油气企业投资组合优化方法研究与应用范文

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摘要：自2014年下半年国际油价暴跌并持续低位运行以来，石油企业整体投资效益锐减，严重影响了企业发展战略的实施。投资是石油企业战略发展的前提，投资管理是战略实施的关键，针对目前油田企业单纯依据建设项目效益指标排序确定投资规模的常规方法，无法满足油价波动尤其是低油价条件下，投资难以决策的管理难题。文章基于项目投资收益和风险评价等预测评价结果，采用蒙特卡洛模拟和线性规划方法，以多维思维研究出综合量化求解企业年度最优投资组合方案的新方法，并以胜利油田年度投资规模优化为例进行模拟测算及应用验证，提出了油田企业提高投资效益、降低投资风险和可持续投资经营管理的策略和建议。

关键词：油气投资管理；收益风险评价；投资组合优化方法

1油气企业投资管理环境

勘探开发投资作为石油企业长远发展的战略投入，其投资的方向、规模和结构的科学合理性，对油田企业的持续稳定发展有着深远的影响。如何优化投资管理，最大限度地提高投资的增效、创效，带动油田存量的降本提效，是油气企业低油价下可持续生存高质量发展的革命性战略举措，但当前面临以下几个问题。1）低油价、储量资源品位变差，投资风险加剧国内东部老油田多处于开发中后期，剩余油分布状况日趋复杂，新增油气资源储量品位越来越差，导致油气勘探成本大幅提升，新增储量动用难度加大、老油田开采成本持续高位，2014年低油价以来，多数油田企业处于持续亏损经营的境地，新建产能接替阵地不足和资源品质变差趋势，新上开发建设项目投资效益大幅下降，投资风险加剧。如何进一步有效规避投资效益风险、全面提高企业生产运营质量和整体效益，成为油气经营者当前乃至很长一段时期需要尽快破解的难题。2）投资规模压减，决策更须审慎油田投资规模连年大幅下降，以及在投资成本的双重挤压下，油田可持续发展面临前所未有的困难和压力。如何把有限的资金用好，实现企业的可持续发展，需要更加细致的前期研究和更加可靠的风险评估，特别是在安全生产、环境保护和隐患治理等要求更加严格的情况下，给石油企业投资结构优化带来更大的困难。如何在有限的投资规模内，优选项目，使得投资收益和风险之间呈现整体上较好的平衡，成为各油田企业可持续经营亟需解决的首要难题。3）唯项目效益指标的投资优化方法，无法有效支撑投资优化决策管理的需要一般来说，各油田企业普遍采用经济效益比选排序法，即按投资项目经济可行性常规评价指标（如IRR）从高到低排序的常规方法，相对来说较为成熟和简便，较为适用于投资宽松的企业经营环境，但往往并不一定是整个油田的最优投资方案，尤其是低油价以来亏损或低效经营的石油企业，用此方法经常出现难以投资决策的困难。

2油田企业投资优化方法

当前普遍在用的经济效益比选排序法局限于一种简单的线性规划思维，现资组合理论和方法应是一种主动寻求最佳经济回报的方法，属于二维或三维的多维思维，为提高决策质量和效率，结合油田经营实际，本文研究建立了一种多维投资优化决策管理的新方法。以投资组合优化理论为依据，具体构建了基于变量有上下限的投资组合优化模型，改进单纯型的投资组合优化模型求解方法，系统研究了可行集计算、效益前沿曲线求解、石油公司独资项目优化，提供了能完成当期生产经营目标和企业战略均衡发展所需的最小投资规模的优化方法，及相关投资优化决策管理方案等。1）投资组合优化原理油气勘探开发项目投资组合优化理论是在保持油田企业可持续发展的前提下，对勘探开发项目的收益和风险进行权衡排序选取最优的投资组合[1]。它不只是针对一个具体的勘探开发项目，而是针对石油企业所有的勘探开发投资阶段所组成的投资组合进行分析，综合考虑多个项目之间的相互作用，进行经济评价和风险评价，最终得出收益最大或风险最小的项目最优组合，实现风险一定的情况下收益最大化或收益一定情况下的风险最小化。投资组合优化思路是，在投资总规模有限定（约束）前提下，首先对单个投资项目进行经济评价，综合地质、成本和价格因素等进行风险评价；然后对充满风险的多个投资备选项目，按整体或区域投资收益最大化等目标，确定最佳投资组合。包括两种情形：一是在风险相同或较低的情形下，选择价值较高的投资组合；或者在价值相同或较高的情况下，选择具有较低风险的投资组合。二是不计风险，选择高效益。2）投资组合优化方法投资组合优化理论是在风险一定情况下的收益最大化或收益一定情况下的风险最小化[2]。项目投资收益采用目前通用的财务评价方法，主要是计算净现值、内部收益率和投资回收期等指标；投资优化的三要素，即决策变量（项目）、约束条件（资金和成本）和目标（收益和风险）。收益用净现值的期望值表示，风险用净现值的方差表示。风险以净现值的方差或标准差来计算和评估量化。其中，Markowtiz的均值–方差计算模型如下：其中，PT＝（p1，p2，...，pn）是N个投资项目的投资比例向量；ui是N投资项目的期望收益率向量；（Sij）min为N种投资项目的协方差矩阵；en＝（1，1，...，1）为N维全1行向量；u0是供投资者决策的组合投资的期望收益。Markowtiz的均值–方差计算项目风险的优点是：解决了企业年度勘探、开发及改扩建项目等最优组合，以及年度新区、老区或区域最优投资组合匹配问题[3]。不足是：Markowitz模型不适合油田项目数量较多的投资组合优化。对拟实施项目效益风险的计算，也可以得出，勘探投资效用最高的前提下，年度合理投资规模及产量、工作量等指标，并且可进一步建立在分单位、油藏类型等不同目标和约束条件下的不同投资优化组合模型。

3投资组合优化方法在企业油气投资管理中的实际应用

油田企业每年归集若干个可供开发的油气田产能建设项目，每个项目都进行了经济评价，计算出内部收益率、净现值和投资回收期等经济指标。由于油田每年可供使用的资金有限，在一定的投资限额下，对哪些项目进行投资，可使得投资效益最佳或风险最小，构成投资优化问题[4]。以某油田公司为例，有155个待决策的新区、老区产能建设项目，以计划投资总额、开发成本及操作成本作为约束条件，建立投资组合优化的模型，求解投资优化组合方案。1）单个投资项目经济效益评价①选取主要参数通过油藏评价和开发方案设计确定项目开发指标、投资和成本等评价参数。②选取经济评价指标财务内部收益率和净现值，需提供各项目通过蒙特卡洛模拟出的财务内部收益率的所有值，包括项目投资、工作量、收益率、净现值、投资利润率的期望值和标准差等。2）单个投资项目开发风险评价①风险因素辩识油气勘探开发项目自身的特点，决定了其开发过程中风险的高度不确定性。②风险评价方法采用蒙特卡洛模拟方法，根据初期单井产量和油价的分布状况，通过产生随机数来确定该次的变量输入值，以此计算相应的风险评价指标。按照同样的方法，重复进行多次模拟。对每次模拟所得的结果进行统计分析，从而得到风险评价指标的最终特征分布。③风险评价结果风险评价指标选取：期望净现值和净现值方差。3）投资组合优化依据单个投资项目的经济效益和风险评价结果，进行多项目投资组合优化。①确定约束条件约束条件反映技术经济和资源条件对项目组合选择的种种限制。年度投资拟200亿元，成本类约束条件为开发成本不能超过50美元/桶，操作成本不能超过30美元/桶。②计算收益和风险极值优化模型的目标函数为总收益和总风险。极值计算是指在不考虑其中一个目标函数的情况下，求另一个目标函数在约束条件允许范围内的最大值和最小值。如在不考虑总风险的情况下，求总收益的最大值和最小值。在不考虑总收益的情况下，求总风险的最大值和最小值（见表1）。③计算可行组合求解上述4个极值是计算可行组合的前提，可行组合计算采用以下计算方法：第一，将极值下的总收益最大与最小值划分若干区间，分别求解每个区间的总收益值。第二，以总收益值作为约束条件，计算各个总收益值对应的总风险的最大值、最小值。第三，分别以总收益为纵轴，总风险为横轴，将所求得的各值表示在图中，并逐一连接成曲线，该曲线及其内部的所有组合便构成可行组合集，形成可行组合曲线示意图，见图1。图1中阴影部分就是可行组合[5]。对现有预定项目的方案进行组合、优化，即找出比预定方案效用更高的组合方案。图1中左上端标出的红色区域为比现有方案组合更优的方案组合。如图1所示各边界点用坐标（风险值、收益值）标出，4个点分别为代表总收益最大值、最小值和总风险最大值、最小值。④目标优化求解目标优化有2种选择：即风险一定，求收益的最大值；收益一定，求风险的最小值。下面案例给定收益20%，模拟测算求取风险最小值的投资项目组合。计算结果如下：以期望收益下的风险最小值为目标，以投资和成本作约束，建立投资组合优化模型。给定组合收益20.06%，求得组合风险最小值3.66，组合投资规模200亿元，开发成本32美元/桶，操作成本29美元/桶，满足约束条件。项目目标优化求解是利用线性数学规划模型求解，即利用该模型求出的项目权重值，作为投资项目优化的依据[6]。项目权重为1表明要投资的项目，权重为0表明不投资或缓投资的项目。同时，根据蒙特卡洛模拟测算出组合收益和组合风险，落在（3.66，20.06）和（4.54，24.62）区间的项目为可行投资优化组合项目，权重值为1；若该项目没有落在该区间为0，继续优化项目方案设计。优化结果：通过投资优化评价将155个待开发项目，按照风险最小值进行组合优化排序，其中98个项目为投资可行项目，57个项目为不投资或缓投资的项目，见表2。

4油田企业投资优化管理策略及建议

4.1建立项目效益风险组合评价机制，提高投资决策质量

结合国际油价和企业经营实际开采成本，优化开发战略布局，优化投资结构和规模，优化产能结构和投资时机，科学进行年度投资组合优化。建立风险效益组合研究评价机制，完善风险评估细则和标准，加快培养综合评估人员，进一步提高投资项目决策质量。

4.2多维产业价值链评价，优化投资规模和结构

合理的投资规模和结构，应该是既能保证油田企业的可持续发展，又能发挥投资的最大效益，还不给固定成本带来快速增长的负担。一套好的投资组合方案可以为企业产量结构、成本结构的优化奠定基础。基于对石油产业、油气企业持续发展路径的分析，急需多维度考虑，从油公司与油服公司、从产销储等整个油气产业价值链进行投资组合优化，确保油气企业可持续经营发展。

4.3探索构建高质量发展投资决策评价指标体系，突出投资对企业高质量发展的贡献

企业的指标体系也是企业的价值体系。油气田开发建设项目经济评价过程中各评价参数的预测选取、评价决策指标体系的设计，对于投资决策至关重要。正如安淑新[7]在高质量发展指标体系设计讨论中指出，国内企业现行的评价指标体系的不完善主要体现在缺乏顶层设计、主观不可计量等方面。对于国有油企随着国家能源改革、油公司改革逐步深入，东部老油田开发形势、现场管理模式以及财务核算精度的变化，各油田企业现有的经济评价投资估算、成本参数预测取值方法已经不适应油公司以管理区为经营核算单位和以专业化、市场化为手段的内部模拟市场运行机制，为此需要强化评价决策指标体系的顶层设计和动态优化调整，油气企业亟急需探索构建高质量发展投资决策评价指标体系，实现全过程投资管理优化，突出投资对企业高质量发展的贡献。

4.4保持上游合理投资规模和投资结构优化，加速实现国有油企高质量发展

从国外大石油公司的投资结构中可以明显看出，虽然油价低迷，但它们对上游的投资仍然保持强劲的势头。以埃克森美孚、BP、壳牌、雪佛龙及道达尔等五大石油公司为例，在20世纪90年代末的低油价时期，上游投资占整个产业链投资的比例还在60%~70%，在2014–2015年低油价下，五大石油公司投资规模虽大幅减少、同比下降16.3%，但上游投资占比仍平均高达85.6%。当前世界形势复杂多变，油气发展事关国家能源安全，我国能源安全形势日趋严峻，国内对外石油依存度持续走高，2018年我国石油、天然气对外依存度分别高达70%，45%，特别是天然气需求加大[8]，预计到2050年我国进口天然气将增至6300亿立方米，进口依存度将高达78.5%。从国家能源战略方面，对标和借鉴国际石油公司投资经营的经验，油气企业要做好国内外、常规与非常规油气战略发展布局，适当保持合理的投资规模和投资结构，合理匹配老油田剩余油气储量投入的同时，需要激励油田企业加大页岩气、煤层气等难动用储量清洁能源的技术研发、投资开发力度、降低相关税额。同时结合企业实际，多维度项目评价比选和投资结构优化，整体优化油气资本投入结构，促进油田企业高质量发展。

参考文献

[1]陈禹六，李清，张锋．经营过程重构（BPR）与系统集成[M]．北京：清华大学出版社，2001：106–107.

[2]陈禹六．IDEF建模分析和设计方法[M]．北京：清华大学出版社，1998：120–135.

[3]钱颂迪．运筹学[M]．北京：清华大学出版社，1996：326–327.

[4]黄丽华，钱宇，薛华成．企业过程的定义及辩识方法[J]．系统工程学报，1997，12（3）：70–81.

[5]王寿欣，蔺楠，覃正．面向业务流程的过程分析与建模方法研究[J]．管理工程学报，2001，15（4）：4–9.

[6]乔非，吴启迪，沈荣芳．面向企业过程重建的业务流程模型研究与应用[J]．系统工程理论与实践，1999，19（1）：39–46.

[7]安淑新.促进经济高质量发展的路径研究[J]．当代经济管理，2018，40（9）：11–17.

[8]中国社会科学院．中国能源前景2018–2050[R].

作者：李相远 单位：中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司