污染水利用的經濟分析模型

　　【摘要】 文章以齊魯石化某項目為例提出了污染地下水投資和利用的凈現值分析模型，研究了影響投資和利用的主要因素——水處理量、水處理系數、水價、水資源費、污水處理費、折現率和原始投資額等之間的關系，通過凈現值分析模型實證檢驗了該項目的設計和實際運行的經濟效果，最后對國家水管理政策提出了建議。
　　【關鍵詞】 污染水； 凈現值； 經濟分析； 政策
　　
　　我國淡水資源占世界總量的6%，人均量僅為世界平均水平的28%，2004年萬元GDP用水量為399立方米，約為世界平均水平的4倍，是美國等先進國家的8倍，同時存在著利用率不高與浪費和水源污染的問題。2006年《取水許可和水資源費征收管理條例》實施后，國家總量控制與定額管理相結合的水資源管理辦法對地方和企業產生了重要的資源利用約束。石化行業作為國民經濟重要部門，一方面需要利用技術并提高管理水平降低用水量，另一方面合理有效利用污染水源以及循環用水，更有著重要的經濟和社會意義。本文首先提出了分析的具體模型，然后結合一定的技術條件以齊魯石化某水源地污染地下水的利用為例說明了模型的應用，最后對國家水管理提出了政策參考建議。
　　
　　一、污染水處理的經濟分析模型
　　對污染水處理進行經濟分析主要包括投資和生產兩個方面，投資可行性分析的一般方法為凈現值（NPV）法，生產利用分析的一般方法為本量利（CVP）分析法。
　?。ㄒ唬㎞PV分析模型
　　NPV法的基本原理是通過分析確定投資項目使用期內的現金凈流量并按一定的折現率計算凈現值來分析投資項目的經濟可行性。現金流量要分市場價和企業自用收益計算兩種情況。按照市場價計算，假設水以市場價格對外出售；按照企業自用收益計算，假設按照水的邊際收益為水價。影響現金流入的因素有原水處理量、水價（或邊際收益），影響現金流出的因素有水處理成本、污水處理成本等。在一定的技術條件下水處理原水與實際出水存在確定關系。國家水資源費按實際取水量確定，水價按實際出水計算。折現率是影響NPV分析的重要參數，一般采用行業權益資本的收益率、行業加權平均資金成本、社會投資的機會成本、行業基準資金收益率或企業預期收益率等。
　　污染水處理投資項目的NPV分析模型為：
　　Q為原水處理量；f為水處理系數，即在一定的技術和工藝條件下出水量（符合水質要求的水量）與原水處理量之間的比值，其值在0~1之間；P為出水價格（或邊際收益），可以以市場水價（或企業內部價格）表示；Ct為單位水資源費；Cs為單位污水處理費；Cv為原水處理的單位成本（變動成本）；r為貼現率；C0為原始投資額；NPV為投資項目的凈現值，如果NPV≥0，則方案可行，否則不可行。
　　NPV分析也可以通過計算IRR（內部收益率）來實現。IRR就是投資項目的凈現值等于零時的折現率，如果IRR大于或等于預期收益率，則項目具有經濟可行性，否則不可行。計算IRR的關鍵在于準確確定項目的現金流量，在項目運營期內如果沒有大量追加投資，IRR是評價項目可行性的有效方法。
　?。ǘ〤VP分析模型
　　CVP分析可以確定在一定的固定成本和單位產品貢獻毛益條件下的盈虧臨界點的業務量，基本原理是通過把一定期間的成本劃分為固定成本和變動成本，并結合產品的市場價格，利用三者的關系確定業務量（產品銷售量）來分析生產運行是否經濟的方法?；灸Ｐ蜑椋築E=FC/（SP-VC），BE為盈虧臨界點（保本點）業務量；FC為一定期間的固定成本；SP為單位產品售價；VC表示單位產品變動成本。經計算的BE可與實際業務量對比，如果一定時期實際業務量大于BE，則生產不僅可以保本而且是有利可圖的，如果低于BE則不可行。CVP可單獨分析某一生產項目實際運行的經濟性，也可對一定期間NPV作補充分析。
　　NPV主要用于投資項目的預測，也可用于項目實際運行效果的分析。NPV為基本分析模型，CVP為輔助分析模型。
　　
　　二、分析模型在齊魯石化某項目的應用
　　齊魯石化地下水過量開采和化工廠排放污水滲漏引起了地下水污染，治理污染和利用污染地下水已成為齊魯石化的重要課題。2008年實施的《淄博市節約用水辦法》規定，齊魯石化所在地非生活用水實行計劃用水管理，用水計劃根據用水定額、經濟技術條件以及水量分配方案制定，又形成新的壓力。堠皋水源地有五眼取水井，取水總量約為15 000m3/d，1#井、2#井受無機物污染，3#井和5#井受有機物污染嚴重，本文以3#井為例進行分析。3#井原水的油含量15~35mg/L、COD為15~30mg/L。主要用于3#井的水處理裝置于2001年7月建成，由雙級氣浮、生物陶粒、高效澄清、雙層濾料過濾器和活性炭吸附五個處理單元以及與之配套的加藥系統和消毒系統組成，原設計處理能力為220~250m3/h，產水能力不低于150m3/h。2002年8月裝置開始接管操作向外供水，出水量大約為130m3/h，沒有達到考核要求；還由于設備和閥門等老化嚴重及自動化操作系統失效等原因，使得目前工藝調節困難。水處理裝置實際和經測算的有關經濟數據為：裝置預計使用年限為15年，初始設計投資645.63萬元，設計水處理成本0.82元/m3（崔海云等，2002），變更工藝后測算的設計水處理成本0.936元/m3；實際投資900萬元，實際水處理成本1.738元/m3（見表1，李中法等，2006）。使用實際處理成本比設計高的原因在于裝置實際原材料耗量比設計值偏大及處理水量和外供水量達不到設計值，即水處理能力和水處理系數偏低。淄博市用水有關資料為：基本水價1.73元/m3，水資源費2007年前為0.5元/m3，后為0.75元/m3（屬劣質水源），污水處理費在2006年以后為1.03元/m3（之前為0.78元/m3，其中含附加）。
　　（一）項目投資和運行的NPV分析
　　經測算，在現有條件下投資是不可行的，只有在按照原設計的產出能力和水處理系數（80%）運行，并且按照6%（近似的石化行業平均資金利潤率）的貼現率時，投資才是可行的（見表2）。
　　使用模型經測算，該項目原設計投資（645.63萬元和80%水處理系數）的IRR為12.5%；在實際投資900萬元和設計水處理系數80%條件下的IRR為6.6%，低于一般常用的8%至10%貼現率水平；在實際投資900萬元和實際水處理系數64.3%的IRR為負值。結論是：以石化行業基準貼現率12%為準，原設計投資是可行的；實際投資和實際運行不可行（由于數據量較大限于篇幅計算過程沒有列出，需要的讀者可以向作者索取計算模型）。
　?。ǘ╉椖窟\行的CVP分析
　　1.以原設計投資和原設計工藝進行計算
　　該項目每天的固定成本1 195.61元（645.63萬元以15年計算折舊，沒有考慮人工等），單位變動成本0.82元/m3，單位水價就是基本水價乘以設計水處理系數，即1.73×80%=1.384（元/m3），則：BE0=1 195.61/（1.384－0.82）=2 119.88（m3）。實際水處理量為4 842.8m3，遠遠超過臨界點，是可行的。
　　2.以實際投資和原設計工藝進行計算
　　該項目每天的固定成本為1 643.8元（900萬元以15年計算折舊，未考慮人工等），單位外供水變動成本為1.21元/m3（包括維修費），單位水價為1.73×64.3%=1.112（元/m3），實際出水價格已經低于單位變動成本，也就是說，只要生產就是虧損的，生產越多，虧損越大，不需要計算BE了，原因在于處理成本的上升和過低的實際水處理系數。企業實際水處理裝置的低效運行使得業務量不夠導致運行的虧損。
　　以市場水價為基礎計算的NPV、IRR和BE表明，對該裝置重新進行工藝改造并提高效率是有必要的。2010年齊魯石化供排水廠專門就堠皋3#深井水的除油技術由曹雨平教授和徐依亮等進行了研究。
　　如果石化行業生產對水的邊際收益比市場水價高的話，結果會有不同。
　　
　　三、擴展分析：結論
　　污染地下水分析模型也適用于其它污染水和循環水利用，可把模型進一步寫為：
　　該模型可以清晰地分析污染水處理投資和運行各因素的影響：在其它因素確定的情況下，需要初始投資額C0越大則投資激勵越小，是投資的直接制約因素；在一定的水資源費和初始投資額下，項目的水處理能力Q、水價P和水處理系數f越高，投資激勵越大；而水資源費Ct、污水處理費Cs、原水處理的單位變動成本Cv和貼現率r越高，則投資激勵越小。污染水處理既是技術問題，也是經濟問題，只有一定的技術在可行的經濟條件下才會得到企業應用。
　　模型的政策含義為：一是在地下水污染的情況下，各地提高水價（基本水價）可以激勵企業積極投資污水治理和利用；二是污染企業為了在一定的水價和一定的折現率條件下治理、利用污染水源，必須采用在技術上處理效率高而且投資較低的裝置；三是在其它因素確定的條件下，企業投資項目折現率（期望收益率）越高，投資于污染水處理的激勵越小，反之，越大。國家可以通過利率政策和一定的產業政策引導污染企業積極參與污染水的治理和循環使用，從而達到節水的目的。
　　
　　【參考文獻】
　　［1］ 李振球.技術經濟學［M］.大連：東北財經大學出版社，1999.
　?。?］ 徐依亮，曹雨平，等.《堠皋3#深井水除油技術研究》結題報告［R］.2010.
　　［3］ 崔海云，崔世明，穆振貴，滕祥梅.齊魯石化公司堠皋地下水處理利用設計［J］.給水排水，2002（7）：48-50.
　　［4］ 李中法，高慶然，雷永春.堠皋3#井回用水裝置的運行分析［J］.齊魯石油化工，2006（34）：46-49.
　　［5］ 梁守江，徐士平.齊魯煉油用水現狀及節水措施［J］.齊魯石油化工，2005（4）：309-310，317.