中国玉米燃料乙醇项目经济性评估

第 20 卷 第 3 期 2004 年 5 月 农 业 工 程 学 报 T ransact ions of the CSA E V o l. 20　N o. 3 M ay　2004 中国玉米燃料乙醇项目经济性评估 方　芳, 于随然, 王成焘 (上海交通大学机械动力工程学院, 生命质量与机械工程研究所, 上海 200030) 摘　要: 该文从微观角度分析评估中国玉米燃料乙醇生产项目的经济及投资风险。通过考察玉米燃料乙醇试点生产厂及 当地玉米产区, 根据相关文献修正不具备地区一般性的数据, 基于Excel 建立东北地区玉米燃料乙醇项目基础案例, 同时用 蒙特卡洛 (M on te Carlo)模拟法模拟项目运营的现金流和净现值, 并对模拟结果进行敏感性分析。最终得出结论, 中国玉米 燃料乙醇项目若无外部补贴则不可接受; 同时依据敏感性分析结果论述了玉米燃料乙醇项目的经济性在将来得到改善的 条件及可能性。 关键词: 玉米燃料乙醇; 经济可行性; 风险评估; 项目评估 中图分类号: F307. 5　　　　文献标识码: A 　　　　文章编号: 100226819 (2004) 0320239204 收稿日期: 2003211210　修订日期: 2004202218 基金项目: 中美能源基金 (G20205206347) 作者简介: 方　芳 (1979- ) , 女, 安徽肥东人, 硕士生, 专业方向全生 命周期评估, 上海交通大学机械工程及自动化工学士, 上海交通大 学金融学学士。上海交通大学机械动力工程学院, 200030。Em ail: fangfang@ sjtu. edu. cn 0　引　言 生物质燃料乙醇 (B iom ass fuel ethano l) 不仅是可 再生能源, 而且可减少温室气体的排放[ 1 ]。几十年前, 汽 油醇 (燃料乙醇和汽油的混合物) 作为汽油替代能源在 世界许多国家和地区的车辆燃油市场上得到广泛应用 和推广。生物质原料的选择通常采取地区主要农作 物[ 2 ] , 例如, 巴西以甘蔗为原料; 而北美则主要采用淀粉 质谷物, 其中 90% 为玉米; 加拿大主要采用低营养的大 麦、玉米、小麦等谷物[ 2- 4 ]。 我国也正在实施生物质燃料乙醇的试点生产和使 用。对我国而言, 生物质燃料乙醇还有另一重要意义: 它 可以消耗过剩陈化粮, 甚至可能带动农村地区局部经济 发展。2002 年河南省、黑龙江省和吉林省分别开展小麦 燃料乙醇和玉米燃料乙醇的试点生产。值得注意的是, 采用不同原料生产燃料乙醇其经济性和风险性也不同。 而且即使采用相同的原料, 原料成本、出酒率、劳动力价 格等经济因素差异的存在亦会导致不同地区ö国家的燃 料乙醇项目经济性和风险性的不同。 本文考察了黑龙江省燃料乙醇试点生产厂及当地 玉米产区, 根据采集到的燃料乙醇生产相关数据, 基于 Excel 建立玉米燃料乙醇项目基础案例, 同时用M on te Carlo 法模拟项目运营的现金流和净现值, 并对模拟结 果进行了敏感性分析, 最终讨论得出我国玉米燃料乙醇 项目经济性和风险性评估结论。 1　成本分析 公司ö项目的完全成本 (Fu ll Co st) 包括内部成本 ( In terna l Co st, 指传统意义上的投资运营成本) 和外部 成本 (Ex terna l Co stöEx terna lity, 包括外部环境成本、 政府经济补贴等) [ 5- 7 ]。“内部成本”的称法相对于“外部 成本”概念而来。“外部成本”特指企业在“外部”产生的 成本, 包括来自外部 (如政府) 的补贴, 以及企业废弃物 排放对外部社会单元造成的损失和损害——外部环境 成本[ 7 ]。 外部环境成本是对生产系统进行生命周期评估 (L ife Cycle A ssessm en t, 详见 ISO 14040～ 14043 标准) 时引入的概念, 用于全面评估生产系统对环境的影响。 由于本文旨在从微观角度分析玉米燃料乙醇生产项目 的经济生存性及投资风险, 因此将考虑玉米燃料乙醇项 目的内部成本, 其后分析政府的补贴, 但对其外部环境 成本 (即项目对环境的影响)将不做考虑。 1. 1　燃料乙醇生产 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 生物质燃料乙醇的乙醇含量为 99. 5% (w öw ) , 它 的生产过程和饮用白酒的生产过程非常类似, 差别在于 加入了工业乙醇生产中的脱水环节[ 1, 8 ]。生物质燃料乙 醇的原料可大致分为三类: 淀粉质、糖蜜质、纤维素类。 玉米属于淀粉质原料。玉米燃料乙醇的工艺过程如图 1 所示。 图 1　玉米燃料乙醇生产工艺流程 F ig. 1　F low chart of co rn2based fuel ethano l p roduction 生物质原料所含的淀粉首先经液化变成糊精, 随后 变成可发酵的糖, 然后经过发酵和蒸馏, 得到 95. 6% 932 (w öw ) 的乙醇, 再通过脱水得到 99. 5% (w öw ) 的高浓 度乙醇即燃料乙醇。通常燃料乙醇要添加少量的汽油或 其他物质使之不能再食用, 这一过程称为变性。生产过 程 中还有一些副产品产生, 如 CO 2、DD GS (D ried D ist illers’ Gra in w ith So lub le, 一种动物饲料)、沼气、 玉米油、玉米饼等。 1. 2　内部成本分析 根据采集到的数据, 本文建立了我国东北地区玉米 燃料乙醇基础案例。基础案例燃料乙醇生产厂的规模为 年产 10 万 t 变性燃料乙醇 (按体积比, 95% 的燃料乙 醇, 5% 的汽油) ; 原料采用玉米 (含水量 14. 5% ) ; 产乙 醇率为 3. 34 t 玉米产 1 t 燃料乙醇; 乙醇厂所在地为我 国东北地区; 机器工作时间为每年 330 d; 2002 年作为 成本计算基准年。设备的成本视所用技术和功率的不同 而差别很大; 实际上, 任何设备的投资具有很强的地域 性[ 9 ]。所以, 基础案例的“初期投资”根据现场采集的数 据设定。我们对所有现场采集数据是否具有地区一般性 都进行了审核, 并根据相关参考资料[ 10- 12 ]修正了水、能 源成本。试点厂的水成本 (10 元öt 燃料乙醇) 由于使用 自打井水源而低于地区一般水平 (50 元öt 燃料乙醇) , 在基础案例中我们将该值修正为地区平均值。 内部成本包括: 资本成本, 生产成本 (不含折旧) 和 销售成本。 资本成本中初期总投资为 38. 78 千万元; 应折旧年 限 15 年; 年折旧为 2. 585 千万元。单位生产成本 (不含 折旧)中: 原料成本等于产乙醇率乘以原料单价; 辅料成 本 132 元öt 燃料乙醇; 变性用汽油成本等于 0. 05 乘以 汽油价格; 水、电、煤等能源成本 346 元öt 燃料乙醇; 劳 动力、供应商及管理成本 164 元öt 燃料乙醇; DD GS 利 润冲减成本- 528 元öt 燃料乙醇; 玉米饼利润冲减成本 - 22 元öt 燃料乙醇; 玉米油利润冲减成本为- 245 元öt 燃料乙醇; CO 2 利润冲减成本为 0; 维护和维修费用 113 元öt 燃料乙醇。 单位销售成本: 100 元öt 燃料乙醇。 2　经济性、风险性分析 风险是指不宜的事情发生的可能性。从项目投资的 角度, 风险是指决策的最终结果产生变动的可能性[ 13 ]。 结果变动的可能性越大, 决策的风险性就越大。 2. 1　经济指标 本文选用期望净现值 E (N PV ) (T he Expected N et P resen t V alue ) 及期望内部收益率 ( T he Expected In terna l R ate of R etu rn) 为项目经济性和风险性的评 估指标。N PV 是在投资决策中起重要作用的金融ö经济 指标之一, 由式 (1) [ 14 ]计算得出 N PV = ∑ N n= 1 N C F nö(1 + k ) n - IN V (1) 式中　N C F n—— 项目生命周期N 年内第 n 年发生的 净现金流; k——贴现率 (D iscoun t R ate, 企业要求的收 益率) ; IN V —— 初期投资。 以 IR R 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 示项目生命周期内实际产生的利息率, 它等于N PV 置零时的贴现率。 所谓的期望值定义为所有可能结果的加权平均值。 对于可用货币衡量的风险项目, 其风险性可接受的 标准为期望净现值 E (N PV )不能为负, 且需至少高于其 他互斥选项的期望净现值[ 14 ]。大多数情况下, 这个标准 也就是要求项目的期望内部收益率超过其资本的机会 成本, 如投资政府债券的收益率。 2. 2　蒙特卡洛模拟 期望净现值全面考虑项目年度净现金流的所有可 能值。本文应用软件@R isk 4. 5[ 15 ]模拟项目运营, 并统 计年净现值模拟结果的概率分布, 在此基础上计算项目 期望净现值。该程序算法基于蒙特卡洛模拟法 (M on te Carlo sim u la t ion m ethod [ 16 ])。在蒙特卡洛模拟中, 我们 在计算机中根据设定的条件对同一项目进行成百上千 次运行, 然后统计运行结果, 得出项目净现值的概率分 布。 2. 3　模拟条件 中国政府 [ 2001 ]1134 号文件要求, 在试点期间生 物质燃料乙醇需以 0. 9111 (燃料乙醇价格折算系数) 乘 以 90# 汽油出厂价卖给指定的石油公司, 并且生物质 燃料乙醇的销售价格及生产成本间的差额由政府补贴, 并且试点企业在试点期间免交销售税。基于这些政策及 我们建立的内部成本模型, 我们给出蒙特卡洛模拟的假 定条件, 见表 1。 表 1　蒙特卡洛模拟假设条件 T ab le 1　Key assump tions of M on te Carlo Sim u lat ion 非关键变量 销售价格ö元·t- 1 = 0. 9111×90# 汽油价格 (元öt) 除原料外的其他成本投入 同表 2 定义 需求öt·a- 1 100 000 税率ö% 0 陈化玉米平均价格ö元·t- 1 880 关键变量的概率分布 汽油价格分布 (据 2000 年～ 2003 年东北地区月汽油价格统计结果 拟合见图 2) , 新鲜玉米市价分布 (据 1997 年～ 2002 年东北地区新 鲜玉米月平均价格统计结果拟合见图 3) 相关性假定 1. 由于每年的汽油价格彼此间并非完全独立, 往往前一年的价格对 后一年的价格会有影响, 因此我们假定相邻年份的汽油价格相关系 数为 0. 53 ; 2. 同理, 每年的新鲜玉米价格彼此并非完全独立, 往往前一年的价 格对后一年的价格会有影响, 因此我们假定相邻年份的新鲜玉米价 格相关系数为 0. 5。3 完全相关取 1, 独立不相关取 0; 经验取值: 高度相关取 0. 8; 若相关系 数取值偏高, E (N PV )模拟结果略偏低; 此处取 0. 5, 出于中性估计。 3　敏感度分析 本文应用“转换值法”对项目进行敏感度分析。变量 的转换值为项目的净现值为零或内部收益率等于折现 率时变量的取值[ 16 ]。转换值的绝对值越小, 改变量对项 目净现值的影响越大。玉米燃料乙醇项目主要变量的转 换值列于表 2 中。可见对玉米燃料乙醇项目期望净现值 起决定性影响作用的是汽油价格、玉米市价、及玉米出 042 农业工程学报 2004 年　 酒率。 图 2　东北地区汽油价格分布的概率密度函数 F ig. 2　P robab ility density function of gaso line’s p rice in N o rtheast Ch ina 图 3　东北地区新鲜玉米价格分布的概率密度函数 F ig. 3　P robab ility density function of fresh co rn’s p rice in N o rtheast Ch ina 表 2　基础案例主要变量转换值 T ab le 2　P resen tat ion of sw itch ing values 玉米的市价均值 - 18. 12% 出酒率 - 18. 12% 汽油价格均值 17. 93% 辅料价格 - 变性用汽油成本 - 水、电、煤等能源成本 - 劳动力、供应商及管理成本 - 副产品利润 69. 77% 维护维修成本 - 单位销售成本 - 税率 - 　注:“- ”表示绝对值大于 100% 或不存在。 4　讨论和结论 4. 1　项目的可接受性 图 4 给出了 500 次模拟运营项目的结果——玉米 燃料乙醇项目净现值的累积概率分布 (新鲜玉米为原料 (a) , 陈化玉米为原料 (b) )。 新鲜玉米燃料乙醇项目的期望净现值为正的概率 为 2. 92% ; 期望净现值的平均值为- 3. 79 亿元, 即每吨 燃料乙醇平均需 379 元的外部补贴才能使项目在经济 上可接受 (即期望净现值为零) ; 另外项目净现值的可能 值范围广, 从- 14 亿元到 6 亿元, 因此, 即使有外部补 贴使得期望净现值为零, 项目结果的不确定性依然很 大, 即风险大。 陈化玉米燃料乙醇项目的期望净现值为正的概率 几乎为零; 期望净现值的平均值为- 2. 82 亿元, 即每吨 燃料乙醇需 282 元外部补贴才能使其期望净现值为零; 和新鲜玉米为原料的情况相比, 陈化玉米燃料乙醇项目 净现值的可能值范围窄, 从- 6 亿到 0, 因此可以肯定 ——在现阶段, 若无外部补贴陈化玉米燃料乙醇的项目 经济上不可接受, 若有外部补贴, 使得项目的期望净现 值为零, 陈化玉米燃料乙醇的项目可行且风险较新鲜玉 米燃料乙醇项目小。 图 4　净现值累积概率分布图 F ig. 4　N PV accum ulat ive sta t ic distribu t ion chart 总之, 从上面对基础案例经济性分析可得结论: 若 无外部补贴, 玉米燃料乙醇项目在该地区 (东北地区)经 济性在当前不可接受。东北地区是全国玉米主产地, 在 东北地区运行玉米燃料乙醇项目较国内其他地区具备 更低原料成本、更短运输距离等诸多优势, 因此国内其 他地区运行玉米燃料乙醇项目经济上更不可行。 4. 2　经济性得到改善的条件及可能 玉米乙醇是可再生能源, 是未来不断枯竭的不可再 生能源之替代能源的重要来源之一。 通过敏感度分析可知, 影响玉米燃料乙醇经济性的 主要因素为汽油价格、玉米价格和产酒率。玉米燃料乙 醇项目的可接受性和其内部成本和外部环境均紧密相 关。根据转换值分析结果可得, 若以下条件在将来能得 到满足, 则玉米燃料乙醇项目的经济性将会得到改善: 1) 若汽油价格的均值提高 17. 93% (见表 2) , 即由 3463 元öt (见图 2) 升至 4080 元öt, 则项目的期望净现 值N PV (10% )将会由负转正。在现今世界石油储备不 断减少、汽油的价格缓慢攀升的环境下, 该条件的实现 是有可能的。 2) 或者, 新鲜玉米的市场价格均值降低 18. 12% (见表 2) , 即从 877 元öt (见图 3)降至 718 元öt 时, 项目 期望净现值会由负转正。 142　第 3 期 方　芳等: 中国玉米燃料乙醇项目经济性评估 3) 或者, 当玉米的产酒率提高 18. 12% (见表 2) , 由 1∶3. 34 提高到 1∶2. 86, 比如, 通过引进高淀粉质 的良种实现该条件, 则项目期望净现值将为正值。 4 ) 或者, 当玉米燃料乙醇副产品的利润提高 69. 77% (见表 2) , 由 795 元öt 提高至 1340 元öt, 例如, 通过提高副产品的生产效率实现该条件还是有可能的, 项目将可接受。 5) 另外, 若上述几种改进方法同时作用, 则项目的 经济性得到改善的可能性会更大。因此, 尽管现阶段玉 米燃料乙醇项目经济上不可接受, 但其经济性还是有希 望在将来得到改善的。 [参　考　文　献 ] [1 ]　A lfredo Cadenas, Sara Cabezuo. 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T hereafter, reason s underlying the resu lts w ere ana lyzed th rough sen sit ivity ana lysis, revea ling tha t CFE has lit t le po ssib ility to get accep ted fo r the t im e being, and po ssib le so lu t ion scenario s w ere p ropo sed, too. Key words: co rn2based fuel ethano l; econom ic feasib ility; risk assessm en t; p ro ject assessm en t 242 农业工程学报 2004 年