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 ran sacti on s of the CSA E V o l . 20　N o. 3M ay 　2004

239

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:F 307. 5　　　　文献标识码:A 　　　　文章编号:100226819(2004) 0320239204

0　引　言

生物质燃料乙醇(B i om ass fuel ethano l ) 再生能源, [], 油醇(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 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。

“外部”产生的, ) 的补贴, 以及企业废弃物—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 ssess m 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

生物质燃料乙醇的乙醇含量为99. 5%(w w ) , 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。

1　成本分析

公司 项目的完全成本(Fu ll Co st ) 包括内部成本(In ternal Co st , 指传统意义上的投资运营成本) 和外部成本(Ex ternal Co st Ex ternality , 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

收稿日期:2003211210　修订日期:2004202218

基金项目:中美能源基金(G [1**********])

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

图1　玉米燃料乙醇生产工艺流程

F ig . 1　F low chart of co rn 2based fuel ethano l p roducti on

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%

240农业工程学报2004

年　

(w w ) 的乙醇, 再通过脱水得到99. 5%(w w ) 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

沼气、D istillers’Grain w ith So lub le , 一种动物饲料) 、

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. 34t 玉米产1t 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330d ; 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。都进行了审核, [10-]源成本。) 由于使用(50元 t 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 t 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 t 燃料乙醇; 劳动力、供应商及管理成本164元 t 燃料乙醇; DD GS 利润冲减成本-528元 t 燃料乙醇; 玉米饼利润冲减成本-22元 t 燃料乙醇; 玉米油利润冲减成本为-245元 t 燃料乙醇; CO 2利润冲减成本为0; 维护和维修费用113元 t 燃料乙醇。

单位销售成本:100元 t 燃料乙醇。

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

[16]

Carlo si m u lati on m ethod ) 。在蒙特卡洛模拟中, 我们, 2. 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 ti on s of M on te Carlo Si m u lati on

非关键变量

销售价格 元・t -1

除原料外的其他成本投入需求 t ・a 税率 %

-1

=0. 9111×90#汽油价格(元 t )

同表2定义

1000000

陈化玉米平均价格 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

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 Exp ected N et P resen t V alue ) 及期望内部收益率(T he Exp ected In ternal R ate of R etu rn ) 为项目经济性和风险性的评估指标。经济N PV 是在投资决策中起重要作用的金融 指标之一, 由式(1) [14]计算得出

N

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

N PV =

∑N C F

n =1

n

(1+k ) -IN V

n

(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 表示项目生命周期内实际产生的利息率,

　第3期方　芳等:

中国玉米燃料乙醇项目经济性评估241

酒率

。

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2　东北地区汽油价格分布的概率密度函数

F ig . 2　P robab ility den sity functi on 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 den sity functi on of fresh

co rn’sp 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 tati on of s w itch ing values

玉米的市价均值

出酒率汽油价格均值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。

-18. 12%-18. 12%17. 93%----69. 77%---

图4　净现值累积概率分布图

F ig . 4　N PV accum u lative static distribu ti on chart

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

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 t (见图2) 升至4080元 t , 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 t (见图3) 降至718元 t 时, 项目期望净现值会由负转正。

242农业工程学报

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年　

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ex ternalities [J ]. N EA updates , N EA N ew s 2002, 20(1) :

Ex ternal

Co sts :

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 t 提高至1340元 t , 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。

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Fa ng Fa ng , Yu S uira n , W a ng C he ng ta o

(L if e Q ua lity v ia M echan ica l E ng ineering Institu te , S chool of M echan ica l

E ng ineering , S hang ha i J iao T ong U n iversity , S hang ha i 200030, Ch ina )

Abstract :T h is p ap er ai m s to assess the econom ic feasib ility and long 2term investm en t risk s of co rn 2based fuel ethano l (CFE ) p ro jects in Ch ina . F irst , based on CFE p roducti on p rocesses and data co llected on 2site , in ternal co st m odel of CFE w as set up first , and then the p ro jects’net cash flow (N CF ) and net p resen t value (N PV ) w ere si m u lated in com p u ter u sing M on te Carlo m ethod . T hereafter , reason s underlying the resu lts w ere analyzed th rough sen sitivity analysis , revealing that CFE has little po ssib ility to get accep ted fo r the ti m e being , and po ssib le so lu ti on scenari o s w ere p ropo sed , too .

Key words :co rn 2based fuel ethano l ; econom ic feasib ility ; risk assess m en t ; p ro ject assess m en t