第20卷第3期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)Vol.20 No. 32004年5月' Transactions of the CSAEMay 2004239中國(guó)玉米燃料乙醇項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)估方芳， 于隨然，王成燾(上海交通大學(xué)機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院,生命質(zhì)量與機(jī)械工程研究所,上海200030)摘要:該文從微觀角度分析評(píng)估中國(guó)玉米燃料乙醇生產(chǎn)項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)及投資風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)考察玉米燃料乙醇試點(diǎn)生產(chǎn)廠及當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)區(qū),根據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)修正不具備地區(qū)-般性的數(shù)據(jù),基于Excel建立東北地區(qū)玉米燃料乙醇項(xiàng)目基礎(chǔ)案例,同時(shí)用蒙特卡洛(MonteCarlo)模擬法模擬項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)金流和凈現(xiàn)值,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行敏感性分析。最終得出結(jié)論,中國(guó)玉米燃料乙醇項(xiàng)目若無(wú)外部補(bǔ)貼則不可接受;同時(shí)依據(jù)敏感性分析結(jié)果論述了玉米燃料乙醇項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性在將來(lái)得到改善的條件及可能性。關(guān)鍵詞:玉米燃料乙醇;經(jīng)濟(jì)可行性;風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;項(xiàng)目評(píng)估中圖分類號(hào): F307.5文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A文章編號(hào):1002-6819(2004)03- 0239-04政府經(jīng)濟(jì)補(bǔ)貼等)[5-7]?！皟?nèi)部成本”的稱法相對(duì)于“外部0引言成本”概念而來(lái)?！巴獠砍杀尽碧刂钙髽I(yè)在“外部”產(chǎn)生的成生物質(zhì)燃料乙醇(Biomass fuel ethanol)不僅是可再本,包括來(lái)自外部(如政府)的補(bǔ)貼,以及企業(yè)廢棄物排放生能源,而且可減少溫室氣體的排放1。幾十年前,汽油對(duì)外部社會(huì)單元造成的損失和損害-外部環(huán)境成醇(燃料乙醇和汽油的混合物)作為汽油替代能源在世界本[7許多國(guó)家和地區(qū)的車輛燃油市場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用和推外部環(huán)境成本是對(duì)生產(chǎn)系統(tǒng)進(jìn)行生命周期評(píng)估廣。生物質(zhì)原料的選擇通常采取地區(qū)主要農(nóng)作物[2],例(Life Cycle Assessment, 詳見(jiàn)ISO14040~14043標(biāo)準(zhǔn))如,巴西以甘蔗為原料;而北美則主要采用淀粉質(zhì)谷物,時(shí)引入的概念,用于全面評(píng)估生產(chǎn)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的影響。由其中90%為玉米;加拿大主要采用低營(yíng)養(yǎng)的大麥、玉米、于本文旨在從微觀角度分析玉米燃料乙醇生產(chǎn)項(xiàng)目的經(jīng)小麥等谷物[2- 4。濟(jì)生存性及投資風(fēng)險(xiǎn),因此將考慮玉米燃料乙醇項(xiàng)目的我國(guó)也正在實(shí)施生物質(zhì)燃料乙醇的試點(diǎn)生產(chǎn)和使內(nèi)部成本,其后分析政府的補(bǔ)貼,但對(duì)其外部環(huán)境成本用。對(duì)我國(guó)而言,生物質(zhì)燃料乙醇還有另一重要意義:它(即項(xiàng)目對(duì)環(huán)境的影響)將不做考慮?？梢韵倪^(guò)剩陳化糧,甚至可能帶動(dòng)農(nóng)村地區(qū)局部經(jīng)濟(jì)1. 1燃料乙醇生產(chǎn)流程發(fā)展。2002 年河南省、黑龍江省和吉林省分別開展小麥生物質(zhì)燃料乙醇的乙醇含量為99. 5%(w/w),它的燃料乙醇和玉米燃料乙醇的試點(diǎn)生產(chǎn)。值得注意的是，生產(chǎn)過(guò)程和飲用白酒的生產(chǎn)過(guò)程非常類似，差別在于加采用不同原料生產(chǎn)燃料乙醇其經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險(xiǎn)性也不同。入了工業(yè)乙醇生產(chǎn)中的脫水環(huán)節(jié)[1.8]。生物質(zhì)燃料乙醇的而且即使采用相同的原料,原料成本、出酒率、勞動(dòng)力價(jià)原料可大致分為三類:淀粉質(zhì)、糖蜜質(zhì)、纖維素類。玉米屬格等經(jīng)濟(jì)因素差異的存在亦會(huì)導(dǎo)致不同地區(qū)/國(guó)家的燃于淀粉質(zhì)原料。玉米燃料乙醇的工藝過(guò)程如圖1所示。料乙醇項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險(xiǎn)性的不同。原料干月→[粉碎} τC混料本文考察了黑龍江省燃料乙醇試點(diǎn)生產(chǎn)廠及當(dāng)?shù)赜裼衩子蚞米產(chǎn)區(qū),根據(jù)采集到的燃料乙醇生產(chǎn)相關(guān)數(shù)據(jù),基于[輔料 ]液化和糖化COLExcel建立玉米燃料乙醇項(xiàng)目基礎(chǔ)案例,同時(shí)用Monte.[蒸館←口 發(fā)酵Carlo法模擬項(xiàng)目運(yùn)營(yíng)的現(xiàn)金流和凈現(xiàn)值,并對(duì)模擬結(jié)果進(jìn)行了敏感性分析,最終討論得出我國(guó)玉米燃料乙醇C后處理]←分離] [變性-變性燃料乙醉項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險(xiǎn)性評(píng)估結(jié)論。物}一股水1 成本分析DDGS沼氣公司/項(xiàng)目的完全成本(Full Cost)包括內(nèi)部成本- +肥料和其他副產(chǎn)品(Internal Cost ,指?jìng)鹘y(tǒng)意義上的投資運(yùn)營(yíng)成本)和外部成本(External Cost/ Externality,包括外部環(huán)境成本、中國(guó)煤化工產(chǎn)工藝流程..MYHC N M H Gfuel ethanol production收稿日期:2003-11-10修訂日 期:2004-02-18基金項(xiàng)目:中美能源基金(G0205-06347)生物質(zhì)原料所含的淀粉首先經(jīng)液化變成糊精,隨后作者簡(jiǎn)介:方芳(1979-),女,安徽肥東人,碩士生,專 業(yè)方向全生命變成可發(fā)酵的糖,然后經(jīng)過(guò)發(fā)酵和蒸餾,得到95. 6%(w/周期評(píng)估,上海交通大學(xué)機(jī)械工程及自動(dòng)化工學(xué)士,上海交通大學(xué)金w)的乙醇,再通過(guò)脫水得到99. 5%(w/w)的高濃度乙醇融學(xué)學(xué)務(wù)占海淬連大學(xué)機(jī)械動(dòng)力工程學(xué)院,00030。0 Email :fangfang即燃料乙醇。通常燃料乙醇要添加少量的汽油或其他物240農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2004年質(zhì)使之不能再食用,這-過(guò)程稱為變性。生產(chǎn)過(guò)程中還有對(duì)于可用貨幣衡量的風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，其風(fēng)險(xiǎn)性可接受的-些副產(chǎn)品產(chǎn)生,如CO2、DDGS (Dried Distillers' Grain標(biāo)準(zhǔn)為期望凈現(xiàn)值E(NPV)不能為負(fù),且需至少高于其with Soluble,-種動(dòng)物飼料)、沼氣、玉米油、玉米餅等。他互斥選項(xiàng)的期望凈現(xiàn)值。大多數(shù)情況下,這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)1.2 內(nèi)部成本分析也就是要求項(xiàng)目的期望內(nèi)部收益率超過(guò)其資本的機(jī)會(huì)成根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),本文建立了我國(guó)東北地區(qū)玉米本,如投資政府債券的收益率。燃料乙醇基礎(chǔ)案例?；A(chǔ)案例燃料乙醇生產(chǎn)廠的規(guī)模為2.2 蒙特卡洛模擬年產(chǎn)10萬(wàn)t變性燃料乙醇(按體積比，95%的燃料乙醇，期望凈現(xiàn)值全面考慮項(xiàng)目年度凈現(xiàn)金流的所有可能5%的汽油);原料采用玉米(含水量14. 5%);產(chǎn)乙醇率值。本文應(yīng)用軟件@Risk 4.5[15]模擬項(xiàng)目運(yùn)營(yíng),并統(tǒng)計(jì)年為3.34t玉米產(chǎn)1t燃料乙醇;乙醇廠所在地為我國(guó)東凈現(xiàn)值模擬結(jié)果的概率分布,在此基礎(chǔ)上計(jì)算項(xiàng)目期望北地區(qū);機(jī)器工作時(shí)間為每年330 d;2002年作為成本計(jì)凈現(xiàn)值。該程序算法基于蒙特卡洛模擬法(MonteCarlo算基準(zhǔn)年。設(shè)備的成本視所用技術(shù)和功率的不同而差別simulation methodol)。在蒙特卡洛模擬中,我們?cè)谟?jì)算很大;實(shí)際上,任何設(shè)備的投資具有很強(qiáng)的地域性59。所機(jī)中根據(jù)設(shè)定的條件對(duì)同一項(xiàng)目進(jìn)行成百上千次運(yùn)行,以,基礎(chǔ)案例的“初期投資”根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)采集的數(shù)據(jù)設(shè)定。我然后統(tǒng)計(jì)運(yùn)行結(jié)果,得出項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值的概率分布。們對(duì)所有現(xiàn)場(chǎng)采集數(shù)據(jù)是否具有地區(qū)一般性都進(jìn)行了審2.3模擬條件核,并根據(jù)相關(guān)參考資料([0-12]修正了水、能源成本。試點(diǎn)中國(guó)政府[2001]1134號(hào)文件要求,在試點(diǎn)期間生物廠的水成本(10元/t燃料乙醇)由于使用自打井水源而質(zhì)燃料乙醇需以0. 9111(燃料乙醇價(jià)格折算系數(shù))乘以低于地區(qū)一般水平(50元/t燃料乙醇),在基礎(chǔ)案例中我90#汽油出廠價(jià)賣給指定的石油公司,并且生物質(zhì)燃料們將該值修正為地區(qū)平均值。乙醇的銷售價(jià)格及生產(chǎn)成本間的差額由政府補(bǔ)貼,并且內(nèi)部成本包括:資本成本,生產(chǎn)成本(不含折舊)和銷試點(diǎn)企業(yè)在試點(diǎn)期間免交銷售稅?；谶@些政策及我們售成本。建立的內(nèi)部成本模型,我們給出蒙特卡洛模擬的假定條資本成本中初期總投資為38. 78千萬(wàn)元;應(yīng)折舊年件,見(jiàn)表1。限15年;年折舊為2.585千萬(wàn)元。單位生產(chǎn)成本(不含折表1蒙特卡洛模擬假設(shè)條件舊)中:原料成本等于產(chǎn)乙醇率乘以原料單價(jià);輔料成本Table 1 Key assumptions of Monte Carlo Simulation132元/t燃料乙醇;變性用汽油成本等于0.05乘以汽油非關(guān)鍵變量?jī)r(jià)格;水、電、煤等能源成本346元/t燃料乙醇;勞動(dòng)力、銷售價(jià)格/元.t一1=0.9111X90#汽油價(jià)格(元/t)除原料外的其他成本投入同表2定義供應(yīng)商及管理成本164元/t燃料乙醇;DDGS利潤(rùn)沖減需求/t●a-1100 000成本-528元/t燃料乙醇;玉米餅利潤(rùn)沖減成本一22元稅率/%0. /t燃料乙醇;玉米油利潤(rùn)沖減成本為一245元/t燃料乙陳化玉米平均價(jià)格/元●t-1880關(guān)鍵變量的概率分布醇;CO2利潤(rùn)沖減成本為0;維護(hù)和維修費(fèi)用113元/t燃汽油價(jià)格分布(據(jù)2000年~2003年?yáng)|北地區(qū)月汽油價(jià)格統(tǒng)訐結(jié)果擬合見(jiàn)圖2).新鮮玉米市價(jià)分布(據(jù)1997年~2002年?yáng)|北地區(qū)新單位銷售成本:100元/t燃料乙醇。鮮玉米月平均價(jià)格統(tǒng)計(jì)結(jié)果擬合見(jiàn)圖3)相關(guān)性假定2經(jīng)濟(jì)性、風(fēng)險(xiǎn)性分析T.由于每年的汽油價(jià)格彼此間并非完全獨(dú)立,往往前一年的價(jià)格對(duì)風(fēng)險(xiǎn)是指不宜的事情發(fā)生的可能性。從項(xiàng)目投資的后-年的價(jià)格會(huì)有影響,因此我們假定相鄰年份的汽油價(jià)格相關(guān)系數(shù)為0.5";角度,風(fēng)險(xiǎn)是指決策的最終結(jié)果產(chǎn)生變動(dòng)的可能性[13]。2.同理.每年的新鮮玉米價(jià)格彼此并非完全獨(dú)立.往往前-年的價(jià)結(jié)果變動(dòng)的可能性越大,決策的風(fēng)險(xiǎn)性就越大。格對(duì)后-年的價(jià)格會(huì)有影響,因此我們假定相鄰年份的新鮮玉米價(jià)2.1經(jīng)濟(jì)指標(biāo)格相關(guān)系數(shù)為0.5.本文選用期望凈現(xiàn)值E(NPV)(The Expected Net完全相關(guān)取1,獨(dú)立不相關(guān)取O;經(jīng)驗(yàn)取值:高度相關(guān)取0.8;若相關(guān)系數(shù)取值偏高,E(NPV)模擬結(jié)果略偏低;此處取0.5.出于中性估計(jì)。Present Value) 及期望內(nèi)部收益率(The ExpectedInternalRateofReturn)為項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性和風(fēng)險(xiǎn)性的評(píng)估指標(biāo)。NPV是在投資決策中起重要作用的金融/經(jīng)濟(jì)指3敏感度分析標(biāo)之一,由式(1)14計(jì)算得出本文應(yīng)用“轉(zhuǎn)換值法”對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行敏感度分析。變量NPV = ZNCF./(1 + k)”- INV(1)的轉(zhuǎn)換值為項(xiàng)目的凈現(xiàn)值為零或內(nèi)部收益率等于折現(xiàn)率時(shí)變量中國(guó)煤化工值越小,改變量對(duì)項(xiàng)目式中NCF"項(xiàng)目生命周期N年內(nèi)第n年發(fā)生的凈凈現(xiàn)值MHCNMHG醇項(xiàng)目主要變量的轉(zhuǎn)換現(xiàn)金流; k-貼現(xiàn)率(DiscountRate,企業(yè)要求的收益值列于表2中?？梢?jiàn)對(duì)玉米燃料乙醇項(xiàng)目期望凈現(xiàn)值起率); INV-初期投資。決定性影響作用的是汽油價(jià)格、玉米市價(jià)、及玉米出酒以IRR表示項(xiàng)目生命周期內(nèi)實(shí)際產(chǎn)生的利息率,它率。等于NPV置雹時(shí)的貼現(xiàn)率。所謂的期望值定義為所有可能結(jié)果的加權(quán)平均值。第3期方芳等:中國(guó)玉 米燃料乙醇項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性評(píng)估241新鮮玉米為原料的情況相比,陳化玉米燃料乙醇項(xiàng)目?jī)鬖opntic分布平均值=3463.07 ,標(biāo)差=144.19現(xiàn)值的可能值范圍窄,從一6億到0,因此可以肯定在現(xiàn)階段,若無(wú)外部補(bǔ)貼陳化玉米燃料乙醇的項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)g 1.00上不可接受,若有外部補(bǔ)貼,使得項(xiàng)目的期望凈現(xiàn)值為0.0零，陳化玉米燃料乙醇的項(xiàng)目可行且風(fēng)險(xiǎn)較新鮮玉米燃.2料乙醇項(xiàng)目小。2.62.83.03.23.43.03.84.04.3汽油價(jià)格/x10'元中”1.0r圖2東北地區(qū)汽油價(jià)格分布的概率密度函數(shù)).8"平均值-4.70X10Fig.2 Probability density function of gasoline's.0.起0.4price in Northeast China1.2 .Hxreme Vilue分布14 -1.2-1.0 -0.8 -0.8-0.4-1.2 0 0.2 0.4 0.0平均值=876.945,標(biāo)座=71.75X10元77.081 D 3a.新鮮玉米為原料0.8平均值-2.82X10*1.91.0 1.1 1.2 1.3新鮮玉米市價(jià)/X10元10.2圖3東北地區(qū)新鮮玉米價(jià)格分布的概率密度函數(shù)-600-400-200Fig.3 Probability density function of freshcorn's price in Northeast China100%1.陳化玉米為原料表2基礎(chǔ)案例主要變 量轉(zhuǎn)換值.Table 2 Presentation of switching values圖4凈現(xiàn)值累積概率分布圖玉米的市價(jià)均值-18.12%Fig.4 NPV accumulative static distribution chart出酒率- 18.12%汽油價(jià)格均值17. 93%總之,從.上面對(duì)基礎(chǔ)案例經(jīng)濟(jì)性分析可得結(jié)論:若無(wú)輔料價(jià)格變性用汽油成本外部補(bǔ)貼,玉米燃料乙醇項(xiàng)目在該地區(qū)(東北地區(qū))經(jīng)濟(jì)水、電、煤等能源成本性在當(dāng)前不可接受。東北地區(qū)是全國(guó)玉米主產(chǎn)地,在東北勞動(dòng)力、供應(yīng)商及管理成本地區(qū)運(yùn)行玉米燃料乙醇項(xiàng)目較國(guó)內(nèi)其他地區(qū)具備更低原副產(chǎn)品利潤(rùn)69. 77%維護(hù)維修成本料成本、更短運(yùn)輸距離等諸多優(yōu)勢(shì),因此國(guó)內(nèi)其他地區(qū)運(yùn)單位銷售成本行玉米燃料乙醇項(xiàng)目經(jīng)濟(jì).上更不可行。稅率4.2 經(jīng)濟(jì)性得到改善的條件及可能注:“一”表示絕對(duì)值大于100%或不存在。玉米乙醇是可再生能源,是未來(lái)不斷枯竭的不可再生能源之替代能源的重要來(lái)源之一。4討論和結(jié)論通過(guò)敏感度分析可知,影響玉米燃料乙醇經(jīng)濟(jì)性的主要因素為汽油價(jià)格、玉米價(jià)格和產(chǎn)酒率。玉米燃料乙醇4.1項(xiàng)目的可接受性圖4給出了500次模擬運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目的結(jié)果.玉米燃項(xiàng)目的可接受性和其內(nèi)部成本和外部環(huán)境均緊密相關(guān)。料乙醇項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值的累積概率分布(新鮮玉米為原料根據(jù)轉(zhuǎn)換值分析結(jié)果可得,若以下條件在將來(lái)能得到滿足,則玉米燃料乙醇項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性將會(huì)得到改善:(a),陳化玉米為原料(b))。新鮮玉米燃料乙醇項(xiàng)目的期望凈現(xiàn)值為正的概率為1)若汽油價(jià)格的均值提高17.93%(見(jiàn)表2),即由2. 92%;期望凈現(xiàn)值的平均值為一3.79億元,即每噸燃3463元/t(見(jiàn)圖2)升至4080元/t,則項(xiàng)目的期望凈現(xiàn)值料乙醇平均需379元的外部補(bǔ)貼才能使項(xiàng)目在經(jīng)濟(jì)上可NPV(10%)將會(huì)由負(fù)轉(zhuǎn)正。在現(xiàn)今世界石油儲(chǔ)備不斷減接受(即期望凈現(xiàn)值為零);另外項(xiàng)目?jī)衄F(xiàn)值的可能值范少、汽泊中國(guó)煤化工的環(huán)境下,該條件的實(shí)現(xiàn)是有可圍廣,從-14億元到6億元,因此,即使有外部補(bǔ)貼使得.能的。期望凈現(xiàn)值為零,項(xiàng)目結(jié)果的不確定性依然很大，即風(fēng)險(xiǎn)TYHLNNMH格均值降低 18.12%(見(jiàn)大表2),即從877元/t(見(jiàn)圖3)降至718元/t時(shí),項(xiàng)目期望陳化玉米燃料乙醇項(xiàng)目的期望凈現(xiàn)值為正的概率幾凈現(xiàn)值會(huì)由負(fù)轉(zhuǎn)正。乎為零;期望漁現(xiàn)值的平均值為--2.82億元，即每噸燃3)或者,當(dāng)玉米的產(chǎn)酒率提高18. 12%(見(jiàn)表2),由料乙醇需282元外部補(bǔ)貼才能使其期望凈現(xiàn)值為零;和1:3.34提高到1:2.86,比如，通過(guò)引進(jìn)高淀粉質(zhì)的良242農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)2004年種實(shí)現(xiàn)該條件,則項(xiàng)目期望凈現(xiàn)值將為正值。externalities[J]. NEA updates, NEA News 2002,20(1):144)或者,當(dāng)玉米燃料乙醇副產(chǎn)品的利潤(rùn)提高-169.77%(見(jiàn)表2),由795元/t提高至1340 元/t,例如，[7] Euro Commission. EUR 20198 - External Costs: Research通過(guò)提高副產(chǎn)品的生產(chǎn)效率實(shí)現(xiàn)該條件還是有可能的,results on socio- environmental damages due to electricitynd transport[R]. Office for Official Publications of the項(xiàng)目將可接受。European Communities, 2003.5)另外,若上述幾種改進(jìn)方法同時(shí)作用,則項(xiàng)目的[8]中 國(guó)變性燃料乙醇國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)[S], GB18350- 2001.經(jīng)濟(jì)性得到改善的可能性會(huì)更大。因此,盡管現(xiàn)階段玉米[9] Jacques K，Lyons T P，Kelsall D R. The Alcohol燃料乙醇項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)上不可接受，但其經(jīng)濟(jì)性還是有希望Textbook [M ]. Third Edition， Nottingham University在將來(lái)得到改善的。Press，Nottingham, United Kingdom, 1999, 267.[10] 中國(guó)勞動(dòng)力統(tǒng)計(jì)年鑒(2001)[M].北京:中國(guó)統(tǒng)計(jì)出版社，[參考文獻(xiàn)]2001,191.[1] Allredo Cadenas，Sara Cabezuo. 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First, based on CFE production processes and data collected on-site, internal costmodel of CFE was set up first, and then the projects’ net cash flow(NCF) and net present value (NPV ) weresimulated in computer using Monte Carlo method. Thereafter, reasons underlying the results were analyzed throughsensitivity analysis, revealing that CFE has little possibility to get accepted for the time being, and possible solutionscenarios were proposed, too.Key words : corn-based fuel ethanol; economic feasibility; risk assessment ; project assessment中國(guó)煤化工MHCNMHG