夏良玉 羅東坤 代由進(jìn)

1.中國石油大學(xué)（北京） 2.中聯(lián)煤層氣國家工程研究中心有限責(zé)任公司

煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險評估方法

夏良玉1羅東坤1代由進(jìn)2

1.中國石油大學(xué)（北京） 2.中聯(lián)煤層氣國家工程研究中心有限責(zé)任公司

蒙特卡洛模擬是油氣風(fēng)險評估的理想方法，但由于國內(nèi)煤層氣產(chǎn)業(yè)起步時間短，缺乏模擬所需的歷史數(shù)據(jù)，該方法尚不能用于煤層氣領(lǐng)域。為此，在借鑒蒙特卡洛情景模擬及概率分析思想的基礎(chǔ)上，采用單因素敏感性分析法篩選風(fēng)險因素，運(yùn)用專家調(diào)查法估計風(fēng)險因素的狀態(tài)值和概率，通過組合各種風(fēng)險因素狀態(tài)值模擬決策情景，按照風(fēng)險識別、風(fēng)險估計、風(fēng)險評價的流程構(gòu)建了煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險評估模型，再計算出各種情景下的效益值及概率，進(jìn)而達(dá)到評價項目風(fēng)險的目的?？紤]到傳統(tǒng)以標(biāo)準(zhǔn)差及標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)表征油氣開發(fā)項目風(fēng)險與實(shí)際投資決策需要不相符，引入了擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差及擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)作為煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險評價指標(biāo)。應(yīng)用結(jié)果表明，在合理評估風(fēng)險基礎(chǔ)上計算得到的期望凈現(xiàn)值較無風(fēng)險凈現(xiàn)值更接近項目的真實(shí)收益，擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)相比能夠更好地表征項目風(fēng)險。構(gòu)建的風(fēng)險評價流程及評估方法可操作性強(qiáng)，可應(yīng)用于現(xiàn)階段煤層氣開發(fā)項目投資決策。

煤層氣開發(fā) 概率分析 情景模擬 擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差 風(fēng)險評估 投資決策

中國煤層氣產(chǎn)業(yè)正處于大規(guī)模商業(yè)化開發(fā)的前期，未來將有更多的煤層氣資源投入開發(fā)［1］。煤層氣開發(fā)是高投資、高風(fēng)險的經(jīng)濟(jì)活動，過高的風(fēng)險將抑制煤層氣投資的積極性，不利于產(chǎn)業(yè)發(fā)展。研究煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險評估方法，將有助于規(guī)避投資風(fēng)險，避免不必要的經(jīng)濟(jì)損失。蒙特卡洛模擬是油氣項目風(fēng)險評價的理想方法，其實(shí)質(zhì)是基于風(fēng)險決策情景模擬的仿真實(shí)驗，模擬的前提是確定風(fēng)險因素概率密度函數(shù)，這依靠對大量歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析［2］。但由于中國煤層氣產(chǎn)業(yè)起步時間短，還沒有積累足夠的生產(chǎn)數(shù)據(jù)［3］，難以利用數(shù)理統(tǒng)計手段估計風(fēng)險因素的概率分布形態(tài)，因此尚不具備應(yīng)用蒙特卡洛模擬的條件。

盡管無法采用蒙特卡洛模擬方法評估煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險，但其風(fēng)險評價的思路可供借鑒。本文借鑒了蒙特卡洛模擬的概率分析和情景模擬思想，按照風(fēng)險識別、風(fēng)險估計、風(fēng)險評價的流程構(gòu)建了煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險評估模型。模型構(gòu)建流程為：①利用單因素敏感性分析方法從影響項目收益的不確定因素中篩選出風(fēng)險因素；②采用專家調(diào)查法確定風(fēng)險因素離散化的狀態(tài)值及發(fā)生概率，各種因素狀態(tài)值的組合相當(dāng)于模擬了各種可能發(fā)生的決策情景；③建立以風(fēng)險因素為變量的煤層氣開發(fā)效益評價模型，計算各種模擬情景下的效益值及概率，在此基礎(chǔ)上，引入擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差作為煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險評價指標(biāo)（圖1）。

1 風(fēng)險因素識別

煤層氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)效益評價以一定技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件假定下的項目投入、產(chǎn)出預(yù)測為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件發(fā)生變化時影響投入、產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)要素也會發(fā)生變化，從而導(dǎo)致煤層氣開發(fā)項目的經(jīng)濟(jì)效益隨之波動?？赡馨l(fā)生變化的經(jīng)濟(jì)要素被稱為不確定性因素，主要包括投資、產(chǎn)量、成本、價格、利率。不確定性因素之中由于取值的波動可能使項目遭受經(jīng)濟(jì)損失的因素即為風(fēng)險因素。風(fēng)險評估模型中風(fēng)險因素考慮過多會增加評價的難度和工作量，考慮過少又會影響評價的準(zhǔn)確性。因此，從諸多的不確定性因素中剔除影響微弱、風(fēng)險小的因素，篩選出主要風(fēng)險因素是風(fēng)險評價的首要任務(wù)。

采用單因素敏感性分析法［2］篩選風(fēng)險因素，根據(jù)因素敏感性的強(qiáng)弱并結(jié)合其變化范圍，判斷該因素變化導(dǎo)致項目損失的可能性，判定是否選為風(fēng)險因素。以某煤層氣開發(fā)項目凈現(xiàn)值對投資、產(chǎn)量、成本、價格、利率的敏感性分析為例說明風(fēng)險因素篩選方法。

由敏感性分析結(jié)果（圖2）可知：凈現(xiàn)值對利率變化不敏感，因利率波動導(dǎo)致NPV小于0的可能性極小，因此利率不選入風(fēng)險因素；價格和產(chǎn)量的敏感性強(qiáng)，當(dāng)價格降幅超過10%或產(chǎn)量降幅超過12%時項目虧損，并且一般情況下價格和產(chǎn)量低于虧損邊界的可能性很大，故而應(yīng)選為風(fēng)險因素；投資、成本的敏感性低于前兩者，漲幅超過30%時項目虧損，是否選為風(fēng)險因素應(yīng)結(jié)合項目的具體情況來確定。

圖2 敏感性分析圖

2 運(yùn)用專家調(diào)查法估計風(fēng)險因素狀態(tài)值及概率

確定風(fēng)險因素的概率分布是風(fēng)險評價的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。由于歷史數(shù)據(jù)缺乏，無法應(yīng)用數(shù)理統(tǒng)計分析方法確定風(fēng)險因素的概率分布函數(shù)，因此，采用主觀概率法，借助于相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜业慕?jīng)驗和知識估計風(fēng)險，讓專家給出風(fēng)險因素離散化的狀態(tài)值及概率。為了盡可能消除個別專家主觀估計產(chǎn)生的偏差，可選取一定數(shù)量的專家，運(yùn)用專家調(diào)查法估計風(fēng)險。由于專家的能力、知識、經(jīng)驗存在差別，不同級別的專家給出意見的可信程度不同，需要劃分專家級別并量化可信度作為加權(quán)計算的權(quán)數(shù)（表1）［4］。

表1 專家分級表

如果每名專家自由地給出風(fēng)險因素的狀態(tài)值及概率，則多名專家的估值很可能不一致，無法匯總專家意見。例如，某專家給出風(fēng)險因素狀態(tài)值（發(fā)生概率）為：500（0.5）、650（0.3）、800（0.2），另一名專家給出值為450（0.2）、550（0.3）、650（0.3）、750（0.2），此時估值互不重合導(dǎo)致無法匯總結(jié)果。為了克服該問題可以采用兩輪調(diào)查法，第一輪調(diào)查的任務(wù)是確定風(fēng)險因素的狀態(tài)值（或變化率），第二輪調(diào)查要求專家就第一輪調(diào)查確定的狀態(tài)值給出相應(yīng)的概率估值，再計算概率估值的算術(shù)加權(quán)平均值作為風(fēng)險估計結(jié)果，實(shí)施步驟如下：

1）第一輪調(diào)查，要求專家根據(jù)給定的參考值（無風(fēng)險基準(zhǔn)值）及背景資料估計風(fēng)險因素的變動范圍和變動間隔（為簡化計算可假定等間距變動）。以專家可信度為權(quán)數(shù)通過算術(shù)加權(quán)平均計算風(fēng)險因素的平均變動范圍和間隔，計算公式如下：

2）第二輪調(diào)查，要求每位專家就第一輪調(diào)查確定的狀態(tài)值給出相應(yīng)的概率估計值，為了與用百分?jǐn)?shù)表示的狀態(tài)值相區(qū)別，概率用小數(shù)表示。例如，某專家就上述風(fēng)險因素狀態(tài)值給出發(fā)生概率分別為－20%（0.1）、－10%（0.1）、0（0.4）、10%（0.2）、20%（0.1）、30%（0.1）、40%（0）。

3）以專家可信度為權(quán)數(shù)，逐個計算每個狀態(tài)值概率的加權(quán)平均值，即為該狀態(tài)值的概率估值，計算公式如下：

3 基于情景模擬的風(fēng)險評價方法

每個風(fēng)險因素可以取多個狀態(tài)值，所有風(fēng)險因素狀態(tài)值的組合構(gòu)成了各種可能的決策情景。將煤層氣項目經(jīng)濟(jì)效益評價指標(biāo)表示成以風(fēng)險因素為變量的函數(shù)，將風(fēng)險因素狀態(tài)值的組合帶入函數(shù)計算，就可以得到各種情景下的效益值。以凈現(xiàn)值（NPV）指標(biāo)為例：

通常風(fēng)險因素之間的相關(guān)性較弱，風(fēng)險變量可近似為獨(dú)立變量，此時容易計算各種情景發(fā)生的概率，也就是各種情景下NPV的概率，計算公式為：

式中pxj為風(fēng)險變量xj取不同狀態(tài)值的概率，計算方法見式（2）；pvl為第l種情景的概率。

利用各種情景下的NPV和概率可以計算期望凈現(xiàn)值：

標(biāo)準(zhǔn)差：

標(biāo)準(zhǔn)差是評價項目風(fēng)險的傳統(tǒng)指標(biāo)，它反映數(shù)據(jù)偏離均值的離散程度，既包含低于期望值也包含了高于期望值的情形。實(shí)際上，煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險關(guān)注的是項目損失部分，因此，用小于0的NPV值的加權(quán)平方和的開方，即擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差［6］來表征風(fēng)險更符合煤層氣項目的決策特點(diǎn)，計算公式為：

式中SNPV＜0為擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差，e為小于0的NPV的個數(shù)，t為小于0的NPV編號。

無論是標(biāo)準(zhǔn)差還是擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差，反映的都是數(shù)據(jù)的絕對變異程度，不適合用來比較不同規(guī)模和水平項目的風(fēng)險大小。用擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差除以反映項目規(guī)模和水平的期望凈現(xiàn)值得到擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)，該指標(biāo)可用于多個項目的風(fēng)險比較和項目排序，計算公式為：

4 應(yīng)用舉例

以沁水盆地南部兩個煤層氣開發(fā)項目（命名為A和B）為例，應(yīng)用上述評價流程及方法進(jìn)行風(fēng)險評估。以項目的投入產(chǎn)出預(yù)測（包括風(fēng)險因素基準(zhǔn)值預(yù)測）為基礎(chǔ)，按照式（3）計算得到A項目的無風(fēng)險凈現(xiàn)值為2.37億元，B項目為1.36億元。根據(jù)項目實(shí)際情況及敏感性分析結(jié)果，選擇投資、產(chǎn)量、成本為風(fēng)險因素。由式（1）和式（2）計算A項目風(fēng)險因素狀態(tài)值及對應(yīng)概率分別為：投資0（0.5）、20%（0.3）、50%（0.2），產(chǎn)量－30%（0.1）、－15%（0.2）、0（0.4）、10%（0.1）、20%（0.1），成本0（0.5）、20%（0.3）、40%（0.2）。B項目風(fēng)險因素狀態(tài)值及對應(yīng)概率分別為：投資0（0.7）、20%（0.2）、50%（0.1），產(chǎn)量－10%（0.1）、0（0.4）、20%（0.3）、30%（0.2），成本0（0.6）、20%（0.2）、30%（0.2）。由式（5）、（6）、（8）計算得到風(fēng)險條件下A項目期望凈現(xiàn)值為1.8億元，標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)為0.42，擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)為0.25；B項目期望財務(wù)凈現(xiàn)值為1.6億元，標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)為0.46，擴(kuò)展半標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)為0.12。依據(jù)項目投入開發(fā)后實(shí)際發(fā)生的投入、產(chǎn)出數(shù)據(jù)對預(yù)測值進(jìn)行修正，計算得到修正后A項目凈現(xiàn)值為1.5億元，B項目凈現(xiàn)值為1.4億元。

以上數(shù)據(jù)表明，風(fēng)險條件下得到的A項目和B項目期望凈現(xiàn)值與無風(fēng)險凈現(xiàn)值相比，更接近修正之后的項目凈現(xiàn)值，合理評估風(fēng)險因素提高了項目評價的準(zhǔn)確程度。另外，無風(fēng)險凈現(xiàn)值結(jié)果表明A項目收益遠(yuǎn)高于B項目，但修正數(shù)據(jù)后的計算結(jié)果表明A項目與B項目實(shí)際收益情況相差不多，由此可見A項目風(fēng)險遠(yuǎn)高于B項目。A項目和B項目的標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)相近，如果以標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)表征項目風(fēng)險則不符合實(shí)際情況，而擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)差系數(shù)更好地反映了A項目和B項目真實(shí)風(fēng)險。

5 結(jié)束語

盡管采用專家調(diào)查法確定風(fēng)險因素狀態(tài)值和概率存在一定的主觀因素，評價結(jié)果的準(zhǔn)確性受專家經(jīng)驗、水平和數(shù)量影響，但在歷史數(shù)據(jù)缺乏、無法采用數(shù)理統(tǒng)計方法評估風(fēng)險的現(xiàn)實(shí)條件下，本文提出的風(fēng)險評價流程及評估方法具有很強(qiáng)的操作性，能夠滿足現(xiàn)階段煤層氣開發(fā)項目投資決策的需要。文中風(fēng)險評價指標(biāo)計算的前提是風(fēng)險因素相互獨(dú)立，當(dāng)因素之間相關(guān)性較強(qiáng)時，評估模型不再適用，相關(guān)條件下的風(fēng)險評估方法有待進(jìn)一步深入研究。

［1］張寶生，彭賢強(qiáng)，羅東坤.中國煤層氣含氣帶資源條件評價與排序分析［J］.天然氣工業(yè)，2009，29（10）：10－13.

［2］中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.石油建設(shè)項目經(jīng)濟(jì)評價方法與參數(shù)［M］.北京：中國計劃出版社，2010.

［3］接銘訓(xùn)，葛曉丹，彭朝陽，等.中國煤層氣勘探開發(fā)工程技術(shù)進(jìn)展與發(fā)展方向［J］.天然氣工業(yè)，2011，31（12）：63－65.

［4］邊亦海，黃宏偉，李劍.可信性方法在深基坑施工期風(fēng)險分析中的應(yīng)用［J］.地下空間與工程學(xué)報，2006，2（1）：70－73.

［5］羅東坤，夏良玉.煤層氣目標(biāo)區(qū)資源經(jīng)濟(jì)評價方法［J］.大慶石油學(xué)院學(xué)報，2009，33（4）：115－119.

［6］鄧勇.擴(kuò)展半方差的風(fēng)險計量模型及在項目投資和組合選擇中的應(yīng)用［D］.廣州：暨南大學(xué)，2003.

Risk evaluation methods of CBM development projects

Xia Liangyu1，Luo Dongkun1，Dai Youjin2
（1.China University of Petroleum－Beijing，Beijing 102249，China；2.China Coalbed Methane National Engineering Research Centre，Beijing 100095，China）

NATUR.GAS IND.VOLUME 32，ISSUE 3，pp.117－120，3／25／2012.（ISSN 1000－0976；In Chinese）

The Monte－Carlo Simulation is an ideal method for risk evaluation of oil and gas projects，but unfortunately can not be adaptable for the CBM gas projects for lack of enough historical data，especially under the present situation of CBM gas development at its initial stage.In view of this，based on the basic theories of scenario simulation and probability analysis in the Monte－Carlo Simulation Method，risk factors are first selected by the Sensitivity Analysis，the discrete value and probability of each risk factor are then estimated by use of the Delphi Method.The discrete values of all types of risk factors are combined to simulate the decision context，and a risk evaluation model is built for CBM gas development projects according to the process from risk identification to risk estimation then to risk assessment，on this basis，the profit values and possibility are calculated under different contexts，and thus the risk assessment of a CBM gas project is fulfilled in the end.Because the traditional method based on the standard deviation and its coefficient can not meet the demand of actual investment decisions，the extended semi－standard deviation and its coefficient are introduced as important risk evaluation indexes for CBM projects.Application shows that expected net present value（NPV）which is calculated based on reasonable risk evaluation is more approaching to the real value than that calculated without any risk considered，and the extended half standard deviation and its coefficient are better to characterize the project risk than the standard deviation and its coefficient.The risk evaluation process and method is highly feasible and can be used for decision－making in CBM gas development projects at present.

coalbed methane gas，probability analysis，scenario simulation，extended semi－standard deviation，risk evaluation

國家科技重大專項課題“煤層氣開發(fā)經(jīng)濟(jì)評價技術(shù)研究”（編號：2011ZX05038－004），國家社科基金重大項目“基于中國石油安全視角的海外油氣資源接替戰(zhàn)略研究”（批準(zhǔn)號：11＆ZD164）。

夏良玉，1978年生，講師，博士；畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）；研究方向為石油天然氣勘探開發(fā)投資決策方法。地址：（102249）北京市昌平區(qū)府學(xué)路18號中國石油大學(xué)工商管理學(xué)院。電話：13521425759。E－mail：liangyu.x＠sina.com

夏良玉等.煤層氣開發(fā)項目風(fēng)險評估方法.天然氣工業(yè)，2012，32（3）：117－120.

10.3787／j.issn.1000－0976.2012.03.026

2011－09－23 編輯 趙 勤）

DOI：10.3787／j.issn.1000－0976.2012.03.026

Xia Liangyu，lecturer，born in 1978，holds a Ph.D degree and is mainly engaged in study of investment decision－making methods in oil and gas exploration and development.

Add：No.18，F(xiàn)uxue Rd.，Changping District，Beijing 102249，P.R.China

Mobile：＋86－13521425759 E－mail：liangyu.x＠sina.com

English Editor：JIANG Jingping TAN Rongrong

Tel：＋86－28－8601 3013

E－mail：jjplynth＠hotmail.com