基于概率分析的量化评级机制优化石油天然气项目决策的研究
摘要：经济评价指标是项目决策的重要依据。当企业资金有限、投资总规模受限时，如何通过对众多经济评价指标的恰当运用，实现科学合理的项目决策，目前仍然是中国石油企业进行石油天然气项目决策时需要面临的难题。本文的主要目的正在于通过引入概率分析的方法，初步建立一套可对项目资质情况进行精确量化的量化评级机制。
关键词：石油天然气项目；经济评价；量化评级；概率分析；蒙特卡洛方法
中图分类号：F407.22 文献标识码：A 文章编号：1001-828X（2013）07-0-02
随着经营环境所面临的不确定因素不断增加，中国石油企业石油天然气投资项目决策的复杂程度也在不断加大。通常情况下，企业在进行项目决策时以经济评价指标作为重要依据，但随着经济评价指标体系的不断扩充完善，以及管理层发展战略所要求的定性指标在项目决策过程中的逐渐引入，如何在各评审项目间进行取舍、通过众多的定量和定性指标发现出符合企业发展战略的优质项目，目前尚缺乏精确的可量化的评价标准。此问题在企业资金较为紧张、项目投资总规模受限的情况下显得尤为突出。
在此背景下，学习和借鉴国际上常用的项目经济评价量化分析方法，通过掌握量化分析工具以提高项目决策的科学性已显得十分必要。本文的主要目的即在于通过引入一套综合考虑定量与定性评价指标的项目经济评价量化分析方法，探讨通过概率分析提高石油天然气项目决策的科学性，有效进行项目甄选、确保经营发展预期目标的实现。
一、基于概率分析的量化评级机制概述
（一）基本定义
所谓基于概率分析的量化评级机制，是指在量化分析的基础上将油气项目经济评价的各项结果转化为明确的分值，在分值总分的基础上确定项目评级结果，以评级结果作为项目是否通过和在多个项目间进行比较取舍的依据。为加强对不确定性因素的评价分析，量化分析中最核心的定量因素分析采用概率分析的方法（蒙特卡洛模拟法）进行。
（二）采用概率分析进行量化分析的必要性
油气项目的风险巨大而又复杂，在油气项目经济评价的实践操作中，由于缺少对不确定性因素进行评价的有效方法，传统经济评价方法已逐渐不能适应油气项目经济评价的最新要求。
首先，传统经济评价分析方法不能综合考虑不确定性因素的影响，例如敏感性分析仅能对单一的不确定性因素变化进行量化分析，决策树（层次分析）把不确定性因素的影响结果看作有多个固定的结果，并为每个结果分配可能性，最终得到评价指标的期望值。
其次，传统经济评价参数往往是通过以往项目经验的经济指标估算得来一个具体数值，没有针对具体项目内容具体分析，在不确定性因素方面往往依靠乐观或悲观的策略，采用系数法对评价参数进行处理，如在投资成本的处理上通常以主观增加一定比例的不可预见费作为对不确定性因素的处理。
因此，为弥补传统经济评价分析方法的这种缺陷，有必要引入概率分析方法作为量化评级机制的核心内容。概率分析是国际上项目经济评价量化分析方法中常用的一种，概率分析有概率树、情景分析法、蒙特卡罗模拟等方法。由于计算机技术的普及以及分析工具的成熟，蒙特卡罗模拟在投资决策分析中得到了普遍的应用。本文着重研究以蒙特卡洛摸拟法作为计算工具，探索符合中国石油企业实际的项目经济评价量化分析思路。
二、采用蒙特卡洛方法进行项目经济评价量化分析
（一）蒙特卡洛方法概述
1.基本定义
蒙特卡洛模拟法又称统计试验法或随机模拟法，该法由法国数学家John.ron.neuman创立，由于其依赖的概率统计理论与赌博原理类同，因此以欧洲著名赌城摩纳哥首都Monte Carlo命名。它是以计算机模拟为基础，用于研究和处理有限多个随机变量综合结果的一种数学方法。其原理是将项目目标变量（风险评价指标）和各个风险变量综合在一个数学模拟模型内，每个风险变量用一个概率分布来描述，然后利用计算机产生随机数（或伪随机数），并根据随机数在各个风险变量的概率分布中取值，算出目标变量值，经过多次运算即可得出目标变量的期望值、方差、概率分布等指标，供决策者参考。
2.蒙特卡洛模拟法的数学解读
蒙特卡洛模拟法的基本原理是：假定函数Y= f（X1，X2，… Xn），其中变量X1，X2，… Xn的概率分布已知，蒙特卡洛模拟法通过直接或间接抽样取出每一组随机变量（X1，X2，… Xn）的值（X1i，X2i，… Xni），然后按Y 对于X1，X2，… Xn的关系式确定函数值：yi=（X1i，X2i，… Xni）。反复独立抽样（模拟）若干次（i=1，2，… ，m），便可得到函数Y 的一批抽样数据y1，y2，… ym，当模拟次数足够多时，便可得出与实际情况相近的函数Y 的概率分布与其数字特征。这需要利用计算机针对某种概率模型进行数以千计、甚至数以万计的模拟随机抽样。
3.蒙特卡洛模拟法的主要优点
蒙特卡洛模拟法是油气项目经济评价的理想方法，其实质是在确定风险因素概率密度函数的前提下，依靠对大量历史数据进行统计分析的一种基于风险决策情景模拟的仿真实验。该方法的优点是使用计算机模拟项目的自然过程，比历史模拟方法成本低、效率高，结果相对精确；同时可以处理多个因素非线性、大幅波动的不确定性，能更准确地反映不确定性因素的影响，并把这种不确定性的影响以概率分布形式表示出来，从而获得评价指标更为详细、全面的统计信息，克服了敏感性分析等常规方法只能求得经济评价指标单一估值的局限性，更符合项目的实际情况、更具有科学性。需要注意的是蒙特卡洛模拟法依赖于特定的随机过程和选择的历史数据，不能反映风险因素之间的相互关系，需要有可靠的模型，否则可能导致偏差和错误。
（二）采用蒙特卡洛模拟的方法进行经济评价的分析过程
1.确定经济评价指标
在油气项目经济评价中存在众多的不确定因素，加强风险因素识别与分析，是合理进行经济评价的前提。经济评价指标体系的建立应遵循4条原则：
（1）系统性原则
油气项目经济评价是一个由多个子系统构成的综合系统，各个系统之间以及子系统内部各因素之间相互联系、相互影响。
（2）定性与定量相结合的原则
油气项目经济评价既有定量的因素，也有需要以性质来定性表征的因素。
（3）针对性和启示性的原则
油气项目经济评价的涉及因素很多，各类项目特点和共性不尽相同，因素和指标间侧重关系和影响不同，应有针对性地分类和刻画并建立关联关系。
（4）可比性原则
对不同地区、不同国家油气项目的评价应在同一标准的前提下进行，这样的评价结果才具有可比性，在项目综合优选中应减少人为主观臆断。
根据以上原则，可选取的影响油气开发项目经济效益的主要因素有商品量、销售价格、经营成本和建设投资等。
（1）商品量
一般而言，油气商品量是指通过销售可以获取收入的产品数量，亦可以称之为产品销量，它是根据油气产量和油气商品率计算得出的；油气商品率一般是根据油气生产过程中发生的损耗和自用情况综合确定，外供其他油气田或区块而非本油气田或区块自用的油气量均为商品量。
油气商品量的风险主要来自于油气的产出量。以气田为例，现已开发气田多为储量丰度低、物性较差、非均质性强、气水关系复杂，以致气田产能递减快，产量不确定性大。产量预测的主要方法有：递减曲线分析法、水驱曲线法、数学模型法和数值模拟法等，不同方法结果均是在理论上最佳逼近于真实产量。不同区块地质和开发条件存在差异，以及生产中如修井、不可控制力等不确定性的存在，会造成实际产量与设计方案存在一定的偏差，因此，经济评价中选择某种产量预测结果作为测算的同时，应考虑其不确定性，以及对气田开发经济效益的影响。
（2）销售价格
油气的销售价格往往是影响项目效益最敏感的因素之一，因此需要对未来油气价格做合理预估。在没有长期价格合同下，可以在历史价格数据分析的基础上，结合多家咨询机构（油气咨询公司、投行）的远期价格预测，考虑价格的变动趋势，最终确定未来不同阶段石油和天然气的价格分布区间，用于蒙特卡洛随机模拟。
（3）经营成本
降低或控制成本已成为各油田单位的重要任务。经营成本的增加，可分为内在因素和外在因素：内在因素多数是为减缓油气田产量自然递减而产生的各种措施费用，如排水采气、增压输送及修井等工艺技术措施等，带来了材料、动力等费用的增加；外在因素则是由于宏观经济因素，如通货膨胀而引起的原材料价格上涨。因此，经济评价应考虑经营成本的浮动效应，可根据各油气田经营成本历史数据和通货膨胀率估算出经营成本的变化幅度及可能性。
（4）建设投资
建设投资包括：固定资产投资、无形投资、递延资产和预备费。建设投资估算的范围包括勘探工程投资、开发工程投资，根据油气藏工程、采集工程和地面工程提供的工程量投资。近年来，气田开发以渗透率低、品位差的储量为主，开发成本普遍偏高，不但增加了投资，同时也增加了投资估算的不确定性。
2.确定风险变量及其分布规律
风险变量的确定，可采用专家调查法进行风险识别，并在此基础上，请专家对风险因素的发生概率和影响程度进行评估。如果风险因素较多，可以先进行敏感性分析，选择敏感的风险因素作为风险变量。
风险变量的概率分布描述是进行模拟分析的基础，常用的有正态分布、三角分布、均匀分布、梯形分布、β分布、阶梯分布等。当风险变量只能获得一个范围值时，可采用均匀分布公式来描述；当风险变量除取得范围值外，还知道最可能值，则用三角分布公式来描述；当风险变量获得少量的随机值，则根据多数风险变量具有正太分布或对数正太分布的特征，可模拟为正太或对数正太分布公式来描述。对有历史数据的风险变量可根据数据做统计分析，估计其概率分布，对没有历史数据的风险变量，可以采用专家调查法确定变量的概率分布。
3.计算机模拟运算
根据基础数据和产生的随机变量输入变量值计算评价指标值，整理模拟结果所得评价指标的期望值、方差、标准差及其概率分布和累计概率，绘制累计概率图，计算评价指标达到目标值的概率。蒙特卡洛模拟法的具体计算可以通过Matlab软件编程语言来实现求解，或借助加载在Excel中的Crystal Ball软件。
三、以定性指标分析作为量化分析的有益补充
对于油气项目经济评价中遇到的对项目评价结果有重大影响，但又不宜量化的影响因素，可采用专家调查法进行定性分析。常见的定性指标有：
（1）油气项目所在地的区域政治、经济、商业环境和财税政策；
（2）油气项目与企业发展定位和区域发展战略的契合程度；
（3）油气项目在技术验证、产能和就业带动方面的附加效益。
四、评级打分卡的建立和评级结果的确定
将通过蒙特卡洛模拟法得出的量化分析结果和定性指标分析结果通过统一的项目评级打分卡转换为直观的评级分值，将分项评级分值加权汇总后得出项目评级结果（如AAA，AA等），作为项目经济评价结果的最终参考依据。评级打分卡的取值范围可由评价专家根据历史项目经验进行确定，各分项评级分值的加权权重则在可历史经验的基础上，参考企业当前经营重点和发展战略确定，做到项目经济评价标准与企业实际经营间的紧密结合。
五、结语
油气开发项目存在很大的风险和不确定性，做好经济评价、加强针对不确定性因素的分析是规避风险的有效手段。
我国现阶段油气项目经济评价中很大的不足是风险评价指标关注力不够，主要风险因素包括油气价格、经营成本、投资估算等，识别并深入分析风险因素，合理预测风险因素的可能分布范围，是正确测算经济效益和规避风险的关键。
蒙特卡洛模拟法能够综合考虑多种风险因素，可提供更可靠、更贴近实际的风险分析结果，目前已在许多国家的管理决策、公共事业管理以及大型跨国公司的项目风险管理和经济评价中被广泛使用。建议在油气开发项目经济评价中加强蒙特卡洛模拟分析研究，采用多种方法综合评价，提高项目决策的科学性。
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