天然气长输管道工程经济评价区间费用现值差额法的提出与应用

杨鲁明 王志方 董平省

[摘    要] 经过对比分析常用的天然氣管道工程经济评价方法及特点，发现传统方法在整条管道建设及压气站建设方案和逐年下游市场量不确定的情况下很难做出经济判断。由此，根据费用现值法公式推导出了区间费用现值差额法的判断公式，其特点是以“理性人”假设为基础，适用于输量单调递增区间，通过相邻压气站建站方案递进比选确定最优方案，不考虑投资方案的收益，仅考虑投资、经营成本或残值的现值。区间费用现值差额法可以在已知低输量运行方案而高输量运行方案不明确的情况下，对新建管道压气站的提前建设经济有效性做出判断，对新建管道下游市场波动较大或动向不明时，做出合理正确的压气站建设方案判断。

[关键词] 天然气;管道工程;经济评价;区间费用现值差额法

doi ： 10 . 3969 / j . issn . 1673 - 0194 . 2019. 05. 007

[中图分类号] F272.5;TE85    [文献标识码]  A      [文章编号]  1673 - 0194（2019）05- 0019- 05

0      引    言

常用的天然气管道工程经济评价方法是在已经明确整条管道建设及压气站建设方案和逐年下游市场量的情况下进行比选。然而，实际上某些管道的下游市场变化较大，预测难度高，压气站建站方案数量较多且运行工况难以确定。由此，根据天然气长输管道及压气站的建设和运行特点，提出了一种全新的经济评价方法区间费用现值差额法，由费用现值法公式推导出判断公式，以“理性人”假设为基础，适用于输量单调递增区间，通过相邻建站方案递进比选确定最优方案，不考虑投资方案的收益，仅考虑投资、经营成本或残值的现值。

1      常用管道工程经济评价方法及特点

1.1   净现值（NPV）比较法

财务净现值是将各年净现金流量折算到建设期初的现值之和，比较备选方案的财务净现值或经济净现值，以净现值大的方案为优，各方案采用相同的折现率，是多方案比选中最常用的一种方法。其特点是：净现值对现金流量进行了合理折现，考虑了资金时间价值，增强了投资经济性的平均;考虑了项目计算期全部的现金流量，体现了流动性与收益性的统一;净现值能够明确地反映出从事一项投资会使企业增值（或减值）数额大小。

1.2   净年值（NAV）比较法

净年值是指投资项目按基准折现率将各年的净现金流量折现到投资起点的现值的代数和。以社会折现率或财务基准收益率分别计算各方案的净流量等额年值，并进行比较，以净年值大的方案为优。净年值法是对计算期不相等的多个互斥方案精细比较的方法之一。其特点是：与净现值成比例且评价结论等效;净年值是项目在寿命期内，每年的超额收益年值;净年值反映的是项目在计算期内每期的等额超额收益，一般适用于现金流量和利率已知、初始投资额相近，但各方案寿命期不同的方案比较。

1.3   费用现值（PC）比较法

计算备选方案的总费用现值并进行对比，以费用现值较低的方案为优。适用于收入相同，经营期相同但成本不同的项目比选。费用现值比较法实际上是净现值法的一个特例。其特点是：不考虑投资方案的收益;仅考虑投资、经营成本或残值的现值;在方案寿命期相同时，运用费用现值法进行两方案的比较，方法较方便;有一定的局限性。

1.4   费用年值（AC）比较法

费用年值法是指按基准折现率，通过等值换算，将方案计算期内各年不同时点的现金流出分摊到计算期内各年的等额年值。以费用年值最小的优选原则选择最优方案。其特点是：应用范围、隐含条件同费用现值，尤其适用于各方案寿命期不等时的方案比选;产出相同或满足相同需要的各类方案之间的比较;只用于判别方案优劣，不能判断方案是否可行。

1.5   差额内部收益率法

财务内部收益率是指使投资方案在计算期内各年净现金流量的现值累计等于零时的折现率。内部收益率指标只能用于单方案的检验，不能直接用于多方案比选。在众多方案进行比选时，可能会出现这种情况，内部收益率较高的方案，其净现值却较低，而内部收益率较低的方案其净现值却较高，在这种情况下，用净现值评估和内部收益率评估方案所得出的结论可能产生矛盾，那么这时可采取差额内部收益率法进行方案比选。差额内部收益率是指相比较的两个方案各年净现金流量差额的现值之和等于零时的折现率。其特点是：只能说明增加投资部分的经济合理性，只能说明增量投资部分是有效，并不能说明全部投资的效果，因此采用此法前，应先对备选方案进行单方案检验，只有可行的方案才能作为对比对象。

2      区间费用现值差额法

常用的工程经济评价方法是在管道建设和压气站建设方案及逐年下游市场量已经明确的情况下进行比选。然而，实际上某些管道的下游市场变化较大，预测难度高，压气站建站方案数量较多，且运行工况难以确定。由此，根据长输管道及压气站的建设和运行特点，提出了一种全新的经济评价方法。

2.1   提前建1座压气站方案与基本建设方案的比较

假设在y1年，计划建设管道的市场量为a0×108 Nm3/a，计划建设管道压气站最少运行数量为s个;x年后，当市场量增加到a1×108 Nm3/a，达到输量临界值，压气站最少运行数量为s+1个，新建1座压气站场P（1），建设周期为1年，投入资金为Cp（1），项目资金内部收益率为i0;自y1年起，压气站建设期年限为j，管道使用期年限为k;y1～yx年间，系统输量变值为ax×108 Nm3/a，a0≤ax

Case（0） ：

（1）y1～yx年间，开启s座站场，每年的最优运行费用为Eax;

（2）在yx年，修建压气站场P（1），建设成本Cp（1），x，yx+1年投用。

（3）自yx+1年起，为满足数量变化，最少建设s（a）座站场，压气站场遵循“建站必投”原则。

Case（1） ：

（1）在y0年，修建压气站场P（1），建设成本Cp（1），0，y1年投用;

（2）y1～yx年间，开启s+1座站场，每年的最优运行费用为Eax，1;

（3）自yx+1年起，最少建设s′（a）座站场，s′（a）≥s（a），压气站场遵循“建站必投”原则。

由上可知，在yx+1之前，Case（0）和Case（1）的建站方案是明确的。在yx+1年之后，Case（0）的建站方案集合为C0，启站运行方案集合为E0;Case（1）建站集合为C1，启站运行方案集合为E1。

由于s′（a）≥s（a），

则C0∈C1，E0∈E1，

因此，C1中存在某一合理建站方案s′及对应的运行方案，使得（PC0-PC1）yx+1≥0。

在经济学中，“理性人”假设（hypothesis of rational man）是指作为经济决策的主体都是充满理智的，既不会感情用事，也不会盲从，而是精于判断和计算，其行为是理性的。因此，在“理性人”假设前提下，当yx+1年之后，

根据公式（5），提前建1座压气站场节省的费用现值与提前的年数或年份有关。但由公式（7）可知，提前建站的方案經济有效性判断与年份无关。

2.2   最优提前建站方案的经济性判断

此式中，a0为计算输量台阶的最小值。在以a0为输量初值的单调递增输量范围[a0，an）内，判断提前建设n座站场为最优建站方案需要满足以下条件集合：

公式（10）可以被称为“区间费用现值差额法”判断公式，公式（9）可以称为单座站场的“区间费用现值差额法”判断公式。

由此可知，最优提前建站的经济评价逻辑如图1所示。

区间费用现值差额法判断公式是根据费用现值法推导而出，其形式接近差额内部收益率法。其特点为：

（1）以“理性人”假设为基础;

（2）适用于输量单调递增区间;

（3）需通过相邻建站方案（差1座压气站）递进比选确定最优方案;

（4）不考虑投资方案的收益，仅考虑投资、经营成本或残值的现值;

（5）可以判断提前建站投资的经济合理性，无法给出管道运行全周期的投资效果。

由以上特点可以看出， 区间费用现值差额法可以在已知低输量运行方案而高输量运行方案不明确的情况下，对压气站的提前建设的经济有效性做出判断，非常有利于市场波动较大或动向不明时，做出合理正确的压气站建设判断。当明确了时间区间和区间内输量变化，区间费用现值差法可以给出不同方案间费用现值差额的具体值，但对于整个管道运行周期，只能给出经济定性判断。

3      西三线中段工程应用案例

相邻建站方案（相差1座压气站）之间的运行费用的差异ΔEax主要包括以下部分：

（1）年运行费用的差值ΔE1（包括耗电和耗气）;

（2）年容量费用的差值-ΔE2（多建站场的容量费）;

（3）年维修费用的差值-ΔE3（多建站场的维修费）;

（4）年工资费用的差值-ΔE4（多建站场的人员费）;

（5）西三线中段和西二线东段可联合运行，西三线中段压气站的投运会使西二线东段电驱站产生年停运费用的差值-ΔE5。

因此，

其中，当提前建设的压气站确定后，CP、ΔE2、ΔE3、ΔE4将确定，而ΔE1和ΔE5则由生产运行的具体情况决定。将公式（11）带入公式（9）可得

根据西二线东段站场的布置情况，西三线中段提前建1座压气站时，西二线东段电驱站增加的停站数量在0～2座之间。为了得到量化的判断依据，需要做以下2个规定：

（1）西二线东段和西三线中段干线上燃驱压气站数量较少，同时多数工况下很少一起开启，此外，燃驱压气站耗气成本折算成耗电成本仅提高10%左右，因此可将所有燃驱压气站视为电驱压气站，进行临界节约功率的计算。

（2）临界节约的电费等于新建站场所在区域的电度电价与临界节约电量的乘积。

另外，根据以上分析，管道不提前建设和管道提前建设费用差别包括ΔE1、ΔE3、ΔE4、ΔE5。则，西三线中段管道和各站提前建站的临界数值如表2所示。

从表2中数据可知，管道提前建设后，系统运行功率必须减少至344.7MW才能证明建设投资的经济有效性。西二线东段管道最大输气量约为293×108 Nm3/a，该输量下西二线东段为西三线中段代输，在此输量台阶下，系统能耗为373 MW，仅高出最小临界节约功率不足30 MW，可见管道提前建设是不可取的，应当尽量晚建。

4      结    论

（1）常用的天然气管道工程经济评价方法是在已经明确整条管道建设及压气站建设方案和逐年下游市场量的情况下进行方案比选。然而，实际上某些新建管道的下游市场变化较大，预测难度高，压气站建站方案数量较多且运行工况难以确定，通过比选难以确定最优方案。

（2）根据天然气长输管道及压气站的建设和运行特点，依据费用现值法公式推导出了区间费用现值差额法的判断公式，以“理性人”假设为基础，适用于输量单调递增区间，通过相邻建站方案递进比选确定最优方案，不考虑投资方案的收益，仅考虑投资、经营成本或残值的现值。

（3）区间费用现值差额法可以在已知低输量运行方案而高输量运行方案不明确的情况下，对新建管道压气站的提前建设方案经济有效性做出判断，对新建管道下游市场波动较大或动向不明时，做出合理正确的压气站建设方案判断。

（4）利用区间费用现值差额法对西三线中段管道及压气站建设方案进行经济性分析，得到量化后的节约功率临界值，由此判断出在满足市场需求的情况下，西三线中段干线越晚建设经济性越好。

5      创新点

创新点名称：天然气长输管道工程经济评价区间费用现值差额法的提出与应用。

创新点内容：①根据天然气长输管道及压气站的建设和运行特点，依据费用现值法公式推导出了区间费用现值差额法的判断公式，以“理性人”假设为基础，适用于输量单调递增区间，通过相邻建站方案递进比选确定最优方案，不考虑投资方案的收益，仅考虑投资、经营成本或残值的现值。②区间费用现值差额法可以在已知低输量运行方案而高输量运行方案不明确的情况下，对新建管道压气站的提前建设方案经济有效性做出判断，对新建管道下游市场波动较大或动向不明时，做出合理正确的压气站建设方案判断。③利用区间费用现值差额法对西三线中段管道及压气站建设方案进行经济性分析，得到量化后的节约功率临界值，由此判断出在满足市场需求的情况下，西三线中段干线越晚建设经济性越好。

主要参考文献

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