綠色氫能項目的不確定性分析與對策研究

楊澤萌 盧新發 韓曉萌 王一平

(北京首鋼國際工程技術有限公司能源環境分公司，北京 100043；北京市冶金三維仿真設計工程技術研究中心，北京 100043)

當前面臨的化石能源的日益枯竭與環境污染問題，使得我國能源結構從化石燃料向綠色能源時代轉變[1]。隨著國家“十四五”發展規劃以及“碳達峰、碳中和”政策的引領，氫能產業成為我國工業發展熱點。21世紀以來，以美國為首的西方發達國家相繼制定了氫能發展規劃，而我國在氫能商業化應用中諸如液化、儲運、應用等各環節還不夠成熟。

目前我國僅航天領域的氫制取、液化、儲運及應用等全產業鏈技術相對成熟[2]，而民用氫能在液化、儲運、應用等各環節的發展均較為薄弱，且專用技術規范不完善。在綠色氫能工程項目實施過程中，會有眾多事先無法預測的外部因素影響項目的經濟效益以及項目的決策與實施。因此，在綠色氫能項目立項階段，可以通過不確定性分析方法掌握不確定因素對項目財務、經濟效益的影響程度，分析相關指標，并采取措施確保達到項目預測值范圍。同時，積累有效經驗，為綠色氫能項目決策提供現實依據。

1 項目概況

國內某綠色氫能新建項目(以下簡稱項目)采用先進適用技術，建立低成本、低耗散、可循環的生產工藝，致力于打破國外氫能全產業鏈技術壟斷，為下游氫能應用提供高純氫氣及液氫產品。前期市場調研顯示，氫氣產品市場前景廣闊。項目建設了氫液化裝置，配套變壓吸附(PSA)氫氣純化裝置、氫氣膜壓機、氦壓縮機等附屬設施。建設規模為2 000 m3/h高純氫氣(操作彈性為30%～110%)和1 000 L/h液氫，產品為1 220 m3/h高純氫氣和780 m3/h超純液氫，單體液氫規模在國內民用氫能項目中排第一。

氫氣純化裝置(膜壓機)、氫液化冷箱(氦縮機)、液氫儲罐布置合理，南北長約120 m，東西寬為105 m，占地面積約12 600 m2。項目人力資源配置納入廠區既有管理制度，新增勞動定員12人，包括管理及生產一線操作人員，各負其責。項目工期共12個月，分為前期準備、實施與竣工驗收3個階段。

2 項目經濟評價

2.1 項目投資與資金籌措

項目固定資產投資估算構成如表1所示，包括工程費、工程建設其他費及預備費(含漲價預備費)，固定資產靜態總投資為7 225萬元。項目的建設資金包括企業自籌資本金和銀行貸款兩部分，5 050萬元的固定資產靜態投資需向銀行貸款，貸款年利率4.75%，其余由企業資本金自籌；流動資金的70%向銀行貸款，貸款年利率4.35%。項目計算期為20年(含建設期)，建設期為1年，建設期內只償還利息，從運營期第1年開始還本付息。經計算，項目建設期利息為120萬元，流動資金為458萬元，其中鋪底流動資金為138萬元，總投資額為7 363萬元。

表1 固定資產投資估算構成

2.2 項目營業收入

項目建成后即達到設計生產能力，主要營業收入為高純氫氣與超純液氫銷售所得，且假定運營期內的氫氣產品可全部外銷，銷售單價不隨銷售量變化而改變。據測算，項目達產后的正常計算期內，每年生產高純氫氣9.76×106m3，超純液氫6.24×106m3。其中，在項目分析評價中均采用不含稅價格體系。

按項目銷售地的氫能市場價格計算銷售收入：高純氫氣單價為2.38元/m3，超純液氫單價為5.06元/m3。經計算，項目計算期內正常年份銷售收入為5 479萬元。

2.3 項目運營成本

根據國家現行《建設項目經濟評價方法與參數》[3]，并結合建設單位提供的測算資料，項目的運營成本主要包括經營成本、折舊、攤銷及利息支出等；其中，經營成本包括外購原材料費、外購燃料及動力費、職工工資及附加、修理費、其他費。

按項目前期階段原料及燃料動力市場價格計算運營成本：原材料價格以項目所在地實際價格確定，原材料及能源介質消耗詳見表2；新增勞動定員12人，職工工資及福利費平均每人每年5萬元；折舊費按平均年限法計算，折舊年限15年，殘值率5%；年修理費150萬元、其他費70萬元，攤銷費12萬元，年銷售稅金及附加35萬元。

表2 外購原材料、燃料動力

項目運營成本主要包括固定成本費用、可變成本費用與銷售稅金及附加三部分，運營總成本支出結構如表3所示。其中，外購原材料費與燃料及動力費屬于可變成本，其他為固定成本。經測算，項目正常生產年份內固定成本費用為764萬元，可變成本費用為2 735萬元，銷售稅金及附加為35萬元。

表3 運營成本支出結構 萬元

3 不確定性分析

不確定性分析可降低項目投資風險，提高決策水平。近年來，越來越多的技術經濟研究人員將其應用在工程項目咨詢中，尤其是在項目決策及方案選擇上。周芳等[4]在探究煤制烯烴最優建設方案時應用不確定性分析理論，得到了最優效益的設計方案，并對敏感經濟因素提出應對措施以提高競爭力。

3.1 不確定性分析理論

不確定性分析旨在從敏感性分析、盈虧平衡分析等多維度進行項目的財務、經濟分析與評價[5]。其中，敏感性分析可用于項目的財務評價與國民經濟評價，而盈虧平衡分析僅適用于項目的財務評價。在不確定性分析過程中，應根據項目特點優先選取不確定性分析指標，選擇不確定性因素，通過不確定性因素的變化掌握不確定性指標的變化規律，從而指導項目的資源配置，提出應對措施。

3.2 敏感性分析

敏感性分析是不確定性分析的重要內容，屬于定量分析手段。首先選取財務、經濟分析指標以及不確定性因素，通過調整不確定性因素的變化率，計算敏感性分析指標，從而確定影響項目效益的敏感性因素，進行結果分析并制定應對措施。在敏感性分析中，敏感性因子與臨界點是敏感性的分析指標，敏感性因子越高，臨界點越低，不確定性因素對項目效益越敏感[6]。越敏感的不確定性因素對項目影響程度越大，項目所承擔的風險也越大。

項目選取建設投資、銷售收入及原材料成本作為不確定性因素進行分析；在保持其他變量恒定情況下，僅調整不確定性因素，從而評價其在-20%～+20%范圍對項目效益的影響程度。結合財務分析數據，以所得稅前內部收益率為效益分析指標；項目基準方案的所得稅前內部收益率為30.72%，不同條件下不確定因素的敏感性因子與臨界點見表4(敏感性分析)所示。從表4可以看出：銷售收入臨界點的數值最低，敏感性因子絕對值最高，是影響項目效益的最敏感因素，而建設投資的敏感性較原材料成本低。

表4 敏感性分析

根據不確定性因素變化率的內部收益率、敏感性因子繪制敏感性分析圖(見圖1)。臨界點是不確定性因素變化，使得項目從可行變為不可行的臨界值；且臨界點與項目選定的內部基準收益率有關，基準收益越高，臨界點越低。從圖1中可知，當不確定性因素為建設投資、原材料成本等費用科目時，臨界點為其增加的百分率；當不確定性因素為銷售收入等效益科目時，臨界點為其降低的百分率。通過敏感性分析圖可求得臨界點的近似值，但此方法有時誤差較大，可利用數學函數法進行詳解。

圖1 敏感性分析

3.3 盈虧平衡分析

盈虧平衡分析主要研究項目成本與收入的平衡關系[7]。根據產品產量、銷售量與成本的關系，盈虧平衡可分線性和非線性盈虧平衡分析。本項目中，采用線性盈虧平衡分析測量盈虧平衡點。項目的盈虧平衡點可表征企業適應外部環境變化的能力及抗風險能力，盈虧平衡點越低，抗風險能力、適應能力越強。通常，可將產品售價、產量及生產能力利用率作為盈虧平衡指標，盈虧平衡點可通過式(1)進行推算。

產品單價×銷量=固定成本+可變成本
+稅金及附加

(1)

生產能力利用率=年固定總成本/
(年銷售收入-年可變成本-年稅金及附加)

(2)

項目正常年份的固定成本為764萬元，年可變成本為2 735萬元，年銷售稅金及附加為35萬元；根據式(2)可知，以生產能力利用率表示的盈虧平衡點為28.2%。因此，生產企業在項目達到設計產能的28.2%時即可實現盈虧平衡，具有較強的抗風險能力。本項目的盈虧平衡分析如圖2所示，從圖2中可以看出：銷售收入與總支出的交叉點對應的生產能力利用率即為本項目的盈虧平衡點。根據經驗，當項目盈虧平衡點小于40%時，其適應能力與抗風險能力較強。因此本項目的適應能力與抗風險能力在可接受范圍內。

圖2 盈虧平衡分析

4 項目實施建議及對策

在項目中，建設投資、原材料成本、銷售收入為不確定性因素，且對項目效益的敏感性及影響程度依次增強，但不確定性因素發生的可能性未知，還需借助蒙特卡洛模擬或概率樹等方法進行風險分析。不確定性分析與風險分析對比，風險因素的概率可知，所以風險的影響可用數值量化，進而有針對性的進行防范；而不確定性因素的概率未知，對項目效益的影響程度反而較風險因素更高。因此，有必要針對不確定性因素制定切實可行的應對措施。

(1)建設投資。需優化氫制取與液化的設計方案，對建設投資可采用德爾菲法進行項目指導。實施中，可委托有經驗的項目管理機構進行全過程管理，既能解決人力資源問題，亦能保證投資總額在可控范圍。

(2)原材料成本。項目原材料主要為原料解吸氣，可根據原料在市場上的歷史價格進行預測，采用類推預測、專家預測或點面聯想法進行市場分析。根據預測結果，平衡原料氣儲備量與采購量的關系，從而保證原材料成本處于穩定范圍。

(3)銷售收入。本不確定性因素為最敏感因素，應與銷售客戶簽署穩定的訂購協議，保證產品銷售。同時，生產單位需具備產品價格漲跌趨勢預測能力，盡可能采取合適的發展戰略。

5 結語

以綠色氫能項目為例，通過對建設投資、原材料成本及銷售收入進行不確定性分析可知，銷售收入是最敏感的不確定性因素，對氫能項目的影響程度最大。當項目生產能力利用率達到28.2%時，即可實現盈虧平衡，表明項目的適應能力與抗風險能力較強。針對各不確定性因素，并結合項目具體特點，提出了具體應對措施與方法，提高項目決策水平與管理水平，也保障了項目的順利實施。同時，對項目的綜合競爭力、財務及經濟效益的提升有很大幫助。因此，不確定性分析方法在綠色氫能項目中具有較高的應用價值。