基于灰色模糊綜合評價的儲氣庫投資策略研究

蔣汶汛， 沈一鳴， 王 宇， 楊超越

(1.重慶燃氣集團股份有限公司,重慶400020；2.重慶師范大學涉外商貿學院,重慶 401520)

1 概述

我國地下儲氣庫工作氣量僅為全國天然氣消費量的3%，遠低于國際12%～15%的平均水平,已成為制約我國天然氣產業可持續發展的重要瓶頸之一[1]。由于地下儲氣庫這種大型基礎設施建設除了具有資本系數高、資本沉淀性大和回報周期長等特征[2]，還有購銷價格不確定、后期運營贏利模式不明等困難，但企業擁有儲氣能力又能增加其在氣源端的話語權，因此投資地下儲氣庫機遇與挑戰并存。面對這些難以定量分析的風險因素，本文引入灰色模糊數學理論，對城燃企業決策參建地下儲氣庫項目的投資時機進行研究，并尋找多因素共同影響下的最優投資策略。

2 參建地下儲氣庫的風險因素分析

地下儲氣庫項目資金投入巨大，回報周期長，企業在投資前會通過對國家政策、建設成本、天然氣價格、后期運營風險等進行分析、論證和評價，從而制定最佳的投資策略。

① 管道未互聯互通

國家石油天然氣管網公司已掛牌成立，但是短期內實現天然氣干線管道互聯互通及與社會管道聯通比較困難。不同地區天然氣管網若未互聯互通，儲氣設施儲存的天然氣資源就不能在不同地區和季節間進行市場化調配，繼而難以激活天然氣終端消費市場的活力。

② 天然氣銷售價格倒掛

我國天然氣終端市場價格是基于基準門站價進行浮動，在用氣旺季天然氣終端價格倒掛現象比較嚴重，部分城燃企業在面對上游漲價而終端維持不變的情況下，維持正常經營將會比較困難。如果現有天然氣價格體制不變，儲氣庫銷售天然氣可能面臨虧損，在這種情況下，城燃企業參建地下儲氣庫顧慮較多。

③ 環保征地選址困難

地下儲氣庫大多選址在遠離城市的郊區，在實施項目的過程中可能會因相關環保征地選址問題導致項目推進困難。

④ 稅收優惠政策空缺

面對地下儲氣庫這種投資巨大的戰略新型基礎設施，從促進和扶持天然氣經濟發展以及能源穩定出發，國家應該給予投資地下儲氣庫企業稅收優惠政策，進而促進企業提高贏利能力保持長遠發展[3]。

⑤ 建設成本巨大

2010年以前中國投運的枯竭氣藏儲氣庫單位工作氣投資普遍為2.0～2.5 元/m3，在建及規劃中的儲氣庫單位工作氣投資已超過4.0元/m3[4]。按已建成的枯竭油氣藏儲氣庫平均工作氣量16×108m3，平均造價約為36×108元。對于大部分城燃企業，單體項目投資巨大。同時儲氣庫的墊底氣占整個項目投資比例較大，基本屬于沉沒成本。

⑥ 后期運營難度大

目前，國內仍未有地下儲氣庫市場化成熟運行的先例。從現有文獻得知目前枯竭油氣藏的單位運營成本約為0.5元/m3，綜合地下儲氣庫建設投資以及單位運營成本，按30 a回收周期考慮，調峰需求費用在1元/m3左右，隨著注氣壓力快速上升，耗電量逐步增加，經營成本將進一步增長[5]，地下儲氣庫運營企業如何維持贏利還需深入研究。

3 灰色模糊綜合評價方法[6]

3.1 設立因素集

設立因素集U={u1,u2,…,un}，表示由n種因素組成的集合。

3.2 確定權重集

在模糊綜合評判中，確定權重是十分重要的。它反映了各個評價因素在綜合決策中的重要程度，直接影響綜合評判的結果。鑒于城燃企業投資參建儲氣設施無先例，市場化運營無模式可循，因此只能判斷各個評價因素哪些屬于重要因素，卻難以確定其間的重要程度。于是本文確定權重的方法結合了置信度和歸一化的思想，以置信度得到一個因素對另外因素的重要程度，再進行歸一化處理，最終得到每個因素的權重[6]。

這種方法不需要參與評價的投資者給出每個因素的具體權重，只需要他們選出哪些因素重要即可，符合目前投資參建儲氣設施的實際情況。首先，邀請投資者選出他們認為重要的因素。對于某一個因素ui(i=1，…，n)，根據所有參與評價的投資者選出的重要因素，統計該因素出現的次數Ni。再將任意兩個因素視為一個組合(i=1，…，n;j=1，…，n)，統計這個組合出現的次數Nij。

因素uj對于因素ui的重要程度vij的計算式為：

(1)

式中vij——因素uj對于因素ui的重要程度

Nij——因素組合(ui,uj)出現的次數

Ni——因素ui出現的次數

得到矩陣V={vij}n×n，且當i=j時，Nij=Ni。

(2)

將矩陣同一行中的元素相加得列向量W

(3)

式中wi——列向量W的元素

(4)

3.3 建立評價矩陣

對于某一個投資方案，請專家對上述因素在此方案中的投資風險進行評價。對某一因素的評價有m種。每個參與評價的專家用投票的方式對各個因素表明各自的評價。xik表示贊成第i項因素為第k種評價的票數。

因素評價矩陣R=(rik)n×m的計算式為：

(5)

式中rik——因素評價矩陣R中的元素

xik——贊成第i項因素為第k種評價的票數

對于不同方案的評價矩陣，記為Ri(i=1～l，l為方案的數目)。

3.4 模糊綜合評判

采用M(·，+)算法，模糊綜合評判矩陣B的計算式為：

(6)

式中B——模糊綜合評判矩陣

對于不同方案的模糊綜合評判矩陣，記為Bi(i=1～l，l為方案的數目)。Bi中的元素記為bi(k)。

3.5 計算灰色關聯度，確定關聯序

① 初值化

② 求絕對差序列Dij

(7)

③ 求灰色關聯度

令

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

式中mi——絕對差序列中的最小值

Mi——絕對差序列中的最大值

ηij(k)——關聯系數

ρ——分辨系數，其作用在于提高關聯系數之間的差異顯著性，一般取0.5

ηi——評價隊列

得到不同方案的評價隊列ηi，根據η的大小順序就可以確定不同方案的優選排序，評價隊列最大的方案即為最優方案。

4 地下儲氣庫投資策略分析

投資最優狀態是風險指標全部消除后開始投資建設，但是實際情況中，前瞻性的企業在其中某個或者某幾個風險因素消除后，將提前其他企業進入地下儲氣庫領域，以謀取未來儲氣市場的話語權，提高自身企業的競爭力。本文從投資角度出發，結合專家評價，設想從互聯互通、服務價格市場化和建設成本補貼3個風險因素角度，制定3個方案，方案1為管道互聯互通達成或基本達成，方案2為天然氣購銷價格市場化達成或基本達成，方案3為建設成本補貼達成或基本達成。

4.1 設定因素集及權重集

本文設立因素集U={管道互聯互通，天然氣購銷價格，征地選址，稅收優惠，建設成本補貼，運營模式}。不同投資企業在不同地區參建儲氣庫項目時所遇到的情況不一，所面臨的風險不同，注重的指標體系也不同。邀請5位投資者對投資風險影響因素是否重要進行選擇，得到結果見表1。

表1 投資者對投資風險影響因素是否重要的選擇結果

根據表1各投資者選出的重要評價指標因素，按式(1)至式(4)計算得出U中各因素的權重。

4.2 建立評價矩陣

邀請6位行業專家分別對3個方案進行專家組投票，對上述6個因素在此方案中的投資風險進行評價。投資風險評價等級分5級，分別為低風險、偏低風險、中風險、偏高風險、高風險。每位參與評價的專家用投票的方式對各個因素表明各自的評價。根據式(5)計算得到因素評價矩陣Ri為：

4.3 模糊綜合評判

根據式(6)求得模糊綜合評判矩陣為：

B1=(0.210 6 0.062 2 0.298 2 0.167 9 0.261 0)

B2=(0.260 6 0.147 7 0.251 0 0.062 0 0.278 7)

B3=(0.042 2 0.129 2 0.276 8 0.097 6 0.454 1)

4.4 求灰色關聯度，確定灰色關聯序

D12=(0.000 0 0.271 1 0.452 9 0.559 1 0.169 8)

D13=(0.000 0 2.764 2 5.136 1 1.514 3 9.512 0)

取分辨系數ρ=0.5，由式(8)～(10)得關聯系數,見表2。

表2 以為系統特征的關聯系數

由式(11)得灰色關聯度η12,ave為0.943 9，η13,ave為0.641 0。同理可得其他關聯度見表3。

由式(12)得到：

(η1，η2，η3)=(0.943 9,0.944 8,0.644 1)

因此，3個方案的優先順序為：方案2，方案1，方案3。

表3 灰色關聯度

5 結論與建議

① 分析燃氣企業參建地下儲氣庫的風險因素，建立灰色模糊綜合評價模型。制定3個投資方案，利用建立的模型對3個投資方案進行評價，得到最優投資方案。

② 天然氣購銷價格市場化達成或基本達成方案是3個方案中的最優方案，因此天然氣購銷價格市場化對企業投資地下儲氣庫的影響較大。建議國家放開或者部分放開天然氣終端銷售價格，用市場投資回報率來吸引企業主動參與。

③ 政府可以探索以財政補貼換取對應天然氣儲氣能力的模式，不但可以鼓勵企業參與投資建設，還能拓寬財政補貼的資金使用多面性。