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      油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶經(jīng)濟(jì)性論證方法研究

      2014-09-20 06:10:08陳飛兒
      關(guān)鍵詞:經(jīng)濟(jì)性方差油價(jià)

      陳飛兒, 戴 磊

      (上海交通大學(xué)海洋工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,上海 200240)

      在現(xiàn)代社會(huì)中,一切生產(chǎn)活動(dòng)都應(yīng)圍繞著經(jīng)濟(jì)性這一主體,船舶的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)同樣遵循這一原則。無(wú)論是建造新船、購(gòu)買二手船,還是進(jìn)行船隊(duì)更新、航線分析,圍繞著船舶工程不僅會(huì)遇到技術(shù)問題,也會(huì)遇到經(jīng)濟(jì)問題。工程技術(shù)與經(jīng)濟(jì)實(shí)際上是不可分割的。實(shí)現(xiàn)工程的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)不僅要依靠技術(shù),而且會(huì)涉及到一系列經(jīng)濟(jì)問題。船舶經(jīng)濟(jì)性即是對(duì)船舶工程涉及到的經(jīng)濟(jì)問題進(jìn)行計(jì)算,對(duì)整個(gè)工程的經(jīng)濟(jì)性做出評(píng)價(jià)。

      一、船舶經(jīng)濟(jì)性論證

      船舶經(jīng)濟(jì)性論證的論文并不少見,但很多學(xué)者如Akio等和Chen都將重點(diǎn)放在集裝箱船的規(guī)模經(jīng)濟(jì)上[1-2];Miaojia和Jacob選取了燃油價(jià)格、航行時(shí)間和俄羅斯北海航線通行費(fèi)作為三大經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)來(lái)進(jìn)行船舶在北海航線航行的經(jīng)濟(jì)性分析[3];Ronen研究了燃油價(jià)格對(duì)集裝箱船的航速和船隊(duì)規(guī)模的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)[4];曹瑋、于清波對(duì)港口與經(jīng)濟(jì)動(dòng)態(tài)關(guān)系進(jìn)行了研究[5];嚴(yán)佳明針對(duì)經(jīng)濟(jì)不景氣環(huán)境下大型集裝箱船舶經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行了分析,并提出對(duì)策[6]。關(guān)于能源和船舶經(jīng)濟(jì)性之間的關(guān)系越來(lái)越受到重視,并在國(guó)內(nèi)外成為研究的熱點(diǎn)[7-13]。

      船舶經(jīng)濟(jì)性論證結(jié)論的可靠性主要取決于對(duì)未來(lái)效益和費(fèi)用預(yù)測(cè)的正確性。由于存在許多不確定因素如船價(jià)、油價(jià)等的變化,使船舶經(jīng)濟(jì)性論證難免出現(xiàn)誤差。近年來(lái),尤其是進(jìn)入2000年后,世界油價(jià)劇烈波動(dòng)使油價(jià)因素對(duì)船舶經(jīng)濟(jì)性產(chǎn)生了重大影響。怎樣在油價(jià)劇烈波動(dòng)下對(duì)船舶經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行論證成為了一個(gè)難題。鑒于結(jié)合油價(jià)劇烈波動(dòng)與船舶經(jīng)濟(jì)性的課題前人很少涉及,本文擬通過(guò)近期油價(jià)劇烈波動(dòng)對(duì)航運(yùn)業(yè)的沖擊,研究油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶的經(jīng)濟(jì)性?;趯?shí)船經(jīng)濟(jì)指標(biāo),定量測(cè)算出不同類型船舶營(yíng)運(yùn)的經(jīng)濟(jì)性,從而得出油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶經(jīng)濟(jì)性的論證方法。

      二、經(jīng)濟(jì)性論證指標(biāo)的比選

      衡量船舶經(jīng)濟(jì)性的指標(biāo)有很多,不同的指標(biāo)可以從不同的側(cè)面反映出投資效果和船型的差別。通常情況下,船東為了提高競(jìng)爭(zhēng)能力和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益,希望降低船舶的運(yùn)輸成本,同時(shí)提高利用率和縮短投資回收期。油價(jià)劇烈波動(dòng)時(shí),對(duì)經(jīng)濟(jì)效益和費(fèi)用預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性難以保證,也無(wú)法保證船舶工程經(jīng)濟(jì)分析的可靠性。在這種情況下,傳統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性論證方法或多或少出現(xiàn)了缺陷,敏感性分析等不確定性分析方法也失去了其應(yīng)有的作用。

      本文根據(jù)船舶營(yíng)運(yùn)經(jīng)濟(jì)環(huán)境的不同,選取三種主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)——必要運(yùn)費(fèi)率(Required Freight Rate,RFR)、凈現(xiàn)值(Net Present Value,NPV)和內(nèi)部收益率(Internal Rate of Return,IRR),在油價(jià)劇烈波動(dòng)的情況下分析各指標(biāo)的誤差,并以此為依據(jù)判斷其對(duì)經(jīng)濟(jì)性論證的適用性。

      (一)凈現(xiàn)值

      NPV是把船舶整個(gè)營(yíng)運(yùn)期歷年的收入與支出按投資收益利率折現(xiàn)后相減的差值。若凈現(xiàn)值為零時(shí),方案的收支現(xiàn)值相抵,恰能達(dá)到預(yù)期的投資收益率。如所得值為正,表示方案可取,而且越大越好;反之,方案不能被采納。

      在每年度的貨運(yùn)收入和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用都不相同、不計(jì)殘值和一次投資的情況下,凈現(xiàn)值:

      式中:At為第t年的收益;Bt為第t年的營(yíng)運(yùn)收入;Yt為第t年的營(yíng)運(yùn)費(fèi)用(不包括燃油價(jià)格);St為第t年的燃油價(jià)格;P為初始投資,即船價(jià);i為基準(zhǔn)投資收益率。

      使用式(1)計(jì)算凈現(xiàn)值NPV會(huì)遇到困難:該式中第1項(xiàng)包含有油價(jià)因素,第2項(xiàng)對(duì)船東來(lái)說(shuō)是付給船廠的一筆確定的款項(xiàng),是一個(gè)給定的常數(shù)。在一般情況下,凈現(xiàn)值與式(1)右邊的兩項(xiàng)相比較是一個(gè)小量,也就是說(shuō),式(1)是一個(gè)大量減大量的運(yùn)算。如果式(1)中第1項(xiàng)的燃油價(jià)格波動(dòng)不很劇烈,即原來(lái)所占的百分比并不很大的話,在減去第2項(xiàng)后,其所占的百分比也會(huì)顯著提高。故當(dāng)油價(jià)劇烈波動(dòng)時(shí),凈現(xiàn)值有很大的不確定性。

      (二)內(nèi)部收益率

      IRR是船舶使用期(或還本付息期)內(nèi)使凈現(xiàn)值等于零的投資收益率。它反映了船舶工程方案負(fù)擔(dān)得起的最大貸款利率,其值越大越好,適用于貸款投資,收入之和可以估算船舶工程方案的經(jīng)濟(jì)分析。

      當(dāng)船舶每年度的營(yíng)運(yùn)收入B和營(yíng)運(yùn)費(fèi)用Y都保持不變且為一次投資時(shí):

      由于式(2)中仍有減法運(yùn)算,當(dāng)其中一項(xiàng)有隨機(jī)誤差,而另一項(xiàng)保持不變時(shí),算式將擴(kuò)大誤差的比重,從而增大不確定性。油價(jià)劇烈波動(dòng)時(shí),IRR受到巨大影響。

      (三)必要運(yùn)費(fèi)率

      RFR是為達(dá)到預(yù)定的投資收益利率,單位運(yùn)量所需要的收入。它尤其適合于收入不能預(yù)估的船舶工程經(jīng)濟(jì)分析和方案的比較,單位為元/噸。

      式中:Q——某方案的單船年運(yùn)量;AAC——某方案的單船年費(fèi)用。

      若不計(jì)殘值,一次投資,各年?duì)I運(yùn)費(fèi)相等,則必要運(yùn)費(fèi)率:

      與前述兩個(gè)指標(biāo)相反,式(4)中出現(xiàn)的是加法運(yùn)算,而且在具有隨機(jī)誤差的年?duì)I運(yùn)費(fèi)用上加上了固定的年度投資回收額ACCR=P(A/P,i,N),從而降低了誤差在必要運(yùn)費(fèi)率中所占的百分比。年貨運(yùn)量也是一個(gè)有誤差的參數(shù),但它與營(yíng)運(yùn)費(fèi)用的波動(dòng)(包括油價(jià))有一定的關(guān)系。當(dāng)年貨運(yùn)量增加時(shí),年?duì)I運(yùn)費(fèi)一般也將增加,至少是貨物裝卸費(fèi)增加,有時(shí)港口費(fèi)也會(huì)增加。因此,年貨運(yùn)量的波動(dòng)對(duì)必要運(yùn)費(fèi)率的影響不會(huì)太激烈。油價(jià)劇烈波動(dòng)時(shí),相對(duì)于前兩個(gè)指標(biāo),必要運(yùn)費(fèi)率的變化幅度相對(duì)較小,因此是一個(gè)可取的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

      三、油價(jià)的ARCH分析

      要對(duì)原油市場(chǎng)不確定性進(jìn)行探討和分析,需要建立數(shù)學(xué)模型進(jìn)行系統(tǒng)分析。許多學(xué)者采用時(shí)間序列的方法對(duì)油價(jià)波動(dòng)進(jìn)行研究,包括Granger(1969)的因果關(guān)系方法、Engle和Granger(1987)提出的協(xié)整理論等。美國(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家Engle R.F.(1984)教授提出了 ARCH(Auto Regressive Conditional Heteroscedasticity)模型和 ARCH家族(如GARCH、EGARCH等),主要用于具有叢集性及方差波動(dòng)性特點(diǎn)的經(jīng)濟(jì)類時(shí)間序列數(shù)據(jù)的回歸分析及預(yù)測(cè)。這些ARCH模型被廣泛應(yīng)用于貨幣市場(chǎng)、外匯市場(chǎng)等的研究,良好的效果獲得了業(yè)界和學(xué)術(shù)界的認(rèn)可。后有學(xué)者開始將ARCH模型應(yīng)用于石油市場(chǎng)的研究中,也獲得較好效果。

      (一)ARCH模型概述

      傳統(tǒng)的計(jì)量經(jīng)濟(jì)模型常假定樣本的方差不變。事實(shí)上,大多數(shù)時(shí)間序列具有變方差的特征,如收益率、通貨膨脹率等,在某些時(shí)期波動(dòng)十分劇烈,而另一時(shí)期波動(dòng)相對(duì)平穩(wěn),呈現(xiàn)出方差隨時(shí)間變化的特點(diǎn)。1982年,Engle首先提出了自回歸條件異方差(ARCH)模型,用來(lái)模擬這種波動(dòng),預(yù)測(cè)和研究條件方差。ARCH模型有以下幾種具體形式。

      1.線性ARCH(q)模型:εt為一隨機(jī)過(guò)程

      假設(shè){vt}獨(dú)立同分布,E(vt)=0,D(vt)=1。ht有表達(dá)式:

      2.線性 GARCH(p,q)模型

      其中:α0>0,αi≥0,βj≥0,i=1…q,j=1…p。該模型說(shuō)明,當(dāng)前的條件方差不僅依賴于過(guò)去的條件方差,而且依賴于模型過(guò)去殘差的實(shí)現(xiàn)。GARCH模型依賴于過(guò)去已經(jīng)實(shí)現(xiàn)的波動(dòng)程度和變更的信息。

      3.指數(shù) GARCH(p,q),即 EGARCH(p,q)模型

      以上ARCH模型及其擴(kuò)展模型雖然都常常用來(lái)描述和解釋時(shí)間序列誤差的方差變化,但它們具有各自的特點(diǎn)。ARCH模型發(fā)現(xiàn)了時(shí)間序列中的波動(dòng)是可以預(yù)測(cè)的,表明過(guò)去的波動(dòng)擾動(dòng)對(duì)市場(chǎng)未來(lái)波動(dòng)有著正向而減緩的影響,因此波動(dòng)會(huì)持續(xù)一段時(shí)間,說(shuō)明了市場(chǎng)波動(dòng)的集群性現(xiàn)象。從預(yù)測(cè)的角度來(lái)說(shuō),當(dāng)存在ARCH效應(yīng)時(shí),使用ARCH模型比使用普通最小二乘法不僅可以提高預(yù)測(cè)值的精度,還可以計(jì)算出預(yù)測(cè)值的可靠性。

      (二)原油市場(chǎng)ARCH效應(yīng)檢驗(yàn)

      本文研究的是自1998年1月至2012年3月的WTI石油市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)的周數(shù)據(jù),共740個(gè)樣本數(shù)據(jù),見圖1。結(jié)果由EVIEWS 6.0得到。14年間石油價(jià)格波動(dòng)頻繁,且波動(dòng)幅度較大。

      圖1 原油價(jià)格走勢(shì)圖

      為緩沖序列的波動(dòng)程度,我們首先將石油價(jià)格序列轉(zhuǎn)換為對(duì)數(shù)數(shù)據(jù),然后采用一階差分序列,即Ln(Pt)-Ln(Pt-1),并乘以100,得到對(duì)數(shù)百分收益率序列。表1給出了有關(guān)收益率的基本統(tǒng)計(jì)量。

      表1 WTI收益率序列基本統(tǒng)計(jì)情況

      根據(jù)表1及圖2分析可知,該序列有典型的“尖峰厚尾”特征。ADF檢驗(yàn)表明收益率序列在1%的顯著性水平下拒絕存在單位根的假設(shè),說(shuō)明收益率序列是平穩(wěn)的。

      Q統(tǒng)計(jì)量充分說(shuō)明了國(guó)內(nèi)外石油價(jià)格收益率序列存在顯著的自相關(guān)性,Q2(10)統(tǒng)計(jì)量表明兩序列均存在條件異方差和波動(dòng)集聚現(xiàn)象。且由圖2,收益率都基本圍繞在0均值上下波動(dòng),波動(dòng)幅度較大,因此適合ARCH族模型。

      圖2 原油收益率走勢(shì)

      (三)結(jié)果分析

      根據(jù)ARCH模型及本節(jié)的實(shí)證分析結(jié)果,國(guó)際油價(jià)的波動(dòng)性存在集聚性、持續(xù)性等特征。由 Q2(10)以及模型的α0必為正,說(shuō)明石油價(jià)格波動(dòng)的集群性現(xiàn)象,即過(guò)去的波動(dòng)擾動(dòng)對(duì)市場(chǎng)未來(lái)波動(dòng)有著正向而減緩的影響,石油市場(chǎng)小幅波動(dòng)往往集中在一些時(shí)段上。此外,由于波動(dòng)的持續(xù)性以及油價(jià)序列是平穩(wěn)的,“尖峰厚尾”特征也說(shuō)明油價(jià)驟然上升或下降所用的時(shí)間并不長(zhǎng),往往在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)就完成了。這樣,為油價(jià)劇烈波動(dòng)情況下船舶經(jīng)濟(jì)性分析方法的計(jì)算提供了依據(jù)。

      四、油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶經(jīng)濟(jì)性論證方法

      由前一節(jié)的分析,我們得知油價(jià)的波動(dòng)存在集聚性、持續(xù)性等特征。油價(jià)往往在一段時(shí)間內(nèi)持續(xù)小幅波動(dòng);由于“尖峰厚尾”的特性,在某一段較短時(shí)間出現(xiàn)較大波動(dòng),然后又歸于“平靜”。

      圖3 2001—2012 WTI油價(jià)現(xiàn)貨周指數(shù)

      正是由于這種特殊的油價(jià)特征,為我們?cè)谟蛢r(jià)劇烈波動(dòng)的情況下進(jìn)行船舶經(jīng)濟(jì)性論證提供了依據(jù)。將某一段時(shí)間內(nèi)的油價(jià)分成不同的波動(dòng)階段,分別對(duì)其進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性分析,可以大幅度地減少油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶經(jīng)濟(jì)性論證的誤差,為航運(yùn)企業(yè)制定船隊(duì)發(fā)展規(guī)劃和港口企業(yè)制定到港船型規(guī)劃提供參考,能夠合理利用資源,避免航運(yùn)企業(yè)走彎路。當(dāng)然,前面的討論中也表明,在油價(jià)劇烈波動(dòng)時(shí),合理選取必要運(yùn)費(fèi)率指標(biāo)對(duì)減少誤差有重要意義。

      我們以干散貨船Ocean Universe為代表來(lái)做經(jīng)濟(jì)分析。研究2001年1月1日—2012年3月9日的WTI油價(jià)現(xiàn)貨指數(shù)周數(shù)據(jù),共584個(gè)樣本,見圖3。干散貨船Ocean Universe的數(shù)據(jù)見表2、表3。

      表2 Ocean Universe主要參數(shù)

      表3 Ocean Universe在巴西圖巴朗—中國(guó)北侖航線部分經(jīng)濟(jì)參數(shù)

      由圖3可清晰看出,2001—2012年間的油價(jià)波動(dòng)大致可分為17個(gè)階段。根據(jù)油價(jià)的每周價(jià)格,可以計(jì)算出油價(jià)的漲跌幅度。顯然,油價(jià)出現(xiàn)劇烈升高或滑落時(shí),油價(jià)必然連續(xù)幾天漲或跌。通過(guò)對(duì)前后兩個(gè)階段波動(dòng)幅度的估計(jì),我們可以確定油價(jià)的各個(gè)階段以及其油價(jià)均值,見表4(由于數(shù)據(jù)較多,必要時(shí)剔除個(gè)別波動(dòng)異常數(shù)據(jù))。

      表4 油價(jià)階段性節(jié)點(diǎn)

      設(shè)每個(gè)階段的燃油價(jià)格分別為 S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6,S7,S8,S9,S10,S11,S12,S13,S14,S15,S16,S17。世界上平均比重的原油通常1公噸=7.35桶。換算得S0=205.73美元/噸,S1=178.24 美元/噸,S2=206.76 美元/噸,S3=309.29美元/噸,S4=371.40 美元/噸,S5=467.31 美元/噸,S6=441.59 美元/噸,S7=503.99 美元/噸,S8=554.12美元/噸,S9=666.94 美元/噸,S10=863.92 美元/噸,S11=720.15 美元/噸,S12=374.26 美元/噸,S13=550.22 美元/噸,S14=601.45 美元/噸,S15=719.86 美元/噸,S16=670.32美元/噸,S17=746.54 美元/噸。為簡(jiǎn)便計(jì)算,假設(shè)其他條件與原先相同變化。以必要運(yùn)費(fèi)率為指標(biāo),由式(1)~(4),求出各階段結(jié)果,如表5所示。

      表5 各階段油價(jià)下每年的必要運(yùn)費(fèi)率($)

      根據(jù)各階段作用時(shí)間長(zhǎng)短的不同,對(duì)各必要運(yùn)費(fèi)率進(jìn)行加權(quán)平均,求得最后的年運(yùn)費(fèi)率為:RFR=0.060RFR0+0.014RFR1+0.202RFR2+0.082RFR3+0.034RFR4+0.149RFR5+0.022RFR6+0.027RFR7+0.010RFR8+0.034RFR9+0.055RFR10+0.005RFR11+0.060RFR12+0.091RFR13+0.058RFR14+0.050RFR15+0.026RFR16+0.021RFR17=24.649 美元/噸。

      由于本方法是取各個(gè)階段油價(jià)小范圍波動(dòng)情況對(duì)船舶經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行分析,我們可以對(duì)其進(jìn)行敏感性分析,以達(dá)到規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的目的。選取油價(jià)為變動(dòng)因子,分別以5%和10%的變化率計(jì)算出上述選定的船型在不同影響水平下的船舶必要運(yùn)費(fèi)率。最后由各階段的必要運(yùn)費(fèi)率加權(quán)平均得出最后的結(jié)果,如表6所示。

      表6 油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶必要運(yùn)費(fèi)率敏感性分析對(duì)比

      在油價(jià)劇烈波動(dòng)下,采用分階段計(jì)算船舶經(jīng)濟(jì)性,得出的必要運(yùn)費(fèi)率可能會(huì)在23.6~ 25.7美元/噸波動(dòng),其波動(dòng)范圍比傳統(tǒng)直接計(jì)算的必要運(yùn)費(fèi)率波動(dòng)范圍小得多。若該運(yùn)費(fèi)率低于市場(chǎng)運(yùn)價(jià),則該方案可接受。

      在本研究區(qū)間中,油價(jià)最低時(shí)不到20美元,最高時(shí)超過(guò)140美元,漲幅達(dá)600%。顯然,油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶經(jīng)濟(jì)性論證方法更重視實(shí)際情況。相比油價(jià)小幅波動(dòng)下敏感性分析的方法,得到的結(jié)果對(duì)現(xiàn)實(shí)更有意義(見表6)。事實(shí)證明,油價(jià)波動(dòng)-10%下船舶經(jīng)濟(jì)性論證方法得到的必要運(yùn)費(fèi)率值為23.6,比傳統(tǒng)方法油價(jià)波動(dòng)-5%得到的必要運(yùn)費(fèi)率值23.170還要高。若航運(yùn)企業(yè)采用原先的方法,一旦出現(xiàn)油價(jià)劇烈波動(dòng),損失將會(huì)很大。顯然,采用新的方法風(fēng)險(xiǎn)將會(huì)小得多,更安全可靠。

      本文以必要運(yùn)費(fèi)率(RFR)為經(jīng)濟(jì)性指標(biāo),通過(guò)ARCH模型解釋了油價(jià)的波動(dòng)特征,在油價(jià)劇烈波動(dòng)情況下對(duì)必要運(yùn)費(fèi)率進(jìn)行敏感性分析,得出了油價(jià)劇烈波動(dòng)下船舶經(jīng)濟(jì)性論證的方法。結(jié)果表明,基于油價(jià)ARCH模型的船舶必要運(yùn)費(fèi)率能夠取得很好的計(jì)算結(jié)果,比油價(jià)小幅波動(dòng)船舶必要運(yùn)費(fèi)率敏感性分析結(jié)果更加科學(xué)、精確,從而驗(yàn)證了本文的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)選擇方法以及ARCH模型的適應(yīng)性。

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