天然氣長輸管道工程經(jīng)濟評價區(qū)間費用現(xiàn)值差額法的提出與應(yīng)用

楊魯明 王志方 董平省

[摘? ? 要] 經(jīng)過對比分析常用的天然氣管道工程經(jīng)濟評價方法及特點，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)方法在整條管道建設(shè)及壓氣站建設(shè)方案和逐年下游市場量不確定的情況下很難做出經(jīng)濟判斷。由此，根據(jù)費用現(xiàn)值法公式推導(dǎo)出了區(qū)間費用現(xiàn)值差額法的判斷公式，其特點是以“理性人”假設(shè)為基礎(chǔ)，適用于輸量單調(diào)遞增區(qū)間，通過相鄰壓氣站建站方案遞進(jìn)比選確定最優(yōu)方案，不考慮投資方案的收益，僅考慮投資、經(jīng)營成本或殘值的現(xiàn)值。區(qū)間費用現(xiàn)值差額法可以在已知低輸量運行方案而高輸量運行方案不明確的情況下，對新建管道壓氣站的提前建設(shè)經(jīng)濟有效性做出判斷，對新建管道下游市場波動較大或動向不明時，做出合理正確的壓氣站建設(shè)方案判斷。

[關(guān)鍵詞] 天然氣;管道工程;經(jīng)濟評價;區(qū)間費用現(xiàn)值差額法

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 05. 007

[中圖分類號] F272.5;TE85? ? [文獻(xiàn)標(biāo)識碼]? A? ? ? [文章編號]? 1673 - 0194（2019）05- 0019- 05

0? ? ? 引? ? 言

常用的天然氣管道工程經(jīng)濟評價方法是在已經(jīng)明確整條管道建設(shè)及壓氣站建設(shè)方案和逐年下游市場量的情況下進(jìn)行比選。然而，實際上某些管道的下游市場變化較大，預(yù)測難度高，壓氣站建站方案數(shù)量較多且運行工況難以確定。由此，根據(jù)天然氣長輸管道及壓氣站的建設(shè)和運行特點，提出了一種全新的經(jīng)濟評價方法區(qū)間費用現(xiàn)值差額法，由費用現(xiàn)值法公式推導(dǎo)出判斷公式，以“理性人”假設(shè)為基礎(chǔ)，適用于輸量單調(diào)遞增區(qū)間，通過相鄰建站方案遞進(jìn)比選確定最優(yōu)方案，不考慮投資方案的收益，僅考慮投資、經(jīng)營成本或殘值的現(xiàn)值。

1? ? ? 常用管道工程經(jīng)濟評價方法及特點

1.1? ?凈現(xiàn)值（NPV）比較法

財務(wù)凈現(xiàn)值是將各年凈現(xiàn)金流量折算到建設(shè)期初的現(xiàn)值之和，比較備選方案的財務(wù)凈現(xiàn)值或經(jīng)濟凈現(xiàn)值，以凈現(xiàn)值大的方案為優(yōu)，各方案采用相同的折現(xiàn)率，是多方案比選中最常用的一種方法。其特點是：凈現(xiàn)值對現(xiàn)金流量進(jìn)行了合理折現(xiàn)，考慮了資金時間價值，增強了投資經(jīng)濟性的平均;考慮了項目計算期全部的現(xiàn)金流量，體現(xiàn)了流動性與收益性的統(tǒng)一;凈現(xiàn)值能夠明確地反映出從事一項投資會使企業(yè)增值（或減值）數(shù)額大小。

1.2? ?凈年值（NAV）比較法

凈年值是指投資項目按基準(zhǔn)折現(xiàn)率將各年的凈現(xiàn)金流量折現(xiàn)到投資起點的現(xiàn)值的代數(shù)和。以社會折現(xiàn)率或財務(wù)基準(zhǔn)收益率分別計算各方案的凈流量等額年值，并進(jìn)行比較，以凈年值大的方案為優(yōu)。凈年值法是對計算期不相等的多個互斥方案精細(xì)比較的方法之一。其特點是：與凈現(xiàn)值成比例且評價結(jié)論等效;凈年值是項目在壽命期內(nèi)，每年的超額收益年值;凈年值反映的是項目在計算期內(nèi)每期的等額超額收益，一般適用于現(xiàn)金流量和利率已知、初始投資額相近，但各方案壽命期不同的方案比較。

1.3? ?費用現(xiàn)值（PC）比較法

計算備選方案的總費用現(xiàn)值并進(jìn)行對比，以費用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。適用于收入相同，經(jīng)營期相同但成本不同的項目比選。費用現(xiàn)值比較法實際上是凈現(xiàn)值法的一個特例。其特點是：不考慮投資方案的收益;僅考慮投資、經(jīng)營成本或殘值的現(xiàn)值;在方案壽命期相同時，運用費用現(xiàn)值法進(jìn)行兩方案的比較，方法較方便;有一定的局限性。

1.4? ?費用年值（AC）比較法

費用年值法是指按基準(zhǔn)折現(xiàn)率，通過等值換算，將方案計算期內(nèi)各年不同時點的現(xiàn)金流出分?jǐn)偟接嬎闫趦?nèi)各年的等額年值。以費用年值最小的優(yōu)選原則選擇最優(yōu)方案。其特點是：應(yīng)用范圍、隱含條件同費用現(xiàn)值，尤其適用于各方案壽命期不等時的方案比選;產(chǎn)出相同或滿足相同需要的各類方案之間的比較;只用于判別方案優(yōu)劣，不能判斷方案是否可行。

1.5? ?差額內(nèi)部收益率法

財務(wù)內(nèi)部收益率是指使投資方案在計算期內(nèi)各年凈現(xiàn)金流量的現(xiàn)值累計等于零時的折現(xiàn)率。內(nèi)部收益率指標(biāo)只能用于單方案的檢驗，不能直接用于多方案比選。在眾多方案進(jìn)行比選時，可能會出現(xiàn)這種情況，內(nèi)部收益率較高的方案，其凈現(xiàn)值卻較低，而內(nèi)部收益率較低的方案其凈現(xiàn)值卻較高，在這種情況下，用凈現(xiàn)值評估和內(nèi)部收益率評估方案所得出的結(jié)論可能產(chǎn)生矛盾，那么這時可采取差額內(nèi)部收益率法進(jìn)行方案比選。差額內(nèi)部收益率是指相比較的兩個方案各年凈現(xiàn)金流量差額的現(xiàn)值之和等于零時的折現(xiàn)率。其特點是：只能說明增加投資部分的經(jīng)濟合理性，只能說明增量投資部分是有效，并不能說明全部投資的效果，因此采用此法前，應(yīng)先對備選方案進(jìn)行單方案檢驗，只有可行的方案才能作為對比對象。

2? ? ? 區(qū)間費用現(xiàn)值差額法

常用的工程經(jīng)濟評價方法是在管道建設(shè)和壓氣站建設(shè)方案及逐年下游市場量已經(jīng)明確的情況下進(jìn)行比選。然而，實際上某些管道的下游市場變化較大，預(yù)測難度高，壓氣站建站方案數(shù)量較多，且運行工況難以確定。由此，根據(jù)長輸管道及壓氣站的建設(shè)和運行特點，提出了一種全新的經(jīng)濟評價方法。

2.1? ?提前建1座壓氣站方案與基本建設(shè)方案的比較

假設(shè)在y1年，計劃建設(shè)管道的市場量為a0×108 Nm3/a，計劃建設(shè)管道壓氣站最少運行數(shù)量為s個;x年后，當(dāng)市場量增加到a1×108 Nm3/a，達(dá)到輸量臨界值，壓氣站最少運行數(shù)量為s+1個，新建1座壓氣站場P（1），建設(shè)周期為1年，投入資金為Cp（1），項目資金內(nèi)部收益率為i0;自y1年起，壓氣站建設(shè)期年限為j，管道使用期年限為k;y1～yx年間，系統(tǒng)輸量變值為ax×108 Nm3/a，a0≤ax

Case（0） ：

（1）y1～yx年間，開啟s座站場，每年的最優(yōu)運行費用為Eax;

（2）在yx年，修建壓氣站場P（1），建設(shè)成本Cp（1），x，yx+1年投用。

（3）自yx+1年起，為滿足數(shù)量變化，最少建設(shè)s（a）座站場，壓氣站場遵循“建站必投”原則。

Case（1） ：

（1）在y0年，修建壓氣站場P（1），建設(shè)成本Cp（1），0，y1年投用;

（2）y1～yx年間，開啟s+1座站場，每年的最優(yōu)運行費用為Eax，1;

（3）自yx+1年起，最少建設(shè)s′（a）座站場，s′（a）≥s（a），壓氣站場遵循“建站必投”原則。

由上可知，在yx+1之前，Case（0）和Case（1）的建站方案是明確的。在yx+1年之后，Case（0）的建站方案集合為C0，啟站運行方案集合為E0;Case（1）建站集合為C1，啟站運行方案集合為E1。

由于s′（a）≥s（a），

則C0∈C1，E0∈E1，

因此，C1中存在某一合理建站方案s′及對應(yīng)的運行方案，使得（PC0-PC1）yx+1≥0。

在經(jīng)濟學(xué)中，“理性人”假設(shè)（hypothesis of rational man）是指作為經(jīng)濟決策的主體都是充滿理智的，既不會感情用事，也不會盲從，而是精于判斷和計算，其行為是理性的。因此，在“理性人”假設(shè)前提下，當(dāng)yx+1年之后，

根據(jù)公式（5），提前建1座壓氣站場節(jié)省的費用現(xiàn)值與提前的年數(shù)或年份有關(guān)。但由公式（7）可知，提前建站的方案經(jīng)濟有效性判斷與年份無關(guān)。

2.2? ?最優(yōu)提前建站方案的經(jīng)濟性判斷

此式中，a0為計算輸量臺階的最小值。在以a0為輸量初值的單調(diào)遞增輸量范圍[a0，an）內(nèi)，判斷提前建設(shè)n座站場為最優(yōu)建站方案需要滿足以下條件集合：

公式（10）可以被稱為“區(qū)間費用現(xiàn)值差額法”判斷公式，公式（9）可以稱為單座站場的“區(qū)間費用現(xiàn)值差額法”判斷公式。

由此可知，最優(yōu)提前建站的經(jīng)濟評價邏輯如圖1所示。

區(qū)間費用現(xiàn)值差額法判斷公式是根據(jù)費用現(xiàn)值法推導(dǎo)而出，其形式接近差額內(nèi)部收益率法。其特點為：

（1）以“理性人”假設(shè)為基礎(chǔ);

（2）適用于輸量單調(diào)遞增區(qū)間;

（3）需通過相鄰建站方案（差1座壓氣站）遞進(jìn)比選確定最優(yōu)方案;

（4）不考慮投資方案的收益，僅考慮投資、經(jīng)營成本或殘值的現(xiàn)值;

（5）可以判斷提前建站投資的經(jīng)濟合理性，無法給出管道運行全周期的投資效果。

由以上特點可以看出， 區(qū)間費用現(xiàn)值差額法可以在已知低輸量運行方案而高輸量運行方案不明確的情況下，對壓氣站的提前建設(shè)的經(jīng)濟有效性做出判斷，非常有利于市場波動較大或動向不明時，做出合理正確的壓氣站建設(shè)判斷。當(dāng)明確了時間區(qū)間和區(qū)間內(nèi)輸量變化，區(qū)間費用現(xiàn)值差法可以給出不同方案間費用現(xiàn)值差額的具體值，但對于整個管道運行周期，只能給出經(jīng)濟定性判斷。

3? ? ? 西三線中段工程應(yīng)用案例

相鄰建站方案（相差1座壓氣站）之間的運行費用的差異ΔEax主要包括以下部分：

（1）年運行費用的差值ΔE1（包括耗電和耗氣）;

（2）年容量費用的差值-ΔE2（多建站場的容量費）;

（3）年維修費用的差值-ΔE3（多建站場的維修費）;

（4）年工資費用的差值-ΔE4（多建站場的人員費）;

（5）西三線中段和西二線東段可聯(lián)合運行，西三線中段壓氣站的投運會使西二線東段電驅(qū)站產(chǎn)生年停運費用的差值-ΔE5。

因此，

其中，當(dāng)提前建設(shè)的壓氣站確定后，CP、ΔE2、ΔE3、ΔE4將確定，而ΔE1和ΔE5則由生產(chǎn)運行的具體情況決定。將公式（11）帶入公式（9）可得

根據(jù)西二線東段站場的布置情況，西三線中段提前建1座壓氣站時，西二線東段電驅(qū)站增加的停站數(shù)量在0～2座之間。為了得到量化的判斷依據(jù)，需要做以下2個規(guī)定：

（1）西二線東段和西三線中段干線上燃驅(qū)壓氣站數(shù)量較少，同時多數(shù)工況下很少一起開啟，此外，燃驅(qū)壓氣站耗氣成本折算成耗電成本僅提高10%左右，因此可將所有燃驅(qū)壓氣站視為電驅(qū)壓氣站，進(jìn)行臨界節(jié)約功率的計算。

（2）臨界節(jié)約的電費等于新建站場所在區(qū)域的電度電價與臨界節(jié)約電量的乘積。

另外，根據(jù)以上分析，管道不提前建設(shè)和管道提前建設(shè)費用差別包括ΔE1、ΔE3、ΔE4、ΔE5。則，西三線中段管道和各站提前建站的臨界數(shù)值如表2所示。

從表2中數(shù)據(jù)可知，管道提前建設(shè)后，系統(tǒng)運行功率必須減少至344.7MW才能證明建設(shè)投資的經(jīng)濟有效性。西二線東段管道最大輸氣量約為293×108 Nm3/a，該輸量下西二線東段為西三線中段代輸，在此輸量臺階下，系統(tǒng)能耗為373 MW，僅高出最小臨界節(jié)約功率不足30 MW，可見管道提前建設(shè)是不可取的，應(yīng)當(dāng)盡量晚建。

4? ? ? 結(jié)? ? 論

（1）常用的天然氣管道工程經(jīng)濟評價方法是在已經(jīng)明確整條管道建設(shè)及壓氣站建設(shè)方案和逐年下游市場量的情況下進(jìn)行方案比選。然而，實際上某些新建管道的下游市場變化較大，預(yù)測難度高，壓氣站建站方案數(shù)量較多且運行工況難以確定，通過比選難以確定最優(yōu)方案。

（2）根據(jù)天然氣長輸管道及壓氣站的建設(shè)和運行特點，依據(jù)費用現(xiàn)值法公式推導(dǎo)出了區(qū)間費用現(xiàn)值差額法的判斷公式，以“理性人”假設(shè)為基礎(chǔ)，適用于輸量單調(diào)遞增區(qū)間，通過相鄰建站方案遞進(jìn)比選確定最優(yōu)方案，不考慮投資方案的收益，僅考慮投資、經(jīng)營成本或殘值的現(xiàn)值。

（3）區(qū)間費用現(xiàn)值差額法可以在已知低輸量運行方案而高輸量運行方案不明確的情況下，對新建管道壓氣站的提前建設(shè)方案經(jīng)濟有效性做出判斷，對新建管道下游市場波動較大或動向不明時，做出合理正確的壓氣站建設(shè)方案判斷。

（4）利用區(qū)間費用現(xiàn)值差額法對西三線中段管道及壓氣站建設(shè)方案進(jìn)行經(jīng)濟性分析，得到量化后的節(jié)約功率臨界值，由此判斷出在滿足市場需求的情況下，西三線中段干線越晚建設(shè)經(jīng)濟性越好。

5? ? ? 創(chuàng)新點

創(chuàng)新點名稱：天然氣長輸管道工程經(jīng)濟評價區(qū)間費用現(xiàn)值差額法的提出與應(yīng)用。

創(chuàng)新點內(nèi)容：①根據(jù)天然氣長輸管道及壓氣站的建設(shè)和運行特點，依據(jù)費用現(xiàn)值法公式推導(dǎo)出了區(qū)間費用現(xiàn)值差額法的判斷公式，以“理性人”假設(shè)為基礎(chǔ)，適用于輸量單調(diào)遞增區(qū)間，通過相鄰建站方案遞進(jìn)比選確定最優(yōu)方案，不考慮投資方案的收益，僅考慮投資、經(jīng)營成本或殘值的現(xiàn)值。②區(qū)間費用現(xiàn)值差額法可以在已知低輸量運行方案而高輸量運行方案不明確的情況下，對新建管道壓氣站的提前建設(shè)方案經(jīng)濟有效性做出判斷，對新建管道下游市場波動較大或動向不明時，做出合理正確的壓氣站建設(shè)方案判斷。③利用區(qū)間費用現(xiàn)值差額法對西三線中段管道及壓氣站建設(shè)方案進(jìn)行經(jīng)濟性分析，得到量化后的節(jié)約功率臨界值，由此判斷出在滿足市場需求的情況下，西三線中段干線越晚建設(shè)經(jīng)濟性越好。

主要參考文獻(xiàn)

[1]楊柳.長輸氣管道工程經(jīng)濟評價[J].石化技術(shù)雜志，2017（10）：154.

[2]張媛媛.冀-寧管道改擴建工程經(jīng)濟評價方法使用[J].石油規(guī)劃設(shè)計，2014，25（6）：33-35.

[3]楊萍，朱世俊.談兩種工程經(jīng)濟評價方法[J].水利天地，1994（3）：27-28.

[4]張翠.擬建項目經(jīng)濟評價方法研究[J].全國商情：理論研究，2012（24）：44.

[5]崔寶云.某輸油管道改造工程的經(jīng)濟評價方法[J].油氣儲運，1999，18（11）：41-44.