基于灰色模糊综合评价的储气库投资策略研究

蒋汶汛， 沈一鸣， 王 宇， 杨超越

(1.重庆燃气集团股份有限公司,重庆400020；2.重庆师范大学涉外商贸学院,重庆 401520)

1 概述

我国地下储气库工作气量仅为全国天然气消费量的3%，远低于国际12%～15%的平均水平,已成为制约我国天然气产业可持续发展的重要瓶颈之一[1]。由于地下储气库这种大型基础设施建设除了具有资本系数高、资本沉淀性大和回报周期长等特征[2]，还有购销价格不确定、后期运营赢利模式不明等困难，但企业拥有储气能力又能增加其在气源端的话语权，因此投资地下储气库机遇与挑战并存。面对这些难以定量分析的风险因素，本文引入灰色模糊数学理论，对城燃企业决策参建地下储气库项目的投资时机进行研究，并寻找多因素共同影响下的最优投资策略。

2 参建地下储气库的风险因素分析

地下储气库项目资金投入巨大，回报周期长，企业在投资前会通过对国家政策、建设成本、天然气价格、后期运营风险等进行分析、论证和评价，从而制定最佳的投资策略。

① 管道未互联互通

国家石油天然气管网公司已挂牌成立，但是短期内实现天然气干线管道互联互通及与社会管道联通比较困难。不同地区天然气管网若未互联互通，储气设施储存的天然气资源就不能在不同地区和季节间进行市场化调配，继而难以激活天然气终端消费市场的活力。

② 天然气销售价格倒挂

我国天然气终端市场价格是基于基准门站价进行浮动，在用气旺季天然气终端价格倒挂现象比较严重，部分城燃企业在面对上游涨价而终端维持不变的情况下，维持正常经营将会比较困难。如果现有天然气价格体制不变，储气库销售天然气可能面临亏损，在这种情况下，城燃企业参建地下储气库顾虑较多。

③ 环保征地选址困难

地下储气库大多选址在远离城市的郊区，在实施项目的过程中可能会因相关环保征地选址问题导致项目推进困难。

④ 税收优惠政策空缺

面对地下储气库这种投资巨大的战略新型基础设施，从促进和扶持天然气经济发展以及能源稳定出发，国家应该给予投资地下储气库企业税收优惠政策，进而促进企业提高赢利能力保持长远发展[3]。

⑤ 建设成本巨大

2010年以前中国投运的枯竭气藏储气库单位工作气投资普遍为2.0～2.5 元/m3，在建及规划中的储气库单位工作气投资已超过4.0元/m3[4]。按已建成的枯竭油气藏储气库平均工作气量16×108m3，平均造价约为36×108元。对于大部分城燃企业，单体项目投资巨大。同时储气库的垫底气占整个项目投资比例较大，基本属于沉没成本。

⑥ 后期运营难度大

目前，国内仍未有地下储气库市场化成熟运行的先例。从现有文献得知目前枯竭油气藏的单位运营成本约为0.5元/m3，综合地下储气库建设投资以及单位运营成本，按30 a回收周期考虑，调峰需求费用在1元/m3左右，随着注气压力快速上升，耗电量逐步增加，经营成本将进一步增长[5]，地下储气库运营企业如何维持赢利还需深入研究。

3 灰色模糊综合评价方法[6]

3.1 设立因素集

设立因素集U={u1,u2,…,un}，表示由n种因素组成的集合。

3.2 确定权重集

在模糊综合评判中，确定权重是十分重要的。它反映了各个评价因素在综合决策中的重要程度，直接影响综合评判的结果。鉴于城燃企业投资参建储气设施无先例，市场化运营无模式可循，因此只能判断各个评价因素哪些属于重要因素，却难以确定其间的重要程度。于是本文确定权重的方法结合了置信度和归一化的思想，以置信度得到一个因素对另外因素的重要程度，再进行归一化处理，最终得到每个因素的权重[6]。

这种方法不需要参与评价的投资者给出每个因素的具体权重，只需要他们选出哪些因素重要即可，符合目前投资参建储气设施的实际情况。首先，邀请投资者选出他们认为重要的因素。对于某一个因素ui(i=1，…，n)，根据所有参与评价的投资者选出的重要因素，统计该因素出现的次数Ni。再将任意两个因素视为一个组合(i=1，…，n;j=1，…，n)，统计这个组合出现的次数Nij。

因素uj对于因素ui的重要程度vij的计算式为：

(1)

式中vij——因素uj对于因素ui的重要程度

Nij——因素组合(ui,uj)出现的次数

Ni——因素ui出现的次数

得到矩阵V={vij}n×n，且当i=j时，Nij=Ni。

(2)

将矩阵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 建立评价矩阵

对于某一个投资方案，请专家对上述因素在此方案中的投资风险进行评价。对某一因素的评价有m种。每个参与评价的专家用投票的方式对各个因素表明各自的评价。xik表示赞成第i项因素为第k种评价的票数。

因素评价矩阵R=(rik)n×m的计算式为：

(5)

式中rik——因素评价矩阵R中的元素

xik——赞成第i项因素为第k种评价的票数

对于不同方案的评价矩阵，记为Ri(i=1～l，l为方案的数目)。

3.4 模糊综合评判

采用M(·，+)算法，模糊综合评判矩阵B的计算式为：

(6)

式中B——模糊综合评判矩阵

对于不同方案的模糊综合评判矩阵，记为Bi(i=1～l，l为方案的数目)。Bi中的元素记为bi(k)。

3.5 计算灰色关联度，确定关联序

① 初值化

② 求绝对差序列Dij

(7)

③ 求灰色关联度

令

(8)

(9)

(10)

(11)

(12)

式中mi——绝对差序列中的最小值

Mi——绝对差序列中的最大值

ηij(k)——关联系数

ρ——分辨系数，其作用在于提高关联系数之间的差异显著性，一般取0.5

ηi——评价队列

得到不同方案的评价队列ηi，根据η的大小顺序就可以确定不同方案的优选排序，评价队列最大的方案即为最优方案。

4 地下储气库投资策略分析

投资最优状态是风险指标全部消除后开始投资建设，但是实际情况中，前瞻性的企业在其中某个或者某几个风险因素消除后，将提前其他企业进入地下储气库领域，以谋取未来储气市场的话语权，提高自身企业的竞争力。本文从投资角度出发，结合专家评价，设想从互联互通、服务价格市场化和建设成本补贴3个风险因素角度，制定3个方案，方案1为管道互联互通达成或基本达成，方案2为天然气购销价格市场化达成或基本达成，方案3为建设成本补贴达成或基本达成。

4.1 设定因素集及权重集

本文设立因素集U={管道互联互通，天然气购销价格，征地选址，税收优惠，建设成本补贴，运营模式}。不同投资企业在不同地区参建储气库项目时所遇到的情况不一，所面临的风险不同，注重的指标体系也不同。邀请5位投资者对投资风险影响因素是否重要进行选择，得到结果见表1。

表1 投资者对投资风险影响因素是否重要的选择结果

根据表1各投资者选出的重要评价指标因素，按式(1)至式(4)计算得出U中各因素的权重。

4.2 建立评价矩阵

邀请6位行业专家分别对3个方案进行专家组投票，对上述6个因素在此方案中的投资风险进行评价。投资风险评价等级分5级，分别为低风险、偏低风险、中风险、偏高风险、高风险。每位参与评价的专家用投票的方式对各个因素表明各自的评价。根据式(5)计算得到因素评价矩阵Ri为：

4.3 模糊综合评判

根据式(6)求得模糊综合评判矩阵为：

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 求灰色关联度，确定灰色关联序

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)

取分辨系数ρ=0.5，由式(8)～(10)得关联系数,见表2。

表2 以为系统特征的关联系数

由式(11)得灰色关联度η12,ave为0.943 9，η13,ave为0.641 0。同理可得其他关联度见表3。

由式(12)得到：

(η1，η2，η3)=(0.943 9,0.944 8,0.644 1)

因此，3个方案的优先顺序为：方案2，方案1，方案3。

表3 灰色关联度

5 结论与建议

① 分析燃气企业参建地下储气库的风险因素，建立灰色模糊综合评价模型。制定3个投资方案，利用建立的模型对3个投资方案进行评价，得到最优投资方案。

② 天然气购销价格市场化达成或基本达成方案是3个方案中的最优方案，因此天然气购销价格市场化对企业投资地下储气库的影响较大。建议国家放开或者部分放开天然气终端销售价格，用市场投资回报率来吸引企业主动参与。

③ 政府可以探索以财政补贴换取对应天然气储气能力的模式，不但可以鼓励企业参与投资建设，还能拓宽财政补贴的资金使用多面性。