基于熵權法和灰色關聯分析的國際BOT水電投資風險評價

吳業鵬,袁汝華

(河海大學商學院,江蘇 南京　211100)

基于熵權法和灰色關聯分析的國際BOT水電投資風險評價

吳業鵬,袁汝華

(河海大學商學院,江蘇 南京211100)

摘要：通過建立國際BOT水電項目的10個風險評價指標,運用熵權法定量確定指標權重,借鑒TOPSIS方法的思想,分別考察各項目與正、負理想方案間的關聯程度并予以集成,構建基于熵權法和TOPSIS思想的灰色關聯決策模型,對國際BOT水電項目投資風險進行評價。選取了5個典型的國際BOT項目進行實證分析,結果表明,該方法能客觀有效地對國際BOT水電項目的風險進行分析;國際BOT水電項目的風險指標中地質災害風險、征地移民風險、施工風險和經濟與合同風險的權重較大,而政府信用風險、基礎設施風險對于都處于相對落后地區的項目影響較小。最后由灰色關聯決策模型對5個項目的投資風險進行分析、排序。

關鍵詞：國際BOT項目;熵權法;灰色關聯決策模型;水電投資；水電項目；風險評價

隨著國家“走出去”戰略的實施和“兩行一金”的成立,中國水電在海外拓展的步伐逐漸加快。中國水電在國際水電承包市場上承接了一批重要的項目,近十年來營業增長速度在30%以上,經營規模和市場區域不斷擴大。尤其是新型投融資模式的引入有效解決了發展中國家建設資金不足的問題。其中在水電投資領域實際應用較多的建設-擁有-轉讓(Build-Own-Transfer, BOT)模式,積極拓展了水電項目業務范圍。BOT模式是政府和項目發起人簽訂特許權轉讓協議, 由項目發起人組織成立項目公司承擔大型基礎項目的融資、設計、建設、運營和維護, 同時在特許期內,擁有該項目所有權并收取費用, 用來償還項目債務,并取得預期投資回報。特許期結束后,項目將無償移交給政府[1]。雖然BOT項目擁有緩解財政負擔、創造投資機會、緩解承包任務來源不足的優點,但國際水電項目因投入資金大、開發周期長、建設條件復雜、運營能力要求高,投資結果具有更大的不確定性。由于我國參建的國際水電項目多在亞洲、非洲和南美洲等國家,投資所在國的政治、經濟制度與國內有諸多不同,政治經濟環境也十分復雜,面臨著獨特的項目風險。

國內眾多學者對水電項目的風險體系進行了研究,孫長英[2]認為我國地區級水電站項目風險具有普遍性、多樣性和多層次性、全局性和系統性的特點,指出篩選水電項目風險體系各指標的原則;李文義等[3]從水電項目業主的角度將水電項目風險體系分為自然風險、技術風險、移民和環境風險、財務風險、經濟和法律風險、合同和行為風險等6個方面;張睿[4]通過對水電項目風險管理的研究認為水電項目的指標體系應分為政治風險、自然風險、金融風險、技術風險、市場風險和其他風險6個方面。

目前對于國際BOT項目風險測評領域比較成熟的方法有AHP、模糊綜合評價法、多層次灰色組合理論、解釋結構模型等。Linkov等[5]對風險管理的理論方法進行回顧,提出了一種基于多目標決策分析的風險評價框架;李陽等[6]采用BP神經網絡方法,建立了BOT項目風險評價模型,為投資者在進行評價時提供了一種可選的決策理論方法;Kucukali[7]運用Fuzzy-Logic方法對河道水電站風險進行了分析,并通過計算風險指數Risk Index對選址地址、土地使用環境因素、宏觀經濟、自然災害、法律變動、恐怖襲擊等因素進行比較,認為項目地址和環境因素是最重要的風險因素。Li等[8]使用蒙特卡羅模擬研究四川省水電項目的市場風險;Zhang等[9]則通過區間層次分析法和TOPSIS法對模糊環境下的水電項目風險進行了鑒定和分析。郝云建等[10]運用風險分解結構RBS從宏觀環境、企業層面和項目層面識別了東南亞水電投資的主要風險因素,并運用解釋結構模型(ISM)分析各風險因素之間的關系,劃分風險層次結構并確定了主要風險。

根據指標選擇的科學性、系統性和可操作性原則,借鑒學術界已有的相關學術成果并結合實際情況,通過專家咨詢法,筆者從政治風險、技術設計風險、經濟社會風險、運營風險和自然風險5個角度建立國際BOT項目的風險測評指標體系。傳統AHP和FUZZY法的定性成分較多,指標過多時數據統計量大且權重難以確定,TOPSIS法由于某些方案在相似于正理想方案的同時,與負理想方案間的關聯性也很強,一定程度上會造成評價失真。熵權法與灰色關聯分析法相結合充分利用了各指標的全部信息,且發揮了灰色關聯具有適應一定灰度小樣本事件的優勢。因此，運用熵權法確定測評指標的客觀權重,借鑒TOPSIS方法的思想,分別考察各候選方案與正、負理想方案間的關聯程度并予以集成，構建了基于Entropy和TOPSIS方法的灰色關聯決策模型，并將其應用于國際BOT水電項目評標決策案例,根據灰色決策模型對5個國際BOT水電項目投資風險進行分析、排序,以期為該領域的研究提供一些參考依據。

1BOT境外水電項目投資風險評價指標體系的構建

根據篩選指標體系各指標的全面性、科學性、邏輯性、可操作性和系統整體性原則[2],同時參考國外投資評級機構如穆迪或標準普爾對相關國家主權信用的評定和國內外BOT境外水電投資風險相關文獻,結合項目實際情況,分析相關論文的指標選取,征詢相關專家的意見對指標進行調整，從政治風險 、技術設計風險、經濟社會風險,運營風險和自然風險等5個方面建立國際BOT水電項目的風險評價指標體系,該指標體系由5個一級指標體系和10個二級指標構成，如表1所示。

表1　國際BOT水電項目投資評測指標

1.1　政治風險

政府對項目的支持和國內政壇的穩定是保證項目成功的重要因素之一。政治風險反映了政府政策對項目風險的影響。政治風險屬于國家風險,主要包括戰爭、騷亂、政治外交關系的轉變、政府的聲譽和信用。選取政治外交關系風險和政府信用風險2個主要因素作為二級指標。

1.2　技術設計風險

水電項目是一個全壽命周期較長的工程項目,工程的設計、施工、完工及建設過程中的設備維護等方面都存在著風險。其中設計的科學性和施工的合理性是保證項目順利實施的關鍵因素。因此選取設計風險和施工風險作為2個二級指標。

1.3　經濟、社會風險

經濟風險反映了項目的經濟可行性。經濟風險主要表現在經濟基礎薄弱、政府債務、匯率變動等方面。薄弱的經濟基礎特別是基礎建設的不足會對海外投資項目的建設帶來困難和風險;政府債務過重不僅給政府帶來負擔，同時也會影響國民的生活水平;匯率的變動會加大外資的風險;在大型基礎建設項目中,風險和責任應該在公平分配的基礎上按合同執行,因此建設過程中應密切關注合同糾紛[11]。社會風險則包括生態移民、社會治安等。大規模的水電開發必然對生態環境、社會經濟環境以及周圍居民生活環境產生較大影響,這些經濟相對落后的國家往往不能很好地處理水電開發帶來的負面影響,使當地民眾產生不滿,大量征地移民也會給項目順利推進造成不利影響。因此選取經濟與合同風險和征地移民風險作為2個主要的二級指標。

1.4　運營風險

經營管理風險是指項目公司在項目經營和管理過程中,由于外部環境的變化或經營者的行為疏忽,直接影響到項目的獲利能力。由于項目當地與國內在經濟制度、文化習俗和經營理念上存在差異。因而會直接影響到項目的盈利[7]。此外,國際水電BOT項目大多位于亞洲、非洲和拉丁美洲的欠發達國家或地區,而且水電項目大多位于偏僻的崇山峻嶺之中,這里基礎設施十分落后,交通不便,對項目的順利實施和運營造成嚴峻挑戰。因此運營風險主要包括經營管理風險和基礎設施風險。

1.5　自然環境風險

自然環境風險主要涉及地區內的水文、氣候變化以及地理地質條件。水電項目是利用水能來進行發電,水文及當地氣候的變化都會對水電項目的建設產生風險及構成威脅。同時水電項目建設的地質構成情況也會對水電建設產生影響并帶來風險,這主要是不良地質在施工過程中對生產建設提出了更高的要求,可能會增加整個工期的建設成本。因此選取水文風險和地質災害風險作為2個二級指標。

2BOT境外水電項目投資風險評價模型

2.1　基于Entropy模型的測評指標權重計算

2.1.1熵的定義

1948年數學家香農首次將熵引入信息論中,用熵表示事物或問題的不確定性,并作為不確定性的度量。熵權法是一種根據各指標的變異程度,利用信息熵計算熵權從而確定指標權重的方法。

2.1.2Entropy 模型的操作步驟

國際BOT水電項目的順利推進受多重復雜因素的影響,傳統的指標權重測定方法易受專家個人偏好的干擾,鑒于此,筆者采用Entropy模型確定指標的客觀權重。假定某個評價問題有m個測評對象和n個測評指標,可以構建決策矩陣A=(xij)m×n。

評價指標之間由于性質、單位、量級存在較大的差別,需要按照式(1)對其進行規范化處理,得到無量綱化指標矩陣Zij。

(1)

式中：zij為第i個評價對象的第j個指標值,i=1,2，…,n。

在m個對象和n個指標的測評問題中,第j個測評指標的熵值可以表述為

(2)

則第j個測評指標的標準化熵權wj為

(3)

2.2　基于TOPSIS思想的灰色關聯度模型

2.2.1TOPSIS方法和灰色關聯度

傳統灰色關聯決策理論認為,與正理想方案間關聯度(正灰色關聯度)越大或與負理相方案間關聯度(負灰色關聯度)越小的方案越優。然而,存在某些方案的正、負灰色關聯度之間并不具有嚴格的負相關性，也即正灰色關聯度大的方案,其負灰色關聯度未必小。因此,為全面評估各候選方案的優劣性,必須同時考察其與正、負理想方案間的關聯關系,方可得出可靠的決策結論。對此,TOPSIS方法[12]給出了可資借鑒的思想;該方法通過構造相對貼近度指標,綜合考量各方案與正、負理想方案間歐氏距離的相對大小,完成優選決策。基于該思想,筆者將各方案與正、負理想方案間的灰色關聯度集成為灰色關聯相對貼近度,并將前述Entropy理論引入模型指標權重設定和正、負灰色關聯度計算中,以全面反映方案真實狀況和人們的均衡決策要求,構建基于Entropy和TOPSIS方法的灰色關聯決策模型。

2.2.2基于TOPSIS思想的灰色關聯模型的操作步驟

a. 數據無量綱化處理。由于各指標量綱、數量級和對決策矩陣的影響方向不同,不能直接進行分析,需要對決策矩陣A做數據無量綱化處理,這里采用極差法處理:

對效益型指標

(4)

對成本型指標:

(5)

將由式(3)得到的評價指標權重向量wj={w1,w2,…,wn}代入規范后的決策矩陣中,構造加權決策矩陣Y*。

(6)

b. 正、負理想解的確定。參照公式確定測評問題的正理想解V+和負理想解V-:

(7)

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

e. 計算灰色關聯相對貼近度。候選方案Vi的灰色關聯相對貼近度Ri(i=1,2，…，m)為

(13)

式中：Ri為將TOPSIS方法里相對貼近度的概念拓展到灰色關聯決策中, 用以綜合考察候選方案相似于正理想方案且不同于負理想方案的程度。Ri越大, 方案越優; 依照Ri的排序結果便可確定方案集V的優劣排序。

3實證研究

3.1　數據獲取及指標權重的確定

筆者應用Entropy-Topsis測評模型,選取國際5個地區的BOT水電項目作為實證研究的對象,其中A1、A2位于非洲,A3、A4分別位于亞洲東南亞的老撾和緬甸境內,A5位于南美洲厄瓜多爾。通過問卷調查,請相關領域的專家按照百分制分別從政治風險、設計技術風險、經濟社會風險、運營風險和自然風險5個一級指標下的10個二級指標對國際BOT水電項目的風險進行打分。具體項目風險打分結果見表2。

表2　各項目二級指標風險評價

根據式(1)~(3)使用熵權法計算各指標的權重,結果見表3。

表3　二級指標權重

由表3可以直觀地看出項目的地質災害風險、征地移民風險、施工風險、經濟與合同風險的權重較大,對項目的影響也大,是重要的投資風險影響變量,由于水電項目大都處于相對落后的偏僻地區,基礎設施較差,而水電設計較為成熟,影響類似,因此在設計風險和基礎設施風險的權重相對較小。

3.2　數據無量綱化處理

(14)

3.3　計算正、負灰色關聯系數

根據式(4)~(10)計算得到各方案的正、負灰色關聯度系數矩陣R+與R-:

(15)

(16)

3.4　計算灰色關聯相對貼近度

根據熵權法得到的風險權重向量wj=(w1,w2,…,w10)T,基于TOPSIS法思想的灰色關聯度模型,由式(11)~(13)計算得到的灰色貼近度計算結果如表4所示。

表4　各項目灰色關聯相對貼進度

將基于TOPSIS思想的灰色關聯度模型應用到國際BOT水電項目的風險中,灰色關聯相對貼近度越大表示樣本風險越小,灰色關聯相對貼近度越小表示樣本風險越大。所以在表4中,項目A4的相對貼近度最小,所面臨的風險是最大的。項目A5的相對貼近度最高,所面臨的風險最小。進一步分析可知,A4項目位于東南亞的緬甸,近期政治動蕩、政府信用不高、自然風險頻發、經營條件不佳,因此該水電項目投資面臨很大的風險;而項目A5位于南美洲的厄瓜多爾境內,政治外交友好、社會經濟較為穩定、經營條件較好、工程項目巨大、國內電力需求量大,因此營利能力更強,風險也因此最小。

4結語

為了區別于傳統的AHP和模糊綜合評價法對國際BOT水電項目的風險評價,筆者通過熵權法確定測評指標的客觀權重,同時借鑒TOPSIS法思想,考察各方案與正、負理想方案間的關聯程度,最終得到灰色關聯相對貼近度,并將其作為風險評價的依據。借鑒相關文獻,建立國際BOT水電項目風險的指標體系,將政治風險、技術設計風險、經濟社會風險、運營風險、自然風險作為5個一級指標,并在此基礎上將一級指標分為10個二級指標,分析得出地質災害風險、征地移民風險、施工風險和經濟與合同風險的權重較大,而政府信用風險、基礎設施風險對于都處于相對落后地區的項目影響較小。最后,通過數據標準化確定正、負理想解的灰色關聯度,進而對5個典型的國外水電項目進行定量分析、排序。實證表明,該方法對國際BOT項目的風險測評較為可行、有效。

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(收稿日期：2015-03-24編輯：方宇彤)

中圖分類號：F407.9

文獻標識碼：A

文章編號：1003-9511(2015)05-0024-05

DOI：10.3880/j.issn.1003-9511.2015.05.006

作者簡介：吳業鵬(1991—),男,湖北天門人,碩士研究生，主要從事工程項目管理及技術經濟研究。E-mail:1098454643@qq.com

基金項目：水利部公益性行業科研專項(201301055)