第20卷第3期農(nóng)業(yè)工程學(xué)報Vol.20 No. 32004年5月' Transactions of the CSAEMay 2004239中國玉米燃料乙醇項目經(jīng)濟性評估方芳， 于隨然，王成燾(上海交通大學(xué)機械動力工程學(xué)院,生命質(zhì)量與機械工程研究所,上海200030)摘要:該文從微觀角度分析評估中國玉米燃料乙醇生產(chǎn)項目的經(jīng)濟及投資風(fēng)險。通過考察玉米燃料乙醇試點生產(chǎn)廠及當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)區(qū),根據(jù)相關(guān)文獻修正不具備地區(qū)-般性的數(shù)據(jù),基于Excel建立東北地區(qū)玉米燃料乙醇項目基礎(chǔ)案例,同時用蒙特卡洛(MonteCarlo)模擬法模擬項目運營的現(xiàn)金流和凈現(xiàn)值,并對模擬結(jié)果進行敏感性分析。最終得出結(jié)論,中國玉米燃料乙醇項目若無外部補貼則不可接受;同時依據(jù)敏感性分析結(jié)果論述了玉米燃料乙醇項目的經(jīng)濟性在將來得到改善的條件及可能性。關(guān)鍵詞:玉米燃料乙醇;經(jīng)濟可行性;風(fēng)險評估;項目評估中圖分類號: F307.5文獻標(biāo)識碼: A文章編號:1002-6819(2004)03- 0239-04政府經(jīng)濟補貼等)[5-7]?！皟?nèi)部成本”的稱法相對于“外部0引言成本”概念而來?！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,包括來自外部(如政府)的補貼,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,汽油對外部社會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許多國家和地區(qū)的車輛燃油市場上得到廣泛應(yīng)用和推外部環(huán)境成本是對生產(chǎn)系統(tǒng)進行生命周期評估廣。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,時引入的概念,用于全面評估生產(chǎn)系統(tǒng)對環(huán)境的影響。由其中90%為玉米;加拿大主要采用低營養(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)項目的經(jīng)小麥等谷物[2- 4。濟生存性及投資風(fēng)險,因此將考慮玉米燃料乙醇項目的我國也正在實施生物質(zhì)燃料乙醇的試點生產(chǎn)和使內(nèi)部成本,其后分析政府的補貼,但對其外部環(huán)境成本用。對我國而言,生物質(zhì)燃料乙醇還有另一重要意義:它(即項目對環(huán)境的影響)將不做考慮?？梢韵倪^剩陳化糧,甚至可能帶動農(nóng)村地區(qū)局部經(jīng)濟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生產(chǎn)。值得注意的是，生產(chǎn)過程和飲用白酒的生產(chǎn)過程非常類似，差別在于加采用不同原料生產(chǎn)燃料乙醇其經(jīng)濟性和風(fēng)險性也不同。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、勞動力價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)濟因素差異的存在亦會導(dǎo)致不同地區(qū)/國家的燃于淀粉質(zhì)原料。玉米燃料乙醇的工藝過程如圖1所示。料乙醇項目經(jīng)濟性和風(fēng)險性的不同。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目基礎(chǔ)案例,同時用Monte.[蒸館←口 發(fā)酵Carlo法模擬項目運營的現(xiàn)金流和凈現(xiàn)值,并對模擬結(jié)果進行了敏感性分析,最終討論得出我國玉米燃料乙醇C后處理]←分離] [變性-變性燃料乙醉項目經(jīng)濟性和風(fēng)險性評估結(jié)論。物}一股水1 成本分析DDGS沼氣公司/項目的完全成本(Full Cost)包括內(nèi)部成本- +肥料和其他副產(chǎn)品(Internal Cost ,指傳統(tǒng)意義上的投資運營成本)和外部成本(External Cost/ Externality,包括外部環(huán)境成本、中國煤化工產(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)過發(fā)酵和蒸餾,得到95. 6%(w/周期評估,上海交通大學(xué)機械工程及自動化工學(xué)士,上海交通大學(xué)金w)的乙醇,再通過脫水得到99. 5%(w/w)的高濃度乙醇融學(xué)學(xué)務(wù)占海淬連大學(xué)機械動力工程學(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2004年質(zhì)使之不能再食用,這-過程稱為變性。生產(chǎn)過程中還有對于可用貨幣衡量的風(fēng)險項目，其風(fēng)險性可接受的-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,且需至少高于其with Soluble,-種動物飼料)、沼氣、玉米油、玉米餅等。他互斥選項的期望凈現(xiàn)值。大多數(shù)情況下,這個標(biāo)準(zhǔn)1.2 內(nèi)部成本分析也就是要求項目的期望內(nèi)部收益率超過其資本的機會成根據(jù)采集到的數(shù)據(jù),本文建立了我國東北地區(qū)玉米本,如投資政府債券的收益率。燃料乙醇基礎(chǔ)案例。基礎(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]模擬項目運營,并統(tǒng)計年為3.34t玉米產(chǎn)1t燃料乙醇;乙醇廠所在地為我國東凈現(xiàn)值模擬結(jié)果的概率分布,在此基礎(chǔ)上計算項目期望北地區(qū);機器工作時間為每年330 d;2002年作為成本計凈現(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,我們在計算很大;實際上,任何設(shè)備的投資具有很強的地域性59。所機中根據(jù)設(shè)定的條件對同一項目進行成百上千次運行,以,基礎(chǔ)案例的“初期投資”根據(jù)現(xiàn)場采集的數(shù)據(jù)設(shè)定。我然后統(tǒng)計運行結(jié)果,得出項目凈現(xiàn)值的概率分布。們對所有現(xiàn)場采集數(shù)據(jù)是否具有地區(qū)一般性都進行了審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。試點中國政府[2001]1134號文件要求,在試點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。乙醇的銷售價格及生產(chǎn)成本間的差額由政府補貼,并且內(nèi)部成本包括:資本成本,生產(chǎn)成本(不含折舊)和銷試點企業(yè)在試點期間免交銷售稅?；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. 78千萬元;應(yīng)折舊年件,見表1。限15年;年折舊為2.585千萬元。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;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)鍵變量價格;水、電、煤等能源成本346元/t燃料乙醇;勞動力、銷售價格/元.t一1=0.9111X90#汽油價格(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利潤沖減需求/t●a-1100 000成本-528元/t燃料乙醇;玉米餅利潤沖減成本一22元稅率/%0. /t燃料乙醇;玉米油利潤沖減成本為一245元/t燃料乙陳化玉米平均價格/元●t-1880關(guān)鍵變量的概率分布醇;CO2利潤沖減成本為0;維護和維修費用113元/t燃汽油價格分布(據(jù)2000年~2003年東北地區(qū)月汽油價格統(tǒng)訐結(jié)果擬合見圖2).新鮮玉米市價分布(據(jù)1997年~2002年東北地區(qū)新單位銷售成本:100元/t燃料乙醇。鮮玉米月平均價格統(tǒng)計結(jié)果擬合見圖3)相關(guān)性假定2經(jīng)濟性、風(fēng)險性分析T.由于每年的汽油價格彼此間并非完全獨立,往往前一年的價格對風(fēng)險是指不宜的事情發(fā)生的可能性。從項目投資的后-年的價格會有影響,因此我們假定相鄰年份的汽油價格相關(guān)系數(shù)為0.5";角度,風(fēng)險是指決策的最終結(jié)果產(chǎn)生變動的可能性[13]。2.同理.每年的新鮮玉米價格彼此并非完全獨立.往往前-年的價結(jié)果變動的可能性越大,決策的風(fēng)險性就越大。格對后-年的價格會有影響,因此我們假定相鄰年份的新鮮玉米價2.1經(jīng)濟指標(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,獨立不相關(guān)取O;經(jīng)驗取值: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。Present Value) 及期望內(nèi)部收益率(The ExpectedInternalRateofReturn)為項目經(jīng)濟性和風(fēng)險性的評估指標(biāo)。NPV是在投資決策中起重要作用的金融/經(jīng)濟指3敏感度分析標(biāo)之一,由式(1)14計算得出本文應(yīng)用“轉(zhuǎn)換值法”對項目進行敏感度分析。變量NPV = ZNCF./(1 + k)”- INV(1)的轉(zhuǎn)換值為項目的凈現(xiàn)值為零或內(nèi)部收益率等于折現(xiàn)率時變量中國煤化工值越小,改變量對項目式中NCF"項目生命周期N年內(nèi)第n年發(fā)生的凈凈現(xiàn)值MHCNMHG醇項目主要變量的轉(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?？梢妼τ衩兹剂弦掖柬椖科谕麅衄F(xiàn)值起率); INV-初期投資。決定性影響作用的是汽油價格、玉米市價、及玉米出酒以IRR表示項目生命周期內(nèi)實際產(chǎn)生的利息率,它率。等于NPV置雹時的貼現(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:中國玉 米燃料乙醇項目經(jīng)濟性評估241新鮮玉米為原料的情況相比,陳化玉米燃料乙醇項目凈Lopntic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,若無外部補貼陳化玉米燃料乙醇的項目經(jīng)濟g 1.00上不可接受,若有外部補貼,使得項目的期望凈現(xiàn)值為0.0零，陳化玉米燃料乙醇的項目可行且風(fēng)險較新鮮玉米燃.2料乙醇項目小。2.62.83.03.23.43.03.84.04.3汽油價格/x10'元中”1.0r圖2東北地區(qū)汽油價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/X10元10.2圖3東北地區(qū)新鮮玉米價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均值-18.12%Fig.4 NPV accumulative static distribution chart出酒率- 18.12%汽油價格均值17. 93%總之,從.上面對基礎(chǔ)案例經(jīng)濟性分析可得結(jié)論:若無輔料價格變性用汽油成本外部補貼,玉米燃料乙醇項目在該地區(qū)(東北地區(qū))經(jīng)濟水、電、煤等能源成本性在當(dāng)前不可接受。東北地區(qū)是全國玉米主產(chǎn)地,在東北勞動力、供應(yīng)商及管理成本地區(qū)運行玉米燃料乙醇項目較國內(nèi)其他地區(qū)具備更低原副產(chǎn)品利潤69. 77%維護維修成本料成本、更短運輸距離等諸多優(yōu)勢,因此國內(nèi)其他地區(qū)運單位銷售成本行玉米燃料乙醇項目經(jīng)濟.上更不可行。稅率4.2 經(jīng)濟性得到改善的條件及可能注:“一”表示絕對值大于100%或不存在。玉米乙醇是可再生能源,是未來不斷枯竭的不可再生能源之替代能源的重要來源之一。4討論和結(jié)論通過敏感度分析可知,影響玉米燃料乙醇經(jīng)濟性的主要因素為汽油價格、玉米價格和產(chǎn)酒率。玉米燃料乙醇4.1項目的可接受性圖4給出了500次模擬運營項目的結(jié)果.玉米燃項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)。料乙醇項目凈現(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,若以下條件在將來能得到滿足,則玉米燃料乙醇項目的經(jīng)濟性將會得到改善:(a),陳化玉米為原料(b))。新鮮玉米燃料乙醇項目的期望凈現(xiàn)值為正的概率為1)若汽油價格的均值提高17.93%(見表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(見圖2)升至4080元/t,則項目的期望凈現(xiàn)值料乙醇平均需379元的外部補貼才能使項目在經(jīng)濟上可NPV(10%)將會由負轉(zhuǎn)正。在現(xiàn)今世界石油儲備不斷減接受(即期望凈現(xiàn)值為零);另外項目凈現(xiàn)值的可能值范少、汽泊中國煤化工的環(huán)境下,該條件的實現(xiàn)是有可圍廣,從-14億元到6億元,因此,即使有外部補貼使得.能的。期望凈現(xiàn)值為零,項目結(jié)果的不確定性依然很大，即風(fēng)險TYHLNNMH格均值降低 18.12%(見大表2),即從877元/t(見圖3)降至718元/t時,項目期望陳化玉米燃料乙醇項目的期望凈現(xiàn)值為正的概率幾凈現(xiàn)值會由負轉(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%(見表2),由料乙醇需282元外部補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，通過引進高淀粉質(zhì)的良242農(nóng)業(yè)工程學(xué)報2004年種實現(xiàn)該條件,則項目期望凈現(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)品的利潤提高-169.77%(見表2),由795元/t提高至1340 元/t,例如，[7] Euro Commission. EUR 20198 - External Costs: Research通過提高副產(chǎn)品的生產(chǎn)效率實現(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項目將可接受。European Communities, 2003.5)另外,若上述幾種改進方法同時作用,則項目的[8]中 國變性燃料乙醇國家標(biāo)準(zhǔn)[S], GB18350- 2001.經(jīng)濟性得到改善的可能性會更大。因此,盡管現(xiàn)階段玉米[9] Jacques K，Lyons T P，Kelsall D R. The Alcohol燃料乙醇項目經(jīng)濟上不可接受，但其經(jīng)濟性還是有希望Textbook [M ]. Third Edition， Nottingham University在將來得到改善的。Press，Nottingham, United Kingdom, 1999, 267.[10] 中國勞動力統(tǒng)計年鑒(2001)[M].北京:中國統(tǒng)計出版社，[參考文獻]2001,191.[1] Allredo Cadenas，Sara Cabezuo. 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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中國煤化工MHCNMHG