基于SNA+MCS的地下综合管廊PPP项目关键风险识别与量化分析

赵庆华,王子元

(扬州大学 建筑科学与工程学院,江苏 扬州 225127)

地下综合管廊是我国城镇化快速发展时期重点支持的民生工程,相较传统的线网架空、地下埋设等方式,能帮助城市在统筹各类管线规划的同时,避免检修反复开挖的“马路拉链”、完善基础设施功能并有效提升城市综合承载能力,是一种着眼长远的绿色发展方式[1]。地下综合管廊不仅将城市的供热、燃气、给排水、电力、通讯等各类工程管线集中敷设于地下隧道空间,且专设管线检修口、吊装口及相关运维安全监测系统,具有建设周期长、投资大、风险高[2]等显著特征。2015年8月10日,国务院办公厅印发《关于推进城市地下综合管廊建设的指导意见》(国办发〔2015〕61号),明确提出“坚持政府主导,加大政策支持,发挥市场作用,吸引社会资本广泛参与”的部署推进基本原则,随后一系列政策性的指导和鼓励文件也相继出台,我国综合管廊拟建项目及总里程数快速增加。可以看出,当前制约地下综合管廊大面积推广的已不再是资金、技术等要素条件,而是伴随着PPP模式的推广，社会资本的介入而出现的复杂项目风险。

潜在的项目风险是政府和社会资本方都必须慎重考虑的重要因素,例如是否搭建合理的风险分配基本框架,是否有效进行风险度量以明确风险发生概率、风险影响程度等,都影响着项目目标的实现。地下综合管廊PPP项目作为典型的准经营性基础设施[3]之一,在较长的运营期内能够获得入廊费、管理费等收入,但也远无法达到前期巨额投资的合理收益期望。据全国PPP综合信息平台项目管理库公开信息显示,当前以可行性缺口补助作为投资回报机制的地下综合管廊入库项目比例已达90%[4]以上,而目前在建或拟建项目适时公开的财政承受能力论证报告及项目实施方案等文件几乎只作出了基本的风险分配定性分析,涉及财政支出的风险承担支出责任也仅根据运营补贴支出采用比例法进行测算。对潜在性风险因素的不充分考虑,在风险发生时无法提供有效的合同依据,为综合管廊PPP项目的建设和最终交付埋下隐患。

因此,有效识别项目关键风险,合理分析其对财政支出测算要素的影响路径,并采用科学的方法对关键风险损失进行量化分析,对地下综合管廊PPP项目在全国范围内的广泛推广具有重要参考意义和实践价值。

1 文献回顾

风险因素的不确定性决定了地下综合管廊PPP项目的公私双方处于有限理性状态,在缔约时因信息的不完全性而无法作出理性判断[5]。为了在风险环境中,尽可能降低不确定性因素所造成的不良影响,多年来学者们在风险识别、量化等风险管理领域形成了大量可供参考的成果。

在风险因素的识别方面,通过文献研究、考察调研、调查问卷等方式获得项目风险清单较为常见。姜影等[6]在整理筛选出海底隧道PPP项目风险因素集后,进行重要度打分并代入结构方程模型计算关键风险因素的权重。此外,也可以基于相关理论模型或通过案例分析的方法识别项目风险。孙荣霞[7]基于霍尔三维结构按照逻辑维、知识维和时间维分析公共基础设施PPP项目风险；王志刚、郭雪萌[5]立足于不完全契约理论,通过对道路、供电、供水和环保4大类PPP项目的12个国内外不同案例进行风险因素分析,找到规律：风险呈现明显行业特征,多重风险间具有相关性,其中政府信用风险较为突出。综上,有关风险识别的研究正逐步趋于客观理性,但仍无法摆脱不完全信息条件下主观分析的弊端。

关于风险量化研究主要集中于方法的选择与创新,当前较为常用的有灰色关联度法、蒙特卡洛模拟法、三角模糊数等。徐文、孟枫平[8]将改进的灰色关联度法运用于PPP项目风险损失权重的确定,结合集值统计法确定各项风险发生的概率从而进行风险成本量化。常雅楠、王松江[9]则将三角模糊数和集值统计法相结合以评估风险损失和发生概率,详细分析PSC和LCC组成并优化项目物有所值评价模型。贺治超、毕先志[10]等人针对多米诺事故风险提出基于蒙特卡洛模拟的动态量化方法,并在天然气压气站案例中予以有效性验证。

总的来说,风险量化方法的选择与改进需因项目类型而制宜,地下综合管廊PPP项目风险也极大地影响着相关财政支出责任指标的测算。本文在关键风险对测算要素的影响路径剖析的基础上,量化项目关键风险并对背景案例财政承受能力报告中的风险承担支出进行重新测算,这对于管廊项目的风险管理而言是具有一定理论意义和可操作性的。

2 关键风险识别

2.1 案例数据来源及统计特征

2015年12月18日,财政部发布《关于规范政府和社会资本合作综合信息平台运行的通知》(财金[2015]166号),阐述了综合信息平台建设的重要意义并要求认真做好平台运行的各项工作。据最新平台半年报显示,2014年以来全国PPP综合信息平台项目管理库累计入库项目达10126个,投资总额达15.7万亿元,其中市政工程项目数达4138个位列第一、投资总额达4.5万亿元位列第二,地下综合管廊单个项目投资规模巨大,属于典型的市政工程管网类项目。平台上线后,各地积极按照财政部后续发布的各项工作通知、规范实施意见(包括财金办[2017]92号、财金企函[2018]2号和财金[2019]10号)做好PPP项目入库工作。平台库中的地下综合管廊PPP项目适时公开的财政承受能力评估报告和项目实施方案包含了大量项目相关信息,是研究管廊项目风险的重要依据。因此,本文拟基于平台库公开的管廊案例信息,对项目关键风险展开研究。

据搜集整理的管廊案例数据显示,截至2021年6月,有效的地下综合管廊入库项目共238个,投资总额达4895.1亿元。全国地下综合管廊PPP项目数量柱状图、投资额折线图分别如图1,2所示。

图1 项目数量柱状图

图2 项目投资额折线图

由全国地下综合管廊PPP项目数量、投资额的统计和热力分布图可知：截至2021年6月,全国范围内山东在建管廊项目数量最多，总计24个,其次分别为云南省20个、湖北省17个；吉林省在建管廊项目投资规模最大，达618.22亿元,其次分别为云南省442.15亿元、湖北省358.67亿元。此外就回报机制选择而言,全国范围内的238个地下综合管廊PPP项目中,可行性缺口补助项目达216个,政府付费项目达15个,使用者付费项目5个,高达90%以上的项目需要财政资金弥补收益不足部分。

2.2 基于SNA识别关键风险

在识别地下综合管廊PPP项目关键风险之前,首先需要确定初始风险清单。研究基于上文238个地下综合管廊PPP案例在项目管理库中适时公开的财政承受能力论证报告和实施方案,共有效搜集得到全国范围内185个地下综合管廊PPP项目的风险分配表,取风险因素并集,整理得到政治、融资、建设、运维、移交、法律、宏观经济和其他类别下共84项不同风险因素,初始风险清单如表1所示(表中：*表示关键风险因素)。

确定初始风险清单后,使用社会网络分析软件UCINET对185个地下综合管廊PPP项目的风险分配表进行可视化,所得项目-风险二模网络如图3所示(图中红色圆点代表风险因素、蓝色方点代表管廊项目),项目和风险名称均已被隐去以突出网络结构特征；以P1～P185、R1～R84分别将管廊项目和风险因素按表1顺序编号,所得网络节点中间中心度计算结果如表2所示,考虑篇幅仅展示Betweenness在均数以上的部分节点。

图3 全国地下综合管廊PPP项目-风险二模网络

观察图3,全国地下综合管廊PPP项目-风险二模网络图总体上呈现较为清晰的结构特征,网络边缘分布着在185个项目的风险分配表中出现次数较少的风险因素,可认定为次要风险；管廊项目节点将风险分配表中普遍出现的风险因素包围于网络中心位置,可认定为关键风险。

观察表2,降序排列的中间中心度计算表中,前19个网络节点均为风险节点,紧靠均值数据的前11个网络节点均为项目节点,风险节点R44的中间中心度457.8(已展示风险节点中的最小数值)也远大于均值。这些数据从另一个侧面印证了处于网络中心位置的节点即为关键风险节点的观点,识别出的25个关键风险已在表1中使用“*”标出。

表1 地下综合管廊PPP项目初始风险清单

表2 项目-风险节点中间中心度计算结果

3 关键风险对财政支出测算要素的影响量化分析

3.1 关键风险的影响路径分析

目前,地下综合管廊PPP项目中有关政府财政支出责任的测算方式是分别计算股权投资支出、运营补贴支出、风险承担支出及配套投入支出后再取四部分之和,其中风险承担支出以年度运营补贴支出的一定比例计算,较为模糊笼统。但不难发现的是,可行性缺口补助计算中几乎每一项测算要素都受到项目潜在风险的极大影响,因此合理的计算财政风险承担支出应考虑项目关键风险对可行性缺口补助测算要素的影响路径及具体影响数值或程度范围。2015年4月7日,财政部印发《政府和社会资本合作项目财政承受能力论证指引》(财金[2015]21号)的通知,明确可行性缺口补助模式的PPP项目其可行性缺口补助支出的计算公式为：

(1)

由式(1)可知，可行性缺口补助的测算要素主要有：项目全部建设成本、年度运营成本、使用者付费数额、合理利润率、年度折现率和财政运营补贴周期。本研究在政府财政支出责任视角下对地下综合管廊PPP项目关键风险进行识别与量化,因此通过文献查阅、专家访谈等方式明确了上文25个关键风险中政府承担和分担[11]的风险因素及其影响的测算要素。通过Vensim软件建模获得二者之间因果关系如图4所示,系统动力学建模的可行性也为后续的地下综合管廊PPP项目政府财政支出动态管理研究提供了方法参考。

图4 关键风险对财政支出测算要素的影响路径

3.2 基于MCS的项目关键风险量化分析

本研究选取合肥新站区综合管廊PPP项目作为案例背景,在财政支出责任测算视角下对项目关键风险进行量化分析。合肥新站区规划建设综合管廊74.47 km,建设总投资约58.58亿元。纳入该次PPP范围实施的一期工程,共24.45 km,投资约23.16亿元,管廊断面根据入廊管线的种类,分情况建设为两舱、三舱、四舱和五舱。计算基础数据有：全部建设成本14.77亿元；年度运营成本1149万元/年；使用者付费2200万元/年；财政运营补贴周期25年；合理利润率6.37%；年度折现率5.81%。在对项目关键风险进行量化分析前,研究通过参考相关文献明确了关键风险的政府承担比例[11],此外仍需确定风险发生概率、影响的关键参数(均匀分布：最大、最小值；正态分布：均值、方差)及影响的分布概型[12]。

(2)

评估者意见分歧度g和可靠度b：

(3)

b=1/1+g

(4)

研究通过电话、网络问卷方式,有效搜集15位专家对项目关键风险发生概率估计判断,通过查阅相关经济数据并结合专家估计判断明确关键风险影响数值或程度的关键参数。专家成员包含合肥新站区综合管廊PPP项目公司、管委会、北京大岳咨询有限责任公司相关负责人及部分高校学者。结合上文中关键风险对财政支出测算要素的影响路径,最终计算得到各测算要素的风险影响因素发生概率、关键参数及影响的分布概型统计如表3所示。

表3 各测算要素的风险影响因素发生概率、关键参数及影响的分布概型

在确定了风险发生概率、影响关键参数及风险影响的分布概型后,研究通过蒙特卡洛模拟(Monte Carlo Simulation,MCS)对上文中所识别的地下综合管廊PPP项目关键风险进行量化分析。相关研究表明,蒙特卡洛模拟次数在3000～5000次时即可满足工程精度要求[14],因此本研究将模拟次数设置为5000次。以项目全部建设成本为例,在工程、运营变更和设计不当、变更,以及通货膨胀、不可抗力、全国性普遍增税、完工风险、征地拆迁、决策审批延误和税费利率变化等关键风险的共同影响下,通过Oracle Crystal Ball软件得到的模拟结果如图5所示。

图5 关键风险对项目全部建设成本的影响模拟

由图5知,关键风险对合肥新站区综合管廊PPP项目全部建设成本的影响模拟最优拟合分布为韦布尔分布,5000次模拟的抽样样本平均值为8%,标准差为1%,模拟最小值为4%,预测的最大值为12%。可判断：在各关键风险的共同影响下,该项目全部建设成本将产生8%的额外支出。

使用同样的方法对其他五个测算要素进行影响模拟,所得结果分别为：年度运营成本：贝塔分布，4%；当年使用者付费数额：三角分布，13%；财政运营补贴周期：贝塔分布，5%；合理利润率：贝塔分布，2%；年度折现率：正态分布，1%。以2018年为例,将以上数据代入公式(1)得到关键风险影响后的当年运营补贴数额为5638万元。此外,根据合肥新站区综合管廊PPP项目财政承受能力论证报告,不考虑风险影响的当年运营补贴数额为4835万元,二者相减得2018年风险承担支出为803万元。

根据以上数据对合肥新站区综合管廊PPP项目的风险承担支出进行测算,与原测算结果的对比如表4所示。根据关键风险量化结果测算所得的合肥新站区综合管廊PPP项目财政风险承担支出由2018年803万元至2042年625万元呈逐年递减趋势,最终合计17832万元。新测算的风险承担总支出占财政运营补贴总支出320822万元(数据来源于合肥新站区综合管廊PPP项目财政承受能力论证报告)的5.56%,较原测算结果16041万元增加1791万元,占比增加0.56%。同时,在新的测算结果中各年的风险承担支出随项目特许经营期的缩短而逐渐降低,这也符合风险的不确定性随时间推移而降低的理论合理趋势。

表4 案例项目风险承担支出新旧测算对比 万元

4 结论与展望

目前,地下综合管廊PPP项目风险承担支出的测算方式多按照建设投资或年度运营补贴的1%～5%考虑,正是因为缺少对风险因素的关注与重视,许多项目的财政承受能力评价报告中出现了风险承担支出与风险确定性呈正比的不合理现象。文章基于社会网络分析和蒙特卡洛模拟,结合具体案例重新测算项目风险承担支出,主要得到以下结论：

(1)文章识别出地下综合管廊PPP项目中主要存在的7类共25个关键风险因素；

(2)量化分析各关键风险对测算指标的具体影响程度；

(3)案例中,新测算的项目风险承担支出占财政运营补贴总支出5.56%,且各年的风险承担支出随项目特许经营期的缩短而逐渐降低。

当下有关PPP项目风险的识别、分配比例和量化等课题的研究正热,未来如何对PPP项目进行财政支出动态管理也是值得研究的方向。“十三五”期间,全国各地基础设施建设的迅速发展为地下综合管廊PPP项目风险研究积累了数百个生动案例,政府相关部门预先防范项目潜在风险的同时,也应总结已有项目经验,科学有效地进行财政责任识别与支出测算,促使政府和社会资本合作项目财政承受能力论证体系不断完善。