空分单元对煤制气项目投资的经济性影响分析

Value Engineering17空分单元对煤制气项目投资的经济性影响分析Impact Analysis on the Investment Economy of the Coal Gasification Project by the Space Division Unit徐立昊XULi-hao(中海石油气电集团有限责任公司技术研发中心,北京100028( Technology Research and Development Center of CNOOC Gas Power Group, Beijing 100028,China摘要:从项目内部收益率(IRR)、成本结构以及价格敏感性等三方面分析入手,研究了某煤制夭然气项目的投资优化模式中,将空分单元外包的可行性。结果表明:煤制天然气项目对空分的依赖性较强,空分的成本在其总成本中的占比较重,其收益率对空分产品的价格也较为敏感,因此不建议将空分单元外包,应采取全投资或控股投资的方式建设该单元。dependence of coal gasification by thedivyield is sensitive with the price of space division products. So it is not recommended to put space division unit outsourcing, the overalnvestment and investment holding should be taken to build the unit.关键词:空分单元;煤制气;影响分析Key words: space division unit; coal gasification; impact analysis中图分类号:F283文献标识码:A文章编号:1006-4311(2015)1-0017-040引言本研究先假设将空分单元作为煤制天然气项目的外包能源作为国民经济发展的基础,随着我国经济的快速单元,SNG、焦油加氢、净水厂、污水处理厂、LNG则作为项发展,对其需求也将不断增大。我国能源结构的特点是“富目的投资组合单元。因此,项目无需投资建设空分单元,只煤、少气、缺油",煤炭消费在整个能源消费中占65%左右,需向外包的空分单元购入包括SNG生产所需的氧气原料、但煤炭消费所产生的主要大气污染物,如粉尘、几氧化硫、LNG和焦油加氢单元所需的氮气、仪表空气等原料。另外氮氧化物、硫化碳等严重污染了环境,也是温室气体排放的空分所需的高压蒸汽也不再作为内部交易,将作为组合单主要来源,对生态环境的保护造成了极大的威胁。据估计,元的收入计算。在该情景下,减少了部分初期投资及单元运煤炭作为我国能源主体的格局在以后相当长的时间内还不营成本,增加了外来原料采购的成本,将重点讨论投资组合会改变,因此开发煤炭清洁利用显得非常重要和急迫。单元的收益情况、成本结构、主要原材料与产品的价格敏感煤制天然气被认为是煤炭清洁利用的一个重要途径,性分析,以及与空分厂收益的相互关系。外包空分单元与投随着近年来国家相继批复了一批大型项目,未来煤制天然资组合单元主要物料交易关系如图1所示。气产业将在我国快速发展,而项目的经济性分析则是项目投资决策的重要依据。本文通过建模分析空分单元对某煤各单元关系图■组合测算单元■独立测算单元回非测算单元制天然气项目经济性的影响,为项目投资模式的优化提供碎煤、粉煤了依据。艺余热研究方法LNG、柴油SNG组合单元净水等煤制天然气项目需要预算投资范围大致可分为六大电力、蒸汽其他原料单元,煤制合成天然气(SNG)空分、焦油加氢、净水厂污热电厂氧气甚他↑高惩压水处理厂、液化天然气(LNG)。一般与项目配套的煤矿、热电力、蒸汽电厂以及管道工程则等只作为外部单元,仅作为原料的提供和产品的消纳方,不作为投资测算对象。图1空分单元与投资组合单元主要物料交易关系其中空分是以空气为原料,利用空气中各组分沸点的不同,通过一系列的工艺过程,将空气液化,并通过精馏,1.1外包单元和投资组合单元IRR分析从液态空气中逐步分离生产出氧气、氮气及氩气等惰性气分析目的:投资组合单元的收益情况会根据不同外包体。此单元主要为全厂工艺提供氧气、氮气、仪表空气及工情景发生改变,并且由于相关单元外包后,外包单元与投空气等。同时,空分单元的投资占煤制气项目总投资的资组合单元之间的关联交易不再属于内部交易,该交易金七分之一左右,也可谓投资颇大。从项目的经济性出发,是额的变化会直接影响投资组合单元与外包单元双方的收将空分单元外包以减少投资来提高项目经济性,还是自益。因此需要就相关物料、服务交易对IRR的影响进行重主投资空分单元以获取更为廉价的生产原材料,来提高项点分析。此外,在相关物料、服务交易中,一方的输出是另目经济性,需要做更为深入的研究测算。方的输入,因此项目中独立外包单元IRR与投资组合单元IRR存在此消彼长的关系。并且,不同的独立单元的作者简介:徐立吴(1983-),男,四川攀枝花人,工程师,研究方向HR变动对于投资组合单元RR的影响各有不同。该分析为燃气发电及煤基清洁利用。能够帮助找到对于投资组合单元收益影响较大的外包单18价值工程空分厂IRR曲线组合单元IRR曲线氧气价格0.55氧气价0.55(元/吨)(13.1%,0.4940.50=-0.509.8%,0.494)11.9%,0.4710%,0.477)0.45(8%,043(10%,0.4320.400.355.0%10.0%15.0%20.0%9.0%9.5%10.0%15.0%空分厂IRR(%)组合单元IRR(%)图2空分厂及组合单元IRR曲线图元,而这样的单元更应引起关注。合单元SNG销售价格变动来平衡,例如前者的价格上升模型原理:找到不同模式下外包单元和投资组合单元需要后者价格的上升来填补成本上升的影响。具体操作过的相关交易产品,通过变化相关产品价格,得到外包单元程中,变动主要原材料价格和SNG的价格,得到相应价格和投资组合单元的IRR,从而绘制出外包单元IRR曲线组合下的投资组合单元IRR。然后找到投资组合单元图,以及对应这一交易价格的投资组合单元IRR曲线图,IRR=10%时对应的原材料和SNG价格的组合,并将其绘将两图联合使用,即能找到外包单元和投资组合单元IRR制成图,进一步拟合得到两者之间的函数关系。的变化关系。2计算结果及分析1.2成本结构分析21外包单元和投资组合单元IRR分析结果分析目的:在不同的外包假设下,各投资组合单元外包空分单元向投资组合单元供应氧气、氮气、仪表的成本结构均有所不同。通过成本结构分析可得到不同空气、冷凝液,同时投资组合单元向空分供应蒸汽。因此,支出项在SNG投资组合单元总成本构成中的占比,从而上述各项物料的交易额既是一方的收入,又是另一方的成更好地理解按主要原料分类或按相关单元划分的成本本,会同时影响空分IRR和组合单元IRR。通过分析,氧气占比占投资组合单元年采购成本的29%,对投资组合单元IRR模型原理:从两方面进行成本结构分析,①按照成本影响最大,因此将氧气价格作为关键变量,在保证其他参属性,将成本分成:原材料采购成本、折旧和摊销、生产成数(如:其他物料的价格,空分供应组合单元的氧气量)不本、电费、财务费用、其他管理费用、销售费用。其中,原材变的情况下,外包空分单元IRR和投资组合单元IRR仅料采购成本包括:煤炭、蒸汽、等原料的采购成本;生产成与氧气价格相关。在模型中设定氧气价格为变量,通过预本包括:人力成本、修理费及其他制造相关费用;财务费用测外包空分单元和投资组合单元未来18年的净现金流是指:运营期内的长期贷款利息和流动资金短期贷款利息量,可以计算得到不同氧气价格下,对应的空分单元IRR的总和。②按照单元对成本进行拆分,包括:煤矿、热电厂、和组合单元IRR,并通过绘制相应的IRR曲线,找到空分SNG厂、空分厂、净水厂、其他单元(污水厂、焦油加氢厂、和组合单元IRR的相互关系,如图2所示。LNG厂)。其中,煤矿单元包括碎煤和煤粉采购成本之和如图2将空分单元IRR曲线和组合单元IRR曲线并热电厂计入各单元的蒸汽采购和电力成本之和(因此各单列排放,保证纵轴(氧气价格)的取值范围相同,可由空分元单独核算成本时,不再计入蒸汽和电力成本);SNG厂的厂/组合单元IRR曲线上任一点出发,通过左右两图相同成本是指SNG单元的原材料采购成本、生产成本、折旧摊的氧气价格为“桥梁",找到此时对应的组合单元/空分厂销、财务/管理销售费用之和;而空分厂和净水厂的成本与的IHR。者为独立测算单元还是组合单元有关。以空分厂IRR曲线图(图2左)上的A点为例:A点1.3价格传递分析所在位置为横轴上的8%,代表此时空分厂IRR为8%。通分析目的:显示不同外包情况下,为保证投资组合单过空分厂IRR曲线图,可查得此时氧气价格为0432元/元的收益固定,原材料价格变动时,SNG价格应该如何进方;以y=0.432,从左向右,做一条红色的虚线,与组合单元行调整联动。IRR曲线图(图2右)交于一点,该点对应的横轴坐标为模型原理:将主要原材料价格和主要产品价格分别作10.6%,即代表当氧气价格为0.432元/方时,组合单元的为自变量和因变量,通过建模计算价格间的敏感性。在保IRR为10.6%。这也就意味着,在将空分厂外包的情景下,证其他参数(如:投资组合单元的其他成本和收入,煤、电、当空分厂获得8%的基本收益率时,组合单元的IRR高于SNG的交易量)不变的情况下,投资组合单元IRR仅与原10%,投资收益性较好。另一方面,当组合单元IRR为10%材料价格和SNG价格相关。如需保证一定的投资组合单时(对应上图右横轴上的B点),通过组合单元IRR曲线元IRR,则原材料价格变动导致的成本变动需要由投资组可查得此时氧气价格为0477元/方,再通过查看空分单元Value Engineering19·曲线,可得到此时空分厂的IRR为11.9%。这意味着空分厂购买大量氧气和氮气,从而造成气体成本在原材料当组合单元的收益情况较好(10%)时,空分厂也可获得较采购成本中的比重较高高的收益(119%2.22按单元划分分析由此可见,在空分单元外包的情景下,无论是从空分在该情景下,空分单元属于独立测算单元,其单元成厂角度出发,还是从组合单元角度出发,均能获得较好的本按照组合单元从空分厂购入气体的采购成本计算,具体投资收益。此外,当氧气价格从0.432元/方,上涨到0477情况如表3所示。时,空分单元IRR从8%上涨到119%,增幅达到3.9%,而表3按单元划分的组合单元成本比列组合单元IRR从10.6%下降至10%,由此可见空分单元对按单元划分总成本百分比(%)组合单元的IRR也颇有影响。煤矿37.622成本结构分析结果空分厂221按照成本属性分析NG(不含电力、蒸汽和来自空分的材料)在该情景下,煤矿、热电厂、管道以及空分都作为外部净水厂(不含电力)1.9单元,其余单元(SNG、焦油加氢、净水厂、污水处理厂其他单元LNG)则为自有。在达产运营期内,按照成本属性划分的投资组合单元成本比例如表1所示根据上表,支付给煤矿的采购成本是单元成本的最大表1按属性划分组合单元成本比例项,占到总成本的37.6%;其次是SNG单元所产生原料、按属性划分总成本百分比(%)生产管理等成本,占到24%来自空分厂的采购成本占原材料采购成本的比例折旧和摊销2.3价格传递分析结果生产成本8通过分析在空分单元被外包情况下的组合单元输入电费成本结构,可得到占主要比例的原材料项目,例如碎煤、粉财务费用其他管理费用311煤、氧气以及电力分别占到输入成本的26%、24%、25%和销售费用8%,这四项占到了年均输入成本的83%,因此这四项的价100格变化会对输入成本有决定性影响,并间接影响组合单元根据表2可见,原材料采购成本是主要的成本支出,收益,如需保证一定的组合单元IR,碎煤、粉煤以及电力占到了总成本的689%;其次是折旧和摊销成本,占到的成本价格变动需要由SNG的销售价格变动来平衡,前13.1%;生产成本和电费分别占到78%和56%者的价格上升需要SNG价格的上升来抵消成本上升的影进一步,将原材料采购成本进行细分,如表2所示。响,具体影响关系如下表2投资组合单元原材料采购成本细分碎煤价格对SNG价格的影响如图3所示。由拟合直采购成本划分占采购成本(%)占总成本(%厂线得到在组合单元RR一定时,SNG的价格变动与碎煤水蒸气价格变动的比值为0.0012,这表示碎煤价格每上升(下降煤炭54100元/吨,SNG价格需上升(下降).12元/方以满足组合原水单元IRR=10%。气体(氧气、氮气、仪表空气等)226化学品及催化剂粉煤价格对SNG价格的影响如图4所示。由拟合直线得到在组合单元IRR一定时,SNG的价格变动与粉煤由表2可见,煤炭原料成本占到了总采购成本的价格变动的比值为00013,这表示粉煤价格每上升(下降)54.5%,是投资组合单元最大的采购成本项;与通常情况不100元/吨,SNG价格需上升(下降)0.3元/方以满足组合同的是气体成本占到了32.8%的采购成本,这是由于在该单元IRR=10%情景下,空分单元被作为独立单元测算,组合单元需要向电力价格对SNG价格的影响如图5所示。由拟合直SNG价格(元/方)y=00012x+1.85IRRe1o%o(403,2.32)碎煤价格(元/吨)200220240260280300320340360380400420440460480500520540图3碎煤价格与SNG价格变动关系20价值工程价格=0.0013x+1.88IRR=10%(330,232)粉煤价格120140160180200220240260280300320340360380400420440460480(元/吨SNG价格图4粉煤价格与SNG价格变动关系(元/方)y=0.33x+2.18IRR=lo%o(0.42,2.32)2.12.01.9l.80.320.340.360.380400420440460.480.500.520.540.560.580600620.640.660.680.700.720.740.76图5电力价格与SNG价格变动关系线得到在组合单元IRR一定时,SNG的价格变动与电力从以上分析可知,组合单元的IRR对碎煤、粉煤、空价格变动的比值为033,这表示电力价格每上升(下降)分以及电力的价格较为敏感,以上四项价格的波动,对组0.1元/度,SNG价格需上升(下降).033元/方以满足组合合单元的IRR影响较为突出。单元IRR=10%3结论氧气价格对SNG价格的影响如图6所示。由拟合直从以上分析来看,投资组合单元对外包空分单元的依线得到在组合单元IR一定时,SNG的价格变动与氧气赖性较强,当氧气价格从0.432元/方,上涨到0.477元/方价格变动的比值为1.11,这表示氧气价格每上升(下降)时,组合单元的HR从106%下降至10%,投资组合单元0.1元/方,SNG价格需上升(下降0.1元/方以满足组合单的IRR对空分的价格较为敏感。另外,空分单元外包后元IRR=10%。造成投资组合单元中气体采购成本增加,从而造成其原材SNG价格(元/方)料成本增加,从成本单元划分来看,空分成本占总成本的23.5%,对总成本的影响较大。因此,为了获得项目稳定的IRR=10%原料供给和保证项目收益,在优化该煤制天然气项目投资方案时,对空分单元要实行有效的控制,不建议将该单元外包,可实行全投资或者控股投资的方式建设参考文献]钱卫,黄于益,张庆伟煤制天然气(SNG)技术现状即洁净煤技术,2011(1):28-22]田基本煤制天然气气化技术选择煤化工,2009(5:9-13刘志光,龚华俊,余黎明我国煤制天然气发展的探讨煤图6氧气价格与SNG价格变动关化工,2009(02):1-8