CAPM模型在电力能源市场的应用

张静萱

摘 要：自20世纪60年代资本资产定价模型（CAPM）被提出以来，它被广泛地应用于金融及资本市场。该模型揭示了期望收益与不可分散的系统风险之间的关系，并且提供了一个简化的模型来阐述这一联系。由于能源市场巨大的不确定性，CAPM可以在能源领域用于正确的估计考虑了风险因素的成本流（比如化石燃料成本）。本论文即通过案例分析研究CAPM在电力能源市场应用的可能性。

关键词：CAPM 模型；可能性分析；电能技术

中图分类号：F830 文献标识码：A

0.引言

资本资产定价模型（CAPM）是一个经典的金融模型，它基于Markowitz的均值-方差理论，由Sharpe，Lintner和Mossin提出并進行完善。由于该模型能够用于预测系统风险并且反映了风险与收益的关系，自20世纪60年代以来，它在评价金融投资项目或者构建股票投资组合方面起着重要的作用。比起在金融市场的应用，CAPM在能源市场的应用要晚一些。在一些西方国家，随着能源市场逐步放宽限制和自由化，市场竞争的参与者，比如发电企业和输电企业，都不得不承担原本转嫁给终端消费者的风险，比如由于化石燃料价格的不确定性带来的风险。正因为如此，传统的不考虑风险影响的投资回报评估方式已不再适用。20世纪90年代，Shimon Awerbuch将CAPM引入能源市场并且重新评估了使用传统化石燃料以及使用可再生能源的发电技术。借助于CAPM， 采用传统化石燃料发电技术的巨大风险以及利用可再生能源发电的经济价值得到了正确的认识。本文将研究和探索CAPM在电力能源市场的应用。

1.CAPM 模型阐述

1.1 CAPM模型

CAPM的公式表达如下：

E（Ri） = Rf +×（ E（Rm）-Rf ） （1）

式中：

E（Ri） —投资项目i的期望收益率；

Rf— 无风险报酬率；

E（Rm）— 市场组合期望收益率；

E（Rm）-Rf— 风险溢价期望值；

β— 投资项目 i 的系统风险系数。

1.2 CAPM的严格简化假设

和大多数经济模型一样，CAPM也是一个高度简化的模型，并且它的应用受限于如下严格的假设。

（1）投资者都是理性并且厌恶风险的。在同等条件下，和其他组合相比，他们更愿意投资拥有较低的投资回报标准差或者更高的预期收益的资产组合。

（2）所有的投资期限都相同，且只有一个投资周期。

（3）所有的投资者对于单一投资的预期收益，不同收益的标准差和协方差都有同样的预期。换句话说，他们具有相同的无差异曲线。

（4）所有的投资者都可以以无风险折现率自由的贷出或借入资本。

（5）投资项目可以无限细分，所有投资者可以在其中拥有任意非整数股份。

（6）市场是完美的，即信息对称并且免费，既无交易费，也没有税，投资者允许做空。

2.CAPM在电力能源市场的应用举例

2.1 CAPM引入电力能源市场的可行性

由于科技创新快速的更迭，电能生产结构也发生了巨大的变化。首要依靠燃烧化石燃料发电的时代即将终结。现在，核电技术和可再生能源发电技术也在电能市场扮演着重要的角色。另外，随着能源市场的自由化发展，能源的监管制度和其相关的政策也都发生了变化。所有这些都增加了能源市场的风险。因此，需要一种全新的资本估算方法，能将市场的各种不确定性考虑进去。CAPM正是这样一种模型，它可以体现某一确定项目的系统风险。

2.2 CAPM用于电能技术选择的可能性分析

在未来的50年间，在电能生产领域将会有两个主要的挑战。一个挑战是电能需求的快速增长，这种发展趋势将会导致电能供应和电能需求不平衡，这种不平衡在发展中国家形势尤为严峻。另一个挑战是由于过于依赖化石燃料导致的全球变暖事件。可再生能源可以部分满足日益增长的电能需求和减少空气污染。但是在可持续和稳定的提供大量能源方面，核能发电技术优于可再生能源发电技术。此外，在正常的操作条件下，核能发电不会导致空气污染。因此，在提供基本负荷方面，核电技术是一个强有力的选项。

但是投资核电站仍然有很多的问题，比如资金和建设周期问题，因此政府和投资者经常被核电的投资回报率困扰。因为核电技术是资本密集型技术，其拥有相对高的资本成本和低廉的年运行成本。在发电市场，核电技术看起来比其他具有高运行成本的发电技术更具有竞争性，比如火力发电。

为了验证这一点是否属实，投资者需要对此做精确的经济研究分析。在MIT的研究报告《核电的未来》中，比较了3种不同发电方式产生的基本负荷电价。即核能发电，燃煤发电和燃气发电（热电联产）。在报告中，研究者分析了一些系统风险对电价的影响，如天然气价格和碳排放价格的波动。基于这一点，引入CAPM法估算电价成为可能。

在MIT的报告中，使用了加权平均成本法（WACC）计算了3种不同发电厂的成本流。在案例中研究者假设了4种天然气价格——低，中等，高，极高。由于WACC方法无法将系统风险引入计算，研究者不得不列出各种价格情况，并分别计算出不同价格对应的发电成本。从计算结果来看，投资核电并不合算。因为它的初始投资费用以及发电成本都比燃煤发电和燃气发电要高。然而这个计算结果并没有反映真实的情况。根据以往的经验，天然气价格一直波动的相当厉害。另外由于天然气资源的稀缺，可以预见到未来相当长一段时间天然气价格的持续增长，同时，天然气价格也会持续波动。

对于燃煤和燃气发电成本的另一个不确定因素是碳排放税或者CO2许可证价格。由于碳排放税反映了发电外在的社会成本，并且由于碳排放政策在时下具有不确定性，碳排放税的影响应该计入发电成本中。为体现这一风险，研究者也假设了3种不同水平的碳排放税价格。除此之外，研究者认为核电站的建造技术会在未来得到发展，核电站的发电成本也会因此降低。当核电站发电成本成功降低之后，核能发电开始变得具有竞争力。在这种情况下，核电电价在任何情况下都低于燃煤发电。而与燃气发电方式的对比显得比较复杂。当天然气价格低，而碳排放价格中等时，燃气发电价格略占优势。而当天然气价格高时，在任意碳排放价格下，核电都优于燃气发电。

这个结论可以帮助投资者进行决策，但是这个分析过程非常复杂。但实际上上述变量即天然气价格和碳排放税属于火力发电技术的不可消除的系统风险，它可以完美的用CAPM中的β系数来体现。因此使用CAPM分析方法，分析过程会简单得多，Rf通常为十年期国债的投资回报率。风险溢价E（Rm）-Rf可由股票价格的历史数据获得，而某种特定能源的风险溢价系数β也可根据该行业股票交易的历史数据估算出来。再将算得的E（Ri）作为贴现率，即可计算出与系统风险相关的成本现值。

结论

除了计算发电成本，评估项目可行性，投资者还可以使用CAPM对冲其他项目的投资风险。例如，当投资者持有一个项目，其β系数为负值，例如燃气发电厂项目，在经济萧条时期，他可以补偿其他投资项目的损失。综上所述，CAPM由于能衡量系统风险，是一个理想的可用于电力能源行业的经济评估模型。

参考文献

[1] Perold A F.资本资产定价模型[J].经济展望杂志，2004，18（3）：3-24.

[2]Deutch J. 等.核能的未来：MIT的一项跨学科研究报告，美国波士顿，麻省理工学院，2003.endprint