基于灰色模糊綜合評價的儲氣庫投資策略研究

蔣汶汛， 沈一鳴， 王 宇， 楊超越

(1.重慶燃氣集團股份有限公司,重慶400020；2.重慶師范大學涉外商貿學院,重慶 401520)

1 概述

我國地下儲氣庫工作氣量僅為全國天然氣消費量的3%，遠低于國際12%～15%的平均水平,已成為制約我國天然氣產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要瓶頸之一[1]。由于地下儲氣庫這種大型基礎設施建設除了具有資本系數(shù)高、資本沉淀性大和回報周期長等特征[2]，還有購銷價格不確定、后期運營贏利模式不明等困難，但企業(yè)擁有儲氣能力又能增加其在氣源端的話語權，因此投資地下儲氣庫機遇與挑戰(zhàn)并存。面對這些難以定量分析的風險因素，本文引入灰色模糊數(shù)學理論，對城燃企業(yè)決策參建地下儲氣庫項目的投資時機進行研究，并尋找多因素共同影響下的最優(yōu)投資策略。

2 參建地下儲氣庫的風險因素分析

地下儲氣庫項目資金投入巨大，回報周期長，企業(yè)在投資前會通過對國家政策、建設成本、天然氣價格、后期運營風險等進行分析、論證和評價，從而制定最佳的投資策略。

① 管道未互聯(lián)互通

國家石油天然氣管網(wǎng)公司已掛牌成立，但是短期內實現(xiàn)天然氣干線管道互聯(lián)互通及與社會管道聯(lián)通比較困難。不同地區(qū)天然氣管網(wǎng)若未互聯(lián)互通，儲氣設施儲存的天然氣資源就不能在不同地區(qū)和季節(jié)間進行市場化調配，繼而難以激活天然氣終端消費市場的活力。

② 天然氣銷售價格倒掛

我國天然氣終端市場價格是基于基準門站價進行浮動，在用氣旺季天然氣終端價格倒掛現(xiàn)象比較嚴重，部分城燃企業(yè)在面對上游漲價而終端維持不變的情況下，維持正常經(jīng)營將會比較困難。如果現(xiàn)有天然氣價格體制不變，儲氣庫銷售天然氣可能面臨虧損，在這種情況下，城燃企業(yè)參建地下儲氣庫顧慮較多。

③ 環(huán)保征地選址困難

地下儲氣庫大多選址在遠離城市的郊區(qū)，在實施項目的過程中可能會因相關環(huán)保征地選址問題導致項目推進困難。

④ 稅收優(yōu)惠政策空缺

面對地下儲氣庫這種投資巨大的戰(zhàn)略新型基礎設施，從促進和扶持天然氣經(jīng)濟發(fā)展以及能源穩(wěn)定出發(fā)，國家應該給予投資地下儲氣庫企業(yè)稅收優(yōu)惠政策，進而促進企業(yè)提高贏利能力保持長遠發(fā)展[3]。

⑤ 建設成本巨大

2010年以前中國投運的枯竭氣藏儲氣庫單位工作氣投資普遍為2.0～2.5 元/m3，在建及規(guī)劃中的儲氣庫單位工作氣投資已超過4.0元/m3[4]。按已建成的枯竭油氣藏儲氣庫平均工作氣量16×108m3，平均造價約為36×108元。對于大部分城燃企業(yè)，單體項目投資巨大。同時儲氣庫的墊底氣占整個項目投資比例較大，基本屬于沉沒成本。

⑥ 后期運營難度大

目前，國內仍未有地下儲氣庫市場化成熟運行的先例。從現(xiàn)有文獻得知目前枯竭油氣藏的單位運營成本約為0.5元/m3，綜合地下儲氣庫建設投資以及單位運營成本，按30 a回收周期考慮，調峰需求費用在1元/m3左右，隨著注氣壓力快速上升，耗電量逐步增加，經(jīng)營成本將進一步增長[5]，地下儲氣庫運營企業(yè)如何維持贏利還需深入研究。

3 灰色模糊綜合評價方法[6]

3.1 設立因素集

設立因素集U={u1,u2,…,un}，表示由n種因素組成的集合。

3.2 確定權重集

在模糊綜合評判中，確定權重是十分重要的。它反映了各個評價因素在綜合決策中的重要程度，直接影響綜合評判的結果。鑒于城燃企業(yè)投資參建儲氣設施無先例，市場化運營無模式可循，因此只能判斷各個評價因素哪些屬于重要因素，卻難以確定其間的重要程度。于是本文確定權重的方法結合了置信度和歸一化的思想，以置信度得到一個因素對另外因素的重要程度，再進行歸一化處理，最終得到每個因素的權重[6]。

這種方法不需要參與評價的投資者給出每個因素的具體權重，只需要他們選出哪些因素重要即可，符合目前投資參建儲氣設施的實際情況。首先，邀請投資者選出他們認為重要的因素。對于某一個因素ui(i=1，…，n)，根據(jù)所有參與評價的投資者選出的重要因素，統(tǒng)計該因素出現(xiàn)的次數(shù)Ni。再將任意兩個因素視為一個組合(i=1，…，n;j=1，…，n)，統(tǒng)計這個組合出現(xiàn)的次數(shù)Nij。

因素uj對于因素ui的重要程度vij的計算式為：

(1)

式中vij——因素uj對于因素ui的重要程度

Nij——因素組合(ui,uj)出現(xiàn)的次數(shù)

Ni——因素ui出現(xiàn)的次數(shù)

得到矩陣V={vij}n×n，且當i=j時，Nij=Ni。

(2)

將矩陣同一行中的元素相加得列向量W

(3)

式中wi——列向量W的元素

(4)

3.3 建立評價矩陣

對于某一個投資方案，請專家對上述因素在此方案中的投資風險進行評價。對某一因素的評價有m種。每個參與評價的專家用投票的方式對各個因素表明各自的評價。xik表示贊成第i項因素為第k種評價的票數(shù)。

因素評價矩陣R=(rik)n×m的計算式為：

(5)

式中rik——因素評價矩陣R中的元素

xik——贊成第i項因素為第k種評價的票數(shù)

對于不同方案的評價矩陣，記為Ri(i=1～l，l為方案的數(shù)目)。

3.4 模糊綜合評判

采用M(·，+)算法，模糊綜合評判矩陣B的計算式為：

(6)

式中B——模糊綜合評判矩陣

對于不同方案的模糊綜合評判矩陣，記為Bi(i=1～l，l為方案的數(shù)目)。Bi中的元素記為bi(k)。

3.5 計算灰色關聯(lián)度，確定關聯(lián)序

① 初值化

② 求絕對差序列Dij

(7)

③ 求灰色關聯(lián)度

令

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

式中mi——絕對差序列中的最小值

Mi——絕對差序列中的最大值

ηij(k)——關聯(lián)系數(shù)

ρ——分辨系數(shù)，其作用在于提高關聯(lián)系數(shù)之間的差異顯著性，一般取0.5

ηi——評價隊列

得到不同方案的評價隊列ηi，根據(jù)η的大小順序就可以確定不同方案的優(yōu)選排序，評價隊列最大的方案即為最優(yōu)方案。

4 地下儲氣庫投資策略分析

投資最優(yōu)狀態(tài)是風險指標全部消除后開始投資建設，但是實際情況中，前瞻性的企業(yè)在其中某個或者某幾個風險因素消除后，將提前其他企業(yè)進入地下儲氣庫領域，以謀取未來儲氣市場的話語權，提高自身企業(yè)的競爭力。本文從投資角度出發(fā)，結合專家評價，設想從互聯(lián)互通、服務價格市場化和建設成本補貼3個風險因素角度，制定3個方案，方案1為管道互聯(lián)互通達成或基本達成，方案2為天然氣購銷價格市場化達成或基本達成，方案3為建設成本補貼達成或基本達成。

4.1 設定因素集及權重集

本文設立因素集U={管道互聯(lián)互通，天然氣購銷價格，征地選址，稅收優(yōu)惠，建設成本補貼，運營模式}。不同投資企業(yè)在不同地區(qū)參建儲氣庫項目時所遇到的情況不一，所面臨的風險不同，注重的指標體系也不同。邀請5位投資者對投資風險影響因素是否重要進行選擇，得到結果見表1。

表1 投資者對投資風險影響因素是否重要的選擇結果

根據(jù)表1各投資者選出的重要評價指標因素，按式(1)至式(4)計算得出U中各因素的權重。

4.2 建立評價矩陣

邀請6位行業(yè)專家分別對3個方案進行專家組投票，對上述6個因素在此方案中的投資風險進行評價。投資風險評價等級分5級，分別為低風險、偏低風險、中風險、偏高風險、高風險。每位參與評價的專家用投票的方式對各個因素表明各自的評價。根據(jù)式(5)計算得到因素評價矩陣Ri為：

4.3 模糊綜合評判

根據(jù)式(6)求得模糊綜合評判矩陣為：

B1=(0.210 6 0.062 2 0.298 2 0.167 9 0.261 0)

B2=(0.260 6 0.147 7 0.251 0 0.062 0 0.278 7)

B3=(0.042 2 0.129 2 0.276 8 0.097 6 0.454 1)

4.4 求灰色關聯(lián)度，確定灰色關聯(lián)序

D12=(0.000 0 0.271 1 0.452 9 0.559 1 0.169 8)

D13=(0.000 0 2.764 2 5.136 1 1.514 3 9.512 0)

取分辨系數(shù)ρ=0.5，由式(8)～(10)得關聯(lián)系數(shù),見表2。

表2 以為系統(tǒng)特征的關聯(lián)系數(shù)

由式(11)得灰色關聯(lián)度η12,ave為0.943 9，η13,ave為0.641 0。同理可得其他關聯(lián)度見表3。

由式(12)得到：

(η1，η2，η3)=(0.943 9,0.944 8,0.644 1)

因此，3個方案的優(yōu)先順序為：方案2，方案1，方案3。

表3 灰色關聯(lián)度

5 結論與建議

① 分析燃氣企業(yè)參建地下儲氣庫的風險因素，建立灰色模糊綜合評價模型。制定3個投資方案，利用建立的模型對3個投資方案進行評價，得到最優(yōu)投資方案。

② 天然氣購銷價格市場化達成或基本達成方案是3個方案中的最優(yōu)方案，因此天然氣購銷價格市場化對企業(yè)投資地下儲氣庫的影響較大。建議國家放開或者部分放開天然氣終端銷售價格，用市場投資回報率來吸引企業(yè)主動參與。

③ 政府可以探索以財政補貼換取對應天然氣儲氣能力的模式，不但可以鼓勵企業(yè)參與投資建設，還能拓寬財政補貼的資金使用多面性。