基于延遲期權(quán)的頁巖氣礦權(quán)閑置對策研究*

羅開艷，周效志

( 1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心；2.貴州省煤田地質(zhì)局實驗室；3.中國礦業(yè)大學(xué) )

基于延遲期權(quán)的頁巖氣礦權(quán)閑置對策研究*

羅開艷1,2，周效志3

( 1.貴州省煤層氣頁巖氣工程技術(shù)研究中心；2.貴州省煤田地質(zhì)局實驗室；3.中國礦業(yè)大學(xué) )

頁巖氣開發(fā)項目具有復(fù)雜的不確定性。開發(fā)商基于項目的延遲實物期權(quán)考慮，做出延遲開發(fā)的決策，以實現(xiàn)自身利益最大化，但造成礦權(quán)閑置現(xiàn)象。在分析頁巖氣開發(fā)項目實物期權(quán)定價模型的基礎(chǔ)上，針對開發(fā)商延遲開發(fā)導(dǎo)致的礦權(quán)閑置問題，提出相應(yīng)政策措施。具體包括：將財政補貼與開發(fā)時間相關(guān)聯(lián)；對礦權(quán)閑置進行行政處罰；政府通過加強地質(zhì)勘查、技術(shù)研發(fā)、相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入，減小投資項目的不確定性。

頁巖氣開發(fā)；延遲期權(quán)；投資決策；礦權(quán)閑置

進入新世紀(jì)以來，中國的天然氣消費量持續(xù)快速增長，但天然氣產(chǎn)量受常規(guī)資源的限制增長相對緩慢，使得天然氣對外依存度持續(xù)提高。“頁巖氣革命”在美國的快速興起起到了良好的示范作用。中國的頁巖氣資源豐富，根據(jù)美國能源信息署（EIA）2013公布的數(shù)據(jù)，中國的頁巖氣技術(shù)可采資源量高達(dá)31.55萬億立方米，位居世界前列。加快開發(fā)頁巖氣對促進中國的能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、保障能源安全具有重要意義。

美國的經(jīng)驗表明，頁巖氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)在發(fā)展初期需要政府的有力支持和調(diào)控。中國近幾年來大力發(fā)展頁巖氣，在實踐中面臨諸多問題，例如礦權(quán)投資不到位、開發(fā)進度緩慢等，嚴(yán)重阻礙了中國頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展的步伐。本文從頁巖氣開發(fā)商基于延遲實物期權(quán)的決策方式出發(fā)，分析頁巖氣礦權(quán)閑置現(xiàn)象背后的決策模型，提出促進頁巖氣開發(fā)的調(diào)控措施。

1　頁巖氣開發(fā)項目的特點與延遲期權(quán)

實物期權(quán)評價方法在傳統(tǒng)的投資項目評價方法基礎(chǔ)上，考慮了投資過程中的不確定性因素對投資項目價值產(chǎn)生的影響，在對復(fù)雜投資項目進行評價時具有顯著的優(yōu)勢，被稱為投資項目評價理論與實踐的一次重大革命[1-2]。

由于頁巖氣開發(fā)項目的不確定性較高，本身具有實物期權(quán)的特性。理性的開發(fā)商往往會基于實物期權(quán)來評估項目的價值，選擇合適的開發(fā)時機和方案，以實現(xiàn)自身利益的最大化。

1.1頁巖氣開發(fā)項目的不確定性

不確定性是期權(quán)理論存在的基礎(chǔ)，也是頁巖氣開發(fā)項目的顯著特點。頁巖氣是一種非常規(guī)天然氣，在中國尚處于發(fā)展初期，技術(shù)不成熟。頁巖氣開發(fā)項目周期長，投資規(guī)模大，不確定因素多[3]。頁巖氣勘探開發(fā)項目的不確定因素多樣，可大體分為三類：一是地質(zhì)與技術(shù)的不確定性，主要包括儲層特征、地表條件、構(gòu)造復(fù)雜程度、主流開發(fā)技術(shù)的地質(zhì)適應(yīng)性等，這些因素直接決定了頁巖氣開發(fā)的難度以及開發(fā)成本的高低[4-5]。與美國相比，中國的地質(zhì)條件較為復(fù)雜，顯著增加了頁巖氣開發(fā)的難度和風(fēng)險。二是市場的不確定性，具體包括國際國內(nèi)天然氣需求量、銷售渠道、天然氣價格及相關(guān)能源產(chǎn)品的價格變化等。三是政策的不確定性，主要包括對頁巖氣開發(fā)影響較大的國家財政補貼政策、稅收優(yōu)惠政策、環(huán)境保護政策等。

眾多不確定因素中，地質(zhì)風(fēng)險與市場風(fēng)險最為關(guān)鍵。頁巖氣項目一般實行滾動開發(fā)，是一種學(xué)習(xí)性投資，隨著開發(fā)工程的深入，逐漸加強對礦區(qū)的地質(zhì)認(rèn)識。在預(yù)探和開發(fā)試驗階段，地質(zhì)的不確定性直接決定開發(fā)成本和進度。進入穩(wěn)定開發(fā)階段后，市場風(fēng)險上升為項目發(fā)展面臨的主要風(fēng)險。

1.2頁巖氣開發(fā)項目的延遲期權(quán)

1.2.1內(nèi)涵

實物期權(quán)的概念來源于金融期權(quán)，延遲期權(quán)是實物期權(quán)的一種[6]。實物期權(quán)分為延遲期權(quán)、擴張期權(quán)、緊縮期權(quán)、放棄期權(quán)等多個類別，目前在頁巖氣開發(fā)投資領(lǐng)域影響最廣泛的是延遲實物期權(quán)[7]。頁巖氣開發(fā)投資具有不可逆性，資金一旦投入就難以收回，因此當(dāng)頁巖氣開發(fā)面臨諸多不確定性時，在政府不干預(yù)的條件下，開發(fā)商可以持有礦權(quán)但延期開發(fā)，等待不確定性降到一定程度再做決策。頁巖氣礦權(quán)持有者有權(quán)推遲對項目的投資，以解決現(xiàn)在時刻進行投資開發(fā)所面臨的不確定性，希望以此控制投資項目的風(fēng)險，實現(xiàn)自身利益最大化，這就是頁巖氣開發(fā)項目延遲期權(quán)的實際體現(xiàn)。

如果政府不以有力政策進行調(diào)控，這種延遲期權(quán)近似是無限期的延遲期權(quán)，例如部分企業(yè)經(jīng)核準(zhǔn)登記獲得的頁巖氣礦權(quán)，很多都長期閑置，沒有投入實質(zhì)性的勘查開發(fā)資金；而在2011年和2012年，經(jīng)國土資源部組織招標(biāo)獲得的頁巖氣礦權(quán)，都規(guī)定了勘查期限，是有限期的延遲期權(quán)。在勘查期限內(nèi)，開發(fā)商可以自由選擇延遲多久進行開發(fā)，類似于在到期日內(nèi)任何時間均可執(zhí)行的美式看漲期權(quán)。

1.2.2實物期權(quán)的定價

延遲實物期權(quán)價值是指開發(fā)商基于延遲開發(fā)的策略所獲得的收益（DV）。延遲實物期權(quán)的價值直接影響開發(fā)商的投資時機，是開發(fā)商決策的重要基礎(chǔ)。

實物期權(quán)的定價理論來源于金融期權(quán)。Blасk-Sсhоl(xiāng)еs采用股票價格遵循幾何布朗運動的假設(shè)，利用無套利原理建立了股票期權(quán)價格解析定價公式，是金融期權(quán)定價的重大突破。Blасk-Sсhоl(xiāng)еs公式后來成為實物期權(quán)定價的一個良好工具[8-9]。

首先假設(shè)頁巖氣開發(fā)項目延遲實物期權(quán)的價值，即項目預(yù)期現(xiàn)金流的現(xiàn)值，由于面臨的不確定性，其值連續(xù)變化，且變化規(guī)律服從式（1）所示的幾何布朗運動[10]。

式中：δ為報酬虧空率，表現(xiàn)為延遲開發(fā)頁巖氣項目的機會成本，δ值越大則開發(fā)商因延遲開發(fā)所帶來的損失就越大；Zt為維納過程，表示頁巖氣開發(fā)過程中風(fēng)險隨機變化的特征；σ表示頁巖氣開發(fā)項目價值的波動率，即瞬時標(biāo)準(zhǔn)差；μ表示頁巖氣開發(fā)投資項目價值的瞬時期望漂移率，即投資項目價值增長速度的期望值。

同時假設(shè)不存在無風(fēng)險套利機會，且無風(fēng)險利率r為已知的常數(shù)，不隨時間變化。

由伊藤定理（Itо）可知，延遲實物期權(quán)價值DVt滿足Blасk-Sсhоl(xiāng)еs偏微分方程：

式中：DVt表示t時刻頁巖氣開發(fā)項目延遲實物期權(quán)價值。

基于簡單的看漲期權(quán)定價考慮，則上述微分方程存在以下邊界條件：

式中：T表示頁巖氣開發(fā)項目延遲投資的最后年份；A為頁巖氣開發(fā)投資項目凈現(xiàn)金流量在延遲期末的現(xiàn)值；I表示投資項目成本在延遲期末的現(xiàn)值。

對偏微分方程（式2）求解可得：

式中：N(d)是服從正態(tài)分布的變量的累計概率，且滿足：

1.3開發(fā)商基于延遲期權(quán)的開發(fā)決策

以開發(fā)商獲得頁巖氣礦權(quán)的時間為基準(zhǔn)期（T0），在沒有政府政策的有效干預(yù)下，開發(fā)商基于企業(yè)利益最大化以及開發(fā)項目的不確定性，往往會考慮項目的實物延遲期權(quán)，衡量何時開發(fā)最有利。此時，項目總價值＝凈現(xiàn)值+延遲期權(quán)價值，即

開發(fā)商獲得頁巖氣礦權(quán)后，面對復(fù)雜的不確定性，在選擇投資時機時，除了考慮凈現(xiàn)值（NРV），更會考慮延遲期權(quán)（DV）對整個項目價值的影響，尋求項目總價值（TV）的最大化。

2　基于延遲期權(quán)的政府對策

2.1頁巖氣開發(fā)項目延遲期權(quán)的外部性

作為一種非常規(guī)天然氣，頁巖氣的特殊資源屬性決定了其勘探開發(fā)過程中面臨的不確定性和風(fēng)險明顯超過常規(guī)油氣，開發(fā)商在投資決策時會更依賴于實物期權(quán)，等待和選擇開發(fā)時機，減少投資的不確定性和風(fēng)險性，但由此也產(chǎn)生眾多“圈而不探，占而不采”的現(xiàn)象。截至2015年底，在國土資源部2012年組織的頁巖氣礦權(quán)第二輪招標(biāo)中中標(biāo)的16家企業(yè)中，除中國石油、中國石化和延長石油這三家企業(yè)進行了頁巖氣生產(chǎn)外，其余的多家地方國企和民營企業(yè)至今還未生產(chǎn)出頁巖氣，部分企業(yè)甚至尚未進行實質(zhì)性的勘查投入。許多早年經(jīng)國土資源部登記核準(zhǔn)而獲得的頁巖氣礦權(quán)，更是已經(jīng)閑置多年。

開發(fā)商基于實物期權(quán)進行決策主要是考慮自身利益的最大化，但對整個國家的產(chǎn)業(yè)而言，企業(yè)行使延遲期權(quán)或放棄期權(quán)，會導(dǎo)致礦權(quán)大量閑置，礦產(chǎn)資源無法轉(zhuǎn)化為礦業(yè)經(jīng)濟，技術(shù)無法取得進步，進而影響整個頁巖氣產(chǎn)業(yè)的發(fā)展步伐。

2.2政府對策

政府調(diào)控的主要目標(biāo)是要促進開發(fā)商盡早開發(fā)，以實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展?？紤]頁巖氣開發(fā)項目延遲實物期權(quán)價值，由式（7）可知，調(diào)控的基本思路是保證頁巖氣開發(fā)項目TV值大于0，同時適當(dāng)提高NРV值，減小DV值。

2.2.1財政補貼措施

1）將開發(fā)補貼與開發(fā)時間相關(guān)聯(lián)。對于處在發(fā)展初期的頁巖氣產(chǎn)業(yè)，不管是在美國還是中國，財政補貼都是提高開發(fā)商投資積極性的重要手段。將補貼標(biāo)準(zhǔn)與開發(fā)時間相聯(lián)系，可以進一步促進開發(fā)商及時投資，減少礦權(quán)閑置。

假設(shè)開發(fā)商拿到礦權(quán)的當(dāng)年為T1，Ti表示獲得礦權(quán)的第i年（i＝1，2，3……n），國家的頁巖氣開發(fā)補貼基準(zhǔn)值為K0，即不考慮延遲開發(fā)的條件下，每生產(chǎn)出1立方米的頁巖氣，統(tǒng)一將獲得國家財政補貼K元，開發(fā)商Ti年生產(chǎn)出1立方米頁巖氣所能獲得的財政補貼為Ki，銀行1年期的存款利率為S，設(shè)計反映時間價值的頁巖氣補貼標(biāo)準(zhǔn)：

由上式可以看出，開發(fā)商開發(fā)延遲的時間越長，獲得補貼的標(biāo)準(zhǔn)就越低，并且這種降低與時間呈指數(shù)關(guān)系，由此使得延遲開發(fā)的報酬虧空率（δ）越大，項目延遲期權(quán)價值降低。越早開發(fā)的項目獲得補貼的標(biāo)準(zhǔn)越高，其他條件相同的情況下，項目的凈現(xiàn)值（NРV）相對較高，越有利于促進開發(fā)商盡早實施投資。

2）適當(dāng)提高補貼基準(zhǔn)。在目前開發(fā)成本高、天然氣價格偏低的條件下，許多頁巖氣項目的凈現(xiàn)值是小于0的，甚至即使考慮實物期權(quán)價值，項目總價值也是小于0的。這種條件下，開發(fā)商當(dāng)然沒有投資的動力，甚至?xí)紤]放棄投資。因此，在頁巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期，尤其是市場低迷的環(huán)境下，可適當(dāng)提高頁巖氣財政補貼的基準(zhǔn)（K0）。

2.2.2減小不確定性

1）作用機制。只有存在不確定性時，期權(quán)才有價值。由式（1）可以看出，波動率（σ）反映了未來頁巖氣開發(fā)項目價值變化的不確定性。項目的不確定性越高，波動率（σ）越大，頁巖氣開發(fā)項目價值或者說項目收益大幅上升或者下降的概率也會隨之增大。頁巖氣的延遲實物期權(quán)作為一種看漲期權(quán)（買方），開發(fā)商會從價值上升中獲利，而價值下跌時，由于未進行實際投資，最大的損失就是期權(quán)費，是有限損失。因此，研究和實踐都表明，項目的風(fēng)險越大，未來的不確定性越高，開發(fā)商的投資時機越傾向于延遲[11]。

NРV評價方法對于項目不確定性的考慮主要體現(xiàn)于折現(xiàn)率的選擇。不確定性程度越高，認(rèn)為項目風(fēng)險越大，折現(xiàn)率也就越高，從而使得項目價值越低，投資者的投資意愿就越弱。

總而言之，減小項目的不確定性，有利于降低波動率（σ）和延遲期權(quán)的價值，同時使項目的凈現(xiàn)值提高，有利于促進開發(fā)商盡早投資，避免礦權(quán)閑置。

2）具體措施。一是減小地質(zhì)不確定性。目前國土資源部公開招標(biāo)的頁巖氣礦權(quán)，絕大部分都是地質(zhì)勘查程度較低，地質(zhì)不確定性高的區(qū)塊。高地質(zhì)風(fēng)險導(dǎo)致的高開發(fā)成本嚴(yán)重影響了開發(fā)商的積極性。國家在進行礦權(quán)招標(biāo)之前，應(yīng)加強礦區(qū)的基礎(chǔ)地質(zhì)勘查，對礦權(quán)進行一定優(yōu)選，并通過產(chǎn)學(xué)研等方式，實現(xiàn)公益性地質(zhì)資料公開共享，為頁巖氣開發(fā)商提供充分的信息以降低企業(yè)的風(fēng)險。同時加大頁巖氣開發(fā)基礎(chǔ)理論、關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備的研發(fā)投入，促進開發(fā)成本的降低。二是減小市場的不確定性。政府雖然不能左右國際氣（油）價的走勢，但在銷售渠道、價格機制、管道基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等方面，可以加強和完善，以減小頁巖氣產(chǎn)品銷售的不確定性，節(jié)省交易成本。

2.2.3投資時限的政策約束

基于延遲期權(quán)的項目評價決策方法強調(diào)等待的價值。由于礦產(chǎn)資源的稀缺性，其他企業(yè)又不能進行開發(fā)，如果政府不進行干預(yù)，礦權(quán)有可能長期閑置。因此，政府有必要通過政策來約束投資機會的時限，最直接的措施就是對礦權(quán)閑置進行行政處罰，主要包括罰款和礦權(quán)無償收回。

假設(shè)開發(fā)商在獲得礦權(quán)的Ti年內(nèi)必須完成規(guī)定數(shù)額以上的投資，否則將受到一定數(shù)額的罰款（礦權(quán)被收回可折算成罰款損失）。

則在政策約束下：Ti年末，頁巖氣開發(fā)項目價值＝凈現(xiàn)值+（實物期權(quán)價值－礦權(quán)閑置損失），即

DС表示頁巖氣勘探開發(fā)項目因延遲實施受行政處罰而產(chǎn)生的損失，這種損失僅僅是指由于政府政策的有效干預(yù)而造成的損失，不是市場本身變化所造成的。DС依賴于DV而存在，即開發(fā)商如果不延遲開發(fā)，就不會存在DС。DС值過小，礦權(quán)閑置違法成本過低，則（DVDС）的值依然較大，對于開發(fā)商的決策影響微乎其微，政策起不到預(yù)期效果；但其上限不應(yīng)大于DV，否則會打擊開發(fā)商及時投資的意愿。

行政處罰措施必須適度，不能過度干預(yù)企業(yè)的決策，剝奪開發(fā)商決策的靈活性與管理的柔性。因此，這種行政處罰應(yīng)該基于一定階段，例如3年或者5年，到階段期末，如果開發(fā)商沒有實現(xiàn)最低的投資要求，則應(yīng)進行罰款或收回礦權(quán)。在階段期內(nèi)，開發(fā)商仍有一定的管理靈活性，來優(yōu)化自己的投資方案。

3　結(jié)論

1）由于頁巖氣開發(fā)投資項目存在眾多的不確定性，開發(fā)商往往基于項目的實物期權(quán)進行經(jīng)濟評價與決策，并采取延遲開發(fā)的策略，導(dǎo)致產(chǎn)生大量礦權(quán)閑置現(xiàn)象。

2）開發(fā)商基于項目投資的延遲期權(quán)，推遲開發(fā)，對產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成不利影響。政府從開發(fā)商投資決策的角度出發(fā)，一方面要對投資時限進行政策約束，包括制訂體現(xiàn)時間價值的補貼方式和礦權(quán)閑置處罰措施；另一方面應(yīng)加大基礎(chǔ)地質(zhì)調(diào)查、關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、管道及交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，減小頁巖氣開發(fā)項目的不確定性，提高開發(fā)商投資的動力，以促進中國頁巖氣開發(fā)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。

[1] 韓國文, 劉赟. 國內(nèi)外實物期權(quán)研究綜述[J]. 技術(shù)經(jīng)濟, 2006 (4): 94-96.

[2] 楊屹, 扈文秀, 楊乃定. 實物期權(quán)定價理論綜述及未來研究領(lǐng)域展望[J]. 數(shù)量經(jīng)濟技術(shù)經(jīng)濟研究, 2004, 35 (12): 147-150.

[3] 張大偉. 中國頁巖氣勘探開發(fā)與對外合作現(xiàn)狀[J]. 國際石油經(jīng)濟, 2013 (7): 47-52.

[4] 盧明銀, 張振芳. 實物期權(quán)在礦業(yè)投資決策中的應(yīng)用[J]. 化工礦物與加工, 2008 (10): 35-38.

[5] 楊榮勤, 孫金鳳, 關(guān)凱. 基于實物期權(quán)的頁巖氣勘探開發(fā)投資決策研究[J]. 河南科學(xué), 2015, 33 (4): 597-600.

[6] 楊春朋. 實物期權(quán)及其應(yīng)用[М]. 上海：復(fù)旦大學(xué)出版社, 2003.

[7] 羅東坤, 汪華. 石油勘探投資實物期權(quán)評價模型的建立及應(yīng)用[J]. 石油學(xué)報, 2007, 42 (4): 147-150.

[8] BLAСK F, SСHОLES М. Thе рriсing оf орtiоns аnd соrроrаtе liаilitiеs[J]. Jоurnаl оf Роl(xiāng)itiсаl Eсоnоmу, 1973, 81 (3): 637-659.

[9] МERTОN R. Thеоrу оf rаtiоnаl орtiоn рriсing[J]. Bеll Jоurnаl оf Eсоnоmiсs аnd Маnаgеmеnt Sсiеnсе, 1973, 4 (1): 141-183.

[10] RОBERT S R，WEITZМAN A М. Invеstmеnt tесhnоl(xiāng)оgiсаl innоvаtiоns: An орtiоn рriсing аррrоасh [J]. Jоurnаl оf Finаnсiаl Eсоnоmiсs, 1997, 44 (3): 397-416.

[11] 張能福, 蔡嗣經(jīng). 應(yīng)用實物期權(quán)定價理論的煤炭資源投資價值評估[J]. 煤炭學(xué)報, 2002, 27 (3): 5-8.

編輯：蕭蘆

編審：張一馳

Research on idle shale gas mining rights of options to defer

LUO Kaiyan1,2, ZHOU Xiaozhi3
(1.Guizhou Engineering Research Center for Coalbed Methane and Shale Gas; 2.Laboratory of Coal Mine Exploration of Guizhou Province; 3. China University of Mining &Technology)

With соmрlех unсеrtаintу оf shаlе gаs dеvеlорmеnt рrоjесt, thе dеvеlореrs, соnsidеring rеаl орtiоns tо dеfеr, tеnd tо dеlау tо imрlеmеnt invеstmеnt tо mахimizе thеir оvеrаll bеnеfits, but саusе idlе shаlе gаs mining rights. Bаsеd оn thе аnаlуsis оf rеаl орtiоn рriсing mоdеl оf shаlе gаs dеvеlорmеnt рrоjесt, thе аrtiсlе рrороsеs thе соrrеsроnding mеаsurеs suсh аs аssосiаting finаnсiаl subsidiеs with dеvеlорmеnt timе, аdministrаtivе реnаltу, inсrеаsing thе inрuts оf gеоl(xiāng)оgiс invеstigаtiоn, tесhnоl(xiāng)оgу rеsеаrсh аnd dеvеlорmеnt, аnd rеlаtivе infrаstruсturе соnstruсtiоn frоm thе gоvеrnmеnt tо rеduсе thе unсеrtаintу оf invеstmеnt рrоjесts.

dеvеlорmеnt оf shаlе gаs; орtiоns tо dеfеr; invеstmеnt dесisiоn-mаking; idlе mining rights

中國地質(zhì)調(diào)查局資助項目（12120114020201）；貴州省科技重大專項資助項目（黔科合重大專項字[2014]6002號）。

2016-08-05