經常被核電的投資回報率困擾。因為核電技術是資本密集型技術，其擁有相對高的資本成本和低廉的年運行成本。在發電市場，核電技術看起來比其他具有高運行成本的發電技術更具有競爭性，比如火力發電。

為了驗證這一點是否屬實，投資者需要對此做精確的經濟研究分析。在MIT的研究報告《核電的未來》中，比較了3種不同發電方式產生的基本負荷電價。即核能發電，燃煤發電和燃氣發電（熱電聯產）。在報告中，研究者分析了一些系統風險對電價的影響，如天然氣價格和碳排放價格的波動?；谶@一點，引入CAPM法估算電價成為可能。

在MIT的報告中，使用了加權平均成本法（WACC）計算了3種不同發電廠的成本流。在案例中研究者假設了4種天然氣價格——低，中等，高，極高。由于WACC方法無法將系統風險引入計算，研究者不得不列出各種價格情況，并分別計算出不同價格對應的發電成本。從計算結果來看，投資核電并不合算。因為它的初始投資費用以及發電成本都比燃煤發電和燃氣發電要高。然而這個計算結果并沒有反映真實的情況。根據以往的經驗，天然氣價格一直波動的相當厲害。另外由于天然氣資源的稀缺，可以預見到未來相當長一段時間天然氣價格的持續增長，同時，天然氣價格也會持續波動。

對于燃煤和燃氣發電成本的另一個不確定因素是碳排放稅或者CO2許可證價格。由于碳排放稅反映了發電外在的社會成本，并且由于碳排放政策在時下具有不確定性，碳排放稅的影響應該計入發電成本中。為體現這一風險，研究者也假設了3種不同水平的碳排放稅價格。除此之外，研究者認為核電站的建造技術會在未來得到發展，核電站的發電成本也會因此降低。當核電站發電成本成功降低之后，核能發電開始變得具有競爭力。在這種情況下，核電電價在任何情況下都低于燃煤發電。而與燃氣發電方式的對比顯得比較復雜。當天然氣價格低，而碳排放價格中等時，燃氣發電價格略占優勢。而當天然氣價格高時，在任意碳排放價格下，核電都優于燃氣發電。

這個結論可以幫助投資者進行決策，但是這個分析過程非常復雜。但實際上上述變量即天然氣價格和碳排放稅屬于火力發電技術的不可消除的系統風險，它可以完美的用CAPM中的β系數來體現。因此使用CAPM分析方法，分析過程會簡單得多，Rf通常為十年期國債的投資回報率。風險溢價E（Rm）-Rf可由股票價格的歷史數據獲得，而某種特定能源的風險溢價系數β也可根據該行業股票交易的歷史數據估算出來。再將算得的E（Ri）作為貼現率，即可計算出與系統風險相關的成本現值。

結論

除了計算發電成本，評估項目可行性，投資者還可以使用CAPM對沖其他項目的投資風險。例如，當投資者持有一個項目，其β系數為負值，例如燃氣發電廠項目，在經濟蕭條時期，他可以補償其他投資項目的損失。綜上所述，CAPM由于能衡量系統風險，是一個理想的可用于電力能源行業的經濟評估模型。

參考文獻

[1] Perold A F.資本資產定價模型[J].經濟展望雜志，2004，18（3）：3-24.

[2]Deutch J. 等.核能的未來：MIT的一項跨學科研究報告，美國波士頓，麻省理工學院，2003.endprint