A Real Options Analysis on Fuel Cell Power Plant considering Mean Reverting Process of Electricity Price

doi:10.15266/KEREA.2018.27.4.613

All Issue

2018 Vol.27, Issue 4 Next Page

Research Paper

A Real Options Analysis on Fuel Cell Power Plant considering Mean Reverting Process of Electricity Price 전력가격 평균회귀성을 고려한 연료전지 발전의 실물옵션 분석: 박호정*, 남영식**
Hojeong Park* and Youngsik Nam**; *고려대학교 식품자원경제학과 교수, KU・KIST그린스쿨 겸임교수, 주저자(e-mail: hjeongpark@korea.ac.kr)
**충북연구원 공공투자분석센터 전문위원, 교신저자(e-mail: toju11@cri.re.kr)

*Professor, Department of Food and Resource Economics and KU・KIST GREEN School, First author (e-mail: hjeongpark@korea.ac.kr)
**Research Fellow, Chungbuk Research Institute, Corresponding author(e-mail: toju11@cri.re.kr)

31 December 2018. pp. 613-637

PDF

Abstract

Fuel cell power plant which has advantages as a distributed generation is influenced by high cost of investment and uncertainty of electricity price. This study suggests the model of real options which considers the irreversibility of investment in the fuel cell plant and the uncertainty of electricity price. Most models of real options assume the geometric Brownian motion for convenience, but this study develops the model for the feasibility analysis considering the mean reverting process of electricity price, with the closed form solution on the value of investment option. The result of the empirical analysis considering the data related to the fuel cell generation with the scale of 20MW and the domestic RPS circumstance represents that the investment is feasible without the uncertainty, and is not feasible with the uncertainty. This result implies that the political support as well as the improvement of profit system including revenue and cost are necessary for the activation of the fuel cell power plant.

Keywords

Real options

Mean reverting process

Fuel cell power plant

분산전원으로서의 장점을 지닌 연료전지는 높은 투자비용과 전력가격의 불확실성에 영향을 받는다. 본 논문에서는 연료전지 투자의 비가역성과 전력가격의 불확실성을 고려한 실물옵션 모형을 제시하도록 한다. 대부분의 실물옵션 모형은 분석의 편의상 기하학적 브라운 과정을 가정하지만, 본 연구에서는 평균회귀적인 전력가격의 특성을 반영한 경제성 평가모형을 개발하되 투자옵션 가치의 닫힌 해 또한 제시하도록 한다. 20MW급 연료전지 발전을 위한 데이터와 국내 RPS 상황을 고려한 실증분석 결과, 가격 불확실성을 고려하지 않은 경우 연료전지 발전의 투자 경제성은 확보되지만, 가격 불확실성이 존재할 경우 경제성이 저감되는 것으로 나타났다. 이는 연료전지 발전시설의 도입 및 활성화를 위해서 수입과 비용을 포함하는 종합적인 수익구조 개선 외에도 정책적 지원이 추가적으로 필요함을 시사한다.

키워드

실물옵션

평균회귀과정

연료전지 발전시설

References

김현제‧박명덕, “분산형전원 활성화 연구: 연료전지를 중심으로”, ｢에너지경제연구원｣, 2016.
남영식‧강희찬, “투입 및 산출요소 확률과정을 고려한 연료전지 발전시설 최적 투자관리 연구”, ｢경제학연구｣, 제65권 제3호, 2017, pp.77~108.
노철우‧김민수, “주택면적의 변화에 따른 가정용 초소형 연료전지 코제너레이션 시스템의 경제성 분석에 관한 연구”, ｢신재생에너지｣, 제4권 제2호, 2008, pp. 45~51.
박호정, ｢실물옵션과 투자분석｣, 리얼포털, 2018.
박호정, “실물옵션 모형을 이용한 RPS와 배출권거래제 연계의 신재생에너지 투자효과”, ｢자원·환경경제연구｣, 제21권 제2호, 2012, pp. 301~319.
박호정‧장철호, “실물옵션을 이용한 소형열병합 발전의 경제성 평가: 전력가격 변동성을 고려하여”, ｢자원·환경경제연구｣, 제16권 제4호, 2007, pp. 763~779.
삼정 KPMG, “연료전지 보급현황 및 보급 활성화 방안 연구”, 한국에너지공단, 2013.
정회인‧정현석‧조성우‧편하형·한종훈, “주요변수 변동을 고려한 부생수소 활용 연료전지 발전소 경제성 분석”, 한국가스학회 학술대회, 2009.
Abel, A.B. and J.C. Eberly, “A unified model of investment under uncertainty”, American Economic Review, Vol. 84, 1994, pp. 1369~1384.
Ann, K., The Fuel Cell and Hydrogen Annual Review 2017 4th Energy Wave.
Deter, N. and K. Kotani, “Real options approach to renewable energy investment in Mongolia”, Energy Policy, Vol. 56, 2013, pp. 136~150. 10.1016/j.enpol.2012.12.003
Dixit, A. and R. Pindyck, “Investment under Uncertainty”, Princeton University Press, 1994.
El-Sharkh, M. Y., M. Tanrioven, A. Rahman, and M. S. Alam, “Economics of hydrogen production and utilization strategies for the optimal operation of a grid-parallel PEM fuel cell power plant”, 2010, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, pp. 8804~8814.10.1016/j.ijhydene.2010.05.108
Jang, Y-S., D-J. Lee, and H-S. Oh, “Evaluation of new and renewable energy techonologies in Korea using real options”, International Journal of Energy Research, Vol. 37, 2012. pp. 1645~1656.10.1002/er.2985
Kroniger, D. and R. Madlener, “Hydrogen storage for wind parks: a real options evaluation for an optimal investment in more flexibility”, FCN working paper, No. 3. 2013.
Li, Y., P. J. Engelen, and C. Kool, “A barrier options approach to modeling project failure: the case of hydrogen fuel infrastructure”, Tjalling C. Koopmans Research Institute, Discussion paper series 13-01, 2013.
Li, Y., C. Kool, and P. J. Engelen, “Hydrogen-fuel infrastructure investment with endogenous demand: a real options approach”, Utrecht University School of Economics, Tjalling C. Koopmans Research Institute, Discussion paper series 16-12, 2016.
Mahnovski, S., “Robust decisions and deep uncertainty: an application of real options to public and private investment in hydrogen and fuel cell technologies”, RAND, 2006.
Niknam, T., M. Bornapour, A. Gheisari, and B. Bahmani-Firouzi, “Impact of heat, power and hydrogen generation on optimal placement and operation of fuel cell power plants”, International Journal of Hydrogen Economy, Vol. 38, 2013, pp. 1111~1127.10.1016/j.ijhydene.2012.10.074
Stokey, Nancy L., “The Economics of Inaction: Stochastic Control Models with Fixed Costs”, Princeton University Press, 2009.
Tsui, M., “Valuing innovative technology R&D as a real option: application to fuel cell vehicles”, MIT, 2005.

Information

Publisher :Environmental and Resource Economics Review
Publisher(Ko) :자원 · 환경경제연구
Journal Title :자원·환경경제연구
Journal Title(Ko) :Environmental and Resource Economics Review
Volume : 27
No :4
Pages :613-637
DOI :https://doi.org/10.15266/KEREA.2018.27.4.613

[1] 김현제‧박명덕, “분산형전원 활성화 연구: 연료전지를 중심으로”, ｢에너지경제연구원｣, 2016.

[2] 남영식‧강희찬, “투입 및 산출요소 확률과정을 고려한 연료전지 발전시설 최적 투자관리 연구”, ｢경제학연구｣, 제65권 제3호, 2017, pp.77~108.

[3] 노철우‧김민수, “주택면적의 변화에 따른 가정용 초소형 연료전지 코제너레이션 시스템의 경제성 분석에 관한 연구”, ｢신재생에너지｣, 제4권 제2호, 2008, pp. 45~51.

[4] 박호정, ｢실물옵션과 투자분석｣, 리얼포털, 2018.

[5] 박호정, “실물옵션 모형을 이용한 RPS와 배출권거래제 연계의 신재생에너지 투자효과”, ｢자원·환경경제연구｣, 제21권 제2호, 2012, pp. 301~319.

[6] 박호정‧장철호, “실물옵션을 이용한 소형열병합 발전의 경제성 평가: 전력가격 변동성을 고려하여”, ｢자원·환경경제연구｣, 제16권 제4호, 2007, pp. 763~779.

[7] 삼정 KPMG, “연료전지 보급현황 및 보급 활성화 방안 연구”, 한국에너지공단, 2013.

[8] 정회인‧정현석‧조성우‧편하형·한종훈, “주요변수 변동을 고려한 부생수소 활용 연료전지 발전소 경제성 분석”, 한국가스학회 학술대회, 2009.

[9] Abel, A.B. and J.C. Eberly, “A unified model of investment under uncertainty”, American Economic Review, Vol. 84, 1994, pp. 1369~1384.

[10] Ann, K., The Fuel Cell and Hydrogen Annual Review 2017 4th Energy Wave.

[11] Deter, N. and K. Kotani, “Real options approach to renewable energy investment in Mongolia”, Energy Policy, Vol. 56, 2013, pp. 136~150. 10.1016/j.enpol.2012.12.003

[12] Dixit, A. and R. Pindyck, “Investment under Uncertainty”, Princeton University Press, 1994.

[13] El-Sharkh, M. Y., M. Tanrioven, A. Rahman, and M. S. Alam, “Economics of hydrogen production and utilization strategies for the optimal operation of a grid-parallel PEM fuel cell power plant”, 2010, International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, pp. 8804~8814.10.1016/j.ijhydene.2010.05.108

[14] Jang, Y-S., D-J. Lee, and H-S. Oh, “Evaluation of new and renewable energy techonologies in Korea using real options”, International Journal of Energy Research, Vol. 37, 2012. pp. 1645~1656.10.1002/er.2985

[15] Kroniger, D. and R. Madlener, “Hydrogen storage for wind parks: a real options evaluation for an optimal investment in more flexibility”, FCN working paper, No. 3. 2013.

[16] Li, Y., P. J. Engelen, and C. Kool, “A barrier options approach to modeling project failure: the case of hydrogen fuel infrastructure”, Tjalling C. Koopmans Research Institute, Discussion paper series 13-01, 2013.

[17] Li, Y., C. Kool, and P. J. Engelen, “Hydrogen-fuel infrastructure investment with endogenous demand: a real options approach”, Utrecht University School of Economics, Tjalling C. Koopmans Research Institute, Discussion paper series 16-12, 2016.

[18] Mahnovski, S., “Robust decisions and deep uncertainty: an application of real options to public and private investment in hydrogen and fuel cell technologies”, RAND, 2006.

[19] Niknam, T., M. Bornapour, A. Gheisari, and B. Bahmani-Firouzi, “Impact of heat, power and hydrogen generation on optimal placement and operation of fuel cell power plants”, International Journal of Hydrogen Economy, Vol. 38, 2013, pp. 1111~1127.10.1016/j.ijhydene.2012.10.074

[20] Stokey, Nancy L., “The Economics of Inaction: Stochastic Control Models with Fixed Costs”, Princeton University Press, 2009.

[21] Tsui, M., “Valuing innovative technology R&D as a real option: application to fuel cell vehicles”, MIT, 2005.

자원·환경경제연구 ISSN:1229-9146(Print) Environmental and Resource Economics Review

All Issue