对外经济贸易大学
硕士学位论文
基于实物期权理论的3G项目延迟期权价值分析
姓名：宋扬
申请学位级别：硕士
专业：金融学
指导教师：孙华妤
20050401
II
基于实物期权理论的 3G 项目延迟期权价值分析
宋扬
2005 年4 月
摘 要
关于是否投资 3G 3rd Generation 社会各界特别是电信业内部存在着广
泛的争议本文立足于电信产业价值链运用实物期权法之Black-Scholes 模型
对3G 项目延迟期权价值进行了分析定量地说明了投资3G 将会为电信行业带
来巨大收益
主题词 3G 实物期权法延迟期权Black-Scholes 模型
III
Value Analysis of option to defer in 3G
Based On the Real Option Theory
Yang Song
April, 2005
Abstract
To invest in 3G or not is widely discussed by the entire society, especially by the
technology information enterprises. Through carefully researching of the value chain
of information technology industry, this paper analyzed the value of option to defer in
3G by application of Black-Scholes model. And the result explained quantitatively
that the investment in 3G will bring great benefit for the technology information
industry.
Keywords: 3G; Real Option; Option to defer; Black-Scholes model
I
致 谢
本文的写作中 孙华妤老师对于文章的研究方向和组织形式提供
了重要的指导对于文章中的数据处理和分析过程提出了很多有价值
的建议在此笔者对孙华妤老师悉心的指导表示衷心的感谢
1
一 前 言
3G 即3rd Generation 的缩写是第 三代移动通讯的简称2003 年日本
和欧洲已开始将3G 技术投入到商用并逐步占领本国及海外市场而在我国
理论界对于中国是否应投资3G 应何时投资3G 存在重大分歧2004 年底由胡
鞍钢担任组长的中国3G 世纪报告强烈建议中国政府马上发放3G 牌照并且
预测开放3G 市场将使GDP 每年增加1800 亿元而北京邮电大学教授阚凯力则认
为3G 投资涉及数千亿元之巨目前国内3G 市场尚未充分发育过早发放牌照
将使国家遭受巨大损失在这场胡阚之争中胡鞍钢从宏观经济和国家战略
的角度进行分析阚凯力则侧重于技术和市场研究而显著区别于以上两位专家
的是本文是从金融投资角度将电信产业的价值链看成一个有机的整体 通
过对这条价值链上的电信设备供应商电信运营商以及电信终端产品提供商投资
3G 的成本收益逐一分析后运用实物期权法之Black-Scholes 期权定价模
型定量地计算出3G 投资所包含的延迟期权的价值进而从金融学的角度说明
投资3G 将会给电信产业带来巨大收益
本文将以定量的方式说明延迟期权在企业决策中所具有的价值随着互联网
的普及和经济全球化的迅速发展企业的生存环境正发生着剧烈的变化投资前
景充满了不确定性投资过程的不确定性不全是意味着投资的风险它同样意味
着价值这个价值就是实物期权而延迟期权在实物期权中则占据着重要的地位
在本文中电信企业面对3G 这样带有极大不确定性的项目有权采取延迟投资
策略并根据市场及政策的变化状况相机抉择待不确定性降低或消除后再行投
资通过Black-Scholes 期权定价模型将这种延迟投资的灵活性所具有的价值
以定量的方式计算出来为电信企业进行动态投资决策提供了更加符合实际情况
的依据
在本文写作中刘志新所著期权投资学加深了本文对于实物期权种类及
研究方法的认识谢赤张祺所著实物期权一种重要的创新金融工具加深
了本文对于实物期权与金融期权联系与区别的认识马莎.阿姆拉姆和纳林.库拉
蒂拉卡所著的实物期权不确定性环境下的战略投资管理一书中Bio/Line
公司的案例中参数s的计算过程给本文以很大启发其连续复利回报率计算公式
及资产价值年度波动率计算公式为本文所采纳
本文分为三个部分第一部分谈3G 投资的背景第二部分先介绍实物期权
法然后用Black-Scholes 模型估算了3G 投资的价值第三部分为结论
二 背景介绍投资3 G 所引发的争论
近年来我国电信业取得了飞速的发展不论从电话用户规模还是网络规模
来看中国电信业均居世界首位从而迈入了世界电信大国的行列而其中移
动通讯和移动数据业务在整个电信业务收入中所占的比重越来越大增长呈加速
之势这就为3G 技术在中国的应用奠定了良好的市场基础而3G 的运用则将为
移动通讯和移动数据业务的发展提供强大的技术支持这是因为3G 是结合了
无线通信与互联网等多媒体通信的新一代移动通信系统它能够处理包括声音
2
图像视频流等多种媒体形式提供包括网页浏览电话会议电子商务等多种
信息服务而且更为安全可靠在不同的区域内3G 手机提供了不同的数据传
输速度在室内室外和行车的环境中能够分别支持至少2Mbps 兆字节每
秒384kbps 千字节每秒以及144kbps 的传输速度
图1 2003 年1-12 月电信专业收入比1
图2 2003 年1-12 月各项业务收入同比增长2
可以说3G 在技术上的领先性是不容置疑的但是关于是否应该投资3G 却
引发了各界激烈的争论
支持的一方认为中国要变电信大国为电信强国从根本上改善电信业在全
球的地位3G 是难得的机遇况且中国在3G 方面的准备工作比2G 2.5G 都好
1资料来源中华人民共和国信息产业部网站<www.mii.gov.cn>
2资料来源中华人民共和国信息产业部网站<www.mii.gov.cn>
3
这就为中国民族企业提供了良机宋俊德 2004 从历史发展来看运营商希望
在技术风险最小产品最成熟的时候建网因为这时的成本是最低的也不会错
过用户发展的高峰所以一般的运营商会选择产品成熟阶段进入就世界范围而
言2001 年开始第一个3G 商用网2002 年开始第一个符合3GPP3规范的商用网
络2003 年有8 个商用运营商到2004 年第一季度有14 个商用运营商这
一切标志着WCDMA 正处于产品成熟阶段因此2004 年进入时机是最佳的吴彦
群 2004
反对的一方则认为未来3G 市场需求的不确定性太大且由于前期投入成
本动辄上千亿因此3G 极有可能成为一个技术上空前的成功经营上空前
的失败的亏损项目因此暂时不宜投资阚凯力 2004
三 运用实物期权法对3 G 项目延迟期权价值的分析
3G 投资之所以引发巨大争议是由于它牵一发而动全局对整个国民经济
尤其是对电信产业有着广泛而深刻的影响因此就电信企业而言面对这样
重大的投资项目选择怎样的投资分析工具对投资效益进行分析就显得至关重要
了
一实物期权法是分析3 G 投资价值的理想工具
实物期权就是项目投资者在投资过程中所用的一系列非金融性选择权(如推
迟/提前扩大/缩减投资获取新的信息等的选择权) 实物期权除了考虑现金流
时间价值为基础的项目价值外还要充分考虑柔性管理4价值以及减少不确定性
信息所带来的价值从而对投资项目的整体价值进行科学评价由于实物期权是
对实物投资的选择权因而它与金融期权存在区别
1 . 实物期权的内涵以及与金融期权的区别
自从1992 年Black 和Scholes 提出了著名的- 公式解决了金融期权的
定价问题后金融期权市场和期权定价理论获得了很大的发展由于他们创造性
的工作理论界与实业界逐步将金融期权的思想和方法运用于企业经营中来并
开创了一项新的领域实物期权实物期权将金融期权的推广运用到实物资
产上具体地说一个公司对一个项目进行评估拥有对该项目的投资机会这
就如一个购买期权该期权赋予公司在一定时间内有权力按执行价格(投资成本)
购买标的资产(取得该项目) 同金融期权一样该约定资产(项目)的市场价值(项
目的净现值)是随市场变化而波动的当市场价格(净现值)大于执行价格(投资成
本)时有利可图公司便执行该期权(即选择投资) 该期权也因标的资产价格
的未来不确定性而具有一定的价值称之为实物期权谢赤张祺 2004 与金
融期权类似影响实物期权价值的因素主要包括标的资产价格执行价格标
的资产价格的波动无风险利率距到期时间的长短等
3 The 3rd Generation Partnership Project 的简称它是一个国际电信业协作标准组织集成了许多电信标准制
定组织
4 柔性管理是相对于以规章制度化寻求企业规模化来提高企业绩效达到企业经营目标的刚性管理而言的 它
要求灵活性与多样性的统一要求变革创新和新颖是适应瞬息万变的市场经济而发展起来的管理理论
4
下表对实物期权与金融期权做了一个比较
表一 实物期权与金融期权的区别
金融期权 实物期权
标的资产 股票等 项目或工厂等
执行价格 约定的价格 投资成本
市场价格 股票的价格 项目的总现值
期限 到期日 直到投资机会消失
波动性 股价的不确定性 项目收益的不确定性
贴现率 无风险利率 无风险利率
2 . 实物期权的种类及研究方法
实物期权可分为单一期权和复合期权单一期权一般可分为三类即延迟期
权增长期权和放弃期权
1 延迟期权
延迟期权相当于一个看涨期权它赋予企业在今后某个时刻进行项目投资的
权利当市场环境变化不定时决策者可以延迟投资在延迟期内一方面各
种不确定性因素得到减少市场风险不断释放另一方面企业通过人才储备
工艺改进进一步了解市场等提高了项目投资的成功概率在此基础上企业
便可根据实际情况确定是否投资投资的具体方向和规模了延迟期权在实物
期权理论中占有极其重要的地位本文就是主要围绕着3G 项目的延迟期权建立
模型进行价值分析的
2 增长期权
增长期权可分为三种情况即扩大规模增长期权转换增长期权和范围拓展
增长期权扩大规模增长期权是指当市场增长时通过连续投资早期项目的进
入能够后来扩大规模转换增长期权指对前一代产品或技术的迅速介入有利于公
司向下一代产品或技术转化而范围拓展增长期权是指在一个行业中对所拥有的
资产投资能够使公司有效进入另一个行业
3 放弃期权
放弃期权根据情况也可分为三类即缩小规模期权转向期权和范围收缩期
权缩小规模期权是指如果新信息改变了期望的效益则部分收缩或关闭项目
转向期权指当获得新的信息时放弃原来的项目而转向效益更好和更灵活的投资
领域范围收缩期权是指当一个商业机会没有进一步投资的潜力时缩小运作范
围或放弃项目运作
现实中的项目一般都不是一个孤立的期权而是交叉及多个期权是以上三
种期权的综合称为复合期权就3G 项目而言企业可以根据市场情况延迟作
出投资决策可扩大投资规模或是退出投资且3G 的建设有利于企业的产品和
技术向4G 5G 过渡因此3G 是一个典型的复合期权项目
对期权价值的计算可以采取多种方法所具备的工具是应用数学领域和工程
5
领域中成熟的解决方法和数学技术包括 Black Scholes 模型二项式模型
有限差分方法蒙特卡罗方法等在对实物期权进行估价时Black Scholes
模型得到广泛应用是一种比较经典的研究方法
3 . 实物期权法在3 G 项目投资价值分析中的优越性
3G 项目具有2 个重要特征首先是决策者对投资时机拥有选择余地比如
华为技术早在1995 年就押宝3G, 全力投入研发而中兴通讯则是到
了近年才谨慎介入逐步地投入资金其次是投资的未来回报具有不确定性实
物期权理论充分重视灵活性具有价值这一事实能够利用其独特的期权分析
法对项目投资过程中存在的这种相机选择权的潜在价值进行评估因而在进行
3G 项目投资价值分析时具有传统理论不能比拟的优越性具体表现在
第一实物期权法引入了期权概念以或有性决策的方式处理投资环境中的
不确定因素企业相应地具备了灵活性确立了如何正确处理不确定性的原则
承认不确定性能够创造价值并且借鉴期权定价理论解决了或有性决策的评价问
题
第二实物期权法以金融市场作为参照标准借用金融市场的信息与运作思
想对各种不同的资产所产生的回报进行评价从而实物期权的定价具备客观
性与可比性
第三在运用实物期权法分析的过程中一些重要的信息能系统地反映出来
如企业因某投资项目而必须承担的各种风险的来源项目在何种决策规则下产
生怎样的收益以及项目提供了哪些可能的收益等等当这些信息传达到高级管理
层时可以直接作为战略性投资决策的依据
二运用B l a c k - S c h o l e s 期权定价模型估算3 G 项目延迟期权价值
3G 项目中既有延迟期权又有增长期权和放弃期权因而是一个复合期权
为了说明问题的方便本文将研究范围锁定在延期期权以内拟运用实物期权法
中的Black-Scholes 期权定价模型估算3G 项目延迟期权的价值
现以04 年作为起点来论证3G 的投资价值中国的电信企业可以决定是在当
时就投资还是延迟投资假定延迟期为两年现在运用B-S 模型估算3G 项目延
迟期权的价值以观察这项投资所真正蕴涵的价值
在以下讨论中看涨期权的价值C0 对应本文中延迟期权的价值因为本
文中的延迟期权提供投资者等待并在一定条件下投资的权利这就好比是一个看
涨期权当前投资成本X 和投资收益现值S 的估算引用了胡鞍钢在中国
3G 世纪报告中相关的数据标的资产价值波动率s 的估算引用了中兴通
讯中国移动波导股份从1999 年至2003 年资产负债表中的有关数据无风险
收益率R 取2 年期国债利率
Black-Scholes 定价模型为
C0 SN(d1)-Xe-rtN(d2)
6
其中
d1 ㏑ S/X + r+s2/2 T /s
d2 d1 s T
C0 为看涨期权的价值对应本文中延迟期权的价值
表示投资项目在投资期内的收益现值对应未来各年现金流现值
X 表示项目的投资支出对应当前投资成本
s表示项目的不确定性对应标的资产价值波动的标准差s
为期权有效期间的无风险利率对应2 年期国债利率
表示在不失去自己投资机会前提下的投资可推迟时间对应投资延迟期
(.)表示标准正态分布(0,1)的概率分布函数
1 当前投资成本X 5
对于电信设备商和运营商来说胡鞍钢估计初期3G 网络规模是2G 网络规模
的60 据信息产业部公布数据统计从1999 年到2003 年的5 年间电信设
备商和运营商的2G 网络的投入约为5000 亿元则初期3G 网络投资为5000 60
3000 亿元考虑国内生产设备的比例为80 则中国电信设备商和运营商
的3G 网络初期投资国内所能占到的金额为3000 80 2400 亿元
对于手机生产商而言3G 网络的建设将会带来3G 手机的热销手机厂商必
然要为此项投资做好充分的准备2004 年11 月底中国手机用户已达到3.3 亿人
估计有60 转到3G 则3G 新增用户为3.3 60 1.98 亿2003 年国内手机
销量用户与新增用户之比为138 那么估算3G 手机销量3G 新增用户数138
1.98 亿138 2.7324 亿部估计3G 手机每台平均成本1000 元则3G
手机总成本为2.7324 亿1000 2732.4 亿元最后考虑国内生产的手机占80
则国内生产的3G 手机总成本为2732.4 亿80 2185.9 亿元
故当前投资成本X 约为4586 亿元
2 . 投资收益现值S 6
1 对于电信设备制造商和电信运营商而言平均资产报酬率在6 左右
电信行业平均资产报酬率从2000 年到2003 年分别为10.1 5.95 4.6
4.95 由此用算术平均法估算电信行业资产报酬率为6 所以从04
到08 年每年平均收益为2400 6 144 亿元
另外投入3G 还将新增移动数据业务根据胡鞍钢的估计我国3G 业务开
展后扣除自然增长后的移动数据业务平均增加5 2003 年移动数据业务收入占
4600 亿元电信运营收入中的50 约为2300 亿考虑移动数据业务近20 的
增长率估计未来五年内我国移动数据通信业务市场规模年平均为3000 亿元
每年新增的移动数据业务收入3000 5 150 亿元
两项合计每年平均收益为144 150 294 亿元
5 当前投资成本 x 计算中的相关数据来源于胡鞍钢的中国3G 世纪报告
6 投资收益现值 s 计算中的相关数据来源于胡鞍钢的中国3G 世纪报告
7
2 对于手机生产商而言胡鞍钢估计每台3G 手机平均单价为1400 元
则3G 手机总收益2.7324 亿1400 3825 亿元最后考虑国内生产的手机占
80 则国内生产的3G 手机总收益3825 80 3060 亿元每年平均收益为
612 亿元
为简化计算假定未来每年净现金流都持续不变则未来每年净现金流设
备制造商移动运营商年均收益每年新增移动数据业务收入3G 手机每年平
均收益144 150 612 906 亿元再运用现值法贴现率取电信行业平均资
产报酬率6 则现金流入现值为3815 亿元即3G 的投资收益现值S 3815
亿元
S=
5
1 (1 )
t
t
t
C
= + K å =3815 亿元
式中Ct 为各年净现金流K 为贴现率t 为时间
表二 投资3G 的净现金流及净现值
年份
项目
2004
2005
2006
2007
2008
合计 备注
净现金流 906 906 906 906 906
折现系数 0.94 0.89 0.84 0.79 0.75 折现
率
6%
净现值 852 806 761 716 680 3815
3 标的资产价值波动率s
s是3G 资产价值的波动率由于3G 项目尚未上马资产价值的相关信
息不可得故用2G 资产价值波动率代替2G 资产主要由2G 设备制造商运
营商手机生产商的资产构成本文选取这三类企业中具有行业主导地位的
三家上市企业电信设备制造商中兴通讯电信运营商中国移动
手机生产商波导股份的资产价值波动率作为代表进行研究并通过求解
三家企业资产价值波动率的算术平均值来估计3G 资产价值波动率为与定价
的假设和惯例保持一致采用连续复利计算的标的资产回报率连续复利回
报率的计算公式为
ut=㏑(At/At-1)
式中ut 为时刻t 与t-1 之间的回报率At 是时刻t 处的资产价值波动率
由标准差的一般公式得到
8
( )2
( 1)
t u u
n
s
-
=
-
å
下表中列出了三家企业求取年波动率的计算样本资产总值数据来源于三家
企业1999 至2003 年度资产负债表
表三 中兴通讯资产价值波动率
资料来源中兴通网站<http://www.zte.com.cn/05investor/more2.jsp?searchTitle=>
表四 中国移动资产价值波动率
资料来源中国移动网站<http://www.chinamobilehk.com/gb/index.htm>
年份 资产总值亿元 资产总值比 年回报率
At/At-1 ㏑(价格比) %
1999 34
2000 63 1.852941 61.6774
2001 91 1.444444 36.7725
2002 124 1.362637 30.9422
2003 158 1.274194 24.2313
年波动率 16.3387
年份 资产总值亿元 资产总值比 年回报率
At/At-1 ㏑(价格比) %
1999 1089
2000 3744 3.438017 123.4895
2001 3736 0.997863 -0.214
2002 4417 1.182281 16.7445
2003 4495 1.017659 1.7505
年波动率 59.1845
9
表五 波导股份资产价值波动率
资料来源国泰君安顺德营业部<http://www.sdgtja.com/shzl/600130.txt>
以上三者的算术平均值约为16.3387 59.1845 42.0781 /3 39 也
就是说2G 资产价值波动率为39 由于假定3G 资产价值波动率与2G 相同所
以3G 资产价值波动率s 39
根据以上公式及相关数据有S=3815,x=4586 s=39% T=2 r=2.25%7
由B S 方程对实物期权的定价步骤首先求出d1 d2
d1 ㏑ S/X + r+s2/2 T /s 0.033417
d2 d1 s T 0.51804
求出正态分布积分N(d1),N(d2)的值
N(d1) 0.51
N(d2) 0.30
计算期权价值
C0 SN(d1)-Xe-rtN(d2) 3815 0.51 4586 0.956 0.30 1945 1315
630 亿元
7 财政部 2003 年第四期2 年期凭证式国债票面年利率为2.25
年份 资产总值亿元 资产总值比 年回报率
At/At-1 ㏑(价格比) %
1999 4.60
2000 12.15 2.641304 97.1273
2001 17.43 1.434568 36.0864
2002 38.07 2.184165 78.1234
2003 39.47 1.035724 3.51
年波动率 42.0781
10
四 结 论
本文运用实物期权法之Black-scholes 期权定价模型进行分析可知两年的
延迟投资期权具有630 亿元的价值即将投资推迟至05 年底并在这个过程中
根据市场环境政策法规技术标准等各种因素的变化以决定具体的投资方向和
投资规模这个选择权具有630 亿元的价值根据前文我们知道3G 项目是
一个复合期权企业可以根据市场情况延迟作出投资决策可扩大投资规模或是
退出投资且3G 的建设有利于企业的产品和技术向4G 5G 过渡因此它所具
有的期权价值将远大于延迟期权所带来的的630 亿元因此如果将期权因素考
虑进来的话我们有理由相信3G 将是一个能够给电信产业带来巨大收益的项
目
11
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摘要
随着互联网的普及和经济全球化的迅速发展 企业的生存环境正发生着剧烈
的变化投资前景充满了不确定性投资过程的不确定性不全是意味着投资的风
险它同样意味着价值这个价值就是实物期权而延迟期权在实物期权中则占
据着重要的地位在本文中电信企业面对3G 这样带有极大不确定性的项目
有权采取延迟投资策略并根据市场及政策的变化状况相机抉择待不确定性降
低或消除后再行投资通过Black-Scholes 期权定价模型将这种延迟投资的灵
活性所具有的价值以定量的方式计算出来为电信企业进行动态投资决策提供了
更加符合实际情况的依据
3G 即3rd Generation 的缩写是第三代移动通讯的简称它结合了无线通
信与多媒体通信技术在技术上具有勿庸置疑的先进性但关于是否投资3G
在国内还有广泛争议各方从不同的角度出发运用不同的研究方法得出各自
不同的结论本文力图通过实物期权法之Black-Scholes 期权定价模型的运用
从金融学的角度来研究3G 投资决策的问题
实物期权指的是项目投资者在投资过程中所用的一系列性选择权(如延迟期
权增长期权或放弃期权) 实物期权除了考虑现金流时间价值为基础的项目价
值外还要充分考虑柔性管理价值以及减少不确定性信息所带来的价值从而对
投资项目的整体价值进行科学评价一个投资项目中含有的实物期权往往不止一
种而是多种称为复合期权3G 就是这样一个复合期权项目
实物期权的方法很多本文所运用的是其中著名的Black-Scholes 期权定价
模型它的公式为 C0 SN(d1)-Xe-rtN(d2) 其中d1 ㏑ S/X + r+s2/2
T /s d2 d1 s T 模型中各参数的意义为C0 是看涨期权的价值对应本
文中延迟期权的价值表示投资项目在投资期内的收益现值对应未来各年现
金流现值X 表示项目的投资支出对应当前投资成本s表示项目的不确定性
对应标的资产价值波动的标准差s 为期权有效期间的无风险利率对应2
年期国债利率表示在不失去自己投资机会前提下的投资可推迟时间对应投
资延迟期(.)表示标准正态分布(0,1)的概率分布函数
本文中当前投资成本X 和投资收益现值S 的估算引用了胡鞍钢在中
国3G 世纪报告中相关的数据通过计算得出当前投资成本X 为4586 亿
元投资收益现值S 为3815 亿元 3G 资产价值波动率s 是用2G 资产
价值波动率代替的这是由于3G 项目尚未上马资产价值的相关信息不可得
2G 资产主要由2G 设备制造商运营商手机生产商的资产构成本文选取这三
类企业中具有行业主导地位的三家上市企业电信设备制造商中兴通讯
电信运营商中国移动手机生产商波导股份的资产价值波动率作为代表
进行研究并通过求解三家企业资产价值波动率的算术平均值来估计3G 资产价
值波动率计算得s 39 无风险收益率R 取2 年期国债利率2.25% 延
迟期限T 为2 年将这些参数值带入模型中计算得到C0 为630 亿元
通过模型运算结果可知3G 的延迟投资期权具有巨大的价值我们知道
在3G 项目中电信企业可以根据市场情况延迟作出投资决策可扩大投资规模
或是退出投资且3G 的建设有利于企业的产品和技术向4G 5G 过渡因此可以
相信3G 这个复合期权项目必然能够为电信企业带来巨大的收益