能源项目投资决策评价的实物期权法与传统方法的综述分析与比较研究

摘 要：能源项目具有高投资、周期长、风险大等特点，传统投资决策方法由于其天生的缺陷，不能科学合理的对能源项目进行决策评估。而实物期权则能较为科学合理的对能源项目进行价值评估。综述分析了以贴现现金流法为主的传统决策方法和实物期权法，指出实物期权在能源项目投资分析中的合理性，更适合能源项目的投资决策分析。

关键词：能源项目；投资决策；贴现现金流法；实物期权

中图分类号：F407.2 文献标识码：A 文章编号：1671-9255（2014）04-0037-06

能源项目具有投资金额大、建设周期长、技术难度高、投资风险大等特点，决定能源项目投资效益的第一步就是对能源项目的价值评估。目前，有多种价值评估和投资决策分析方法，包括以贴现现金流法为主的传统投资决策方法和实物期权方法，每一种方法都有其自身的假设条件和应用效果，为了科学合理的评价能源项目，有必要对各种方法进行综述分析和比较研究。

一、能源项目的传统投资决策方法

（一）传统决策方法

能源项目的传统投资决策方法主要是贴现现金流法（DCF），通过考虑整个生命周期的能源开发项目的各种利益和成本现金流量的计算方法，并对这些发生在不同时间点的成本和效益转换在同一时间比较资金的使用时间。DCF评价方法主要有净现值（NPV）法、内涵报酬率（IRR）法、效益费用比率法。

1.净现值（NPV）法

净现值法是指某一能源项目在整个项目开发周期中每年所发生的净现金流量按一定的贴现率计算，得到净现值，以此作为投资决策的依据。计算公式如下：

其中，NPV代表该能源资源项目的净现值，CIt为该能源项目在第t年产生的现金流入，COt为该能源项目在第t年产生现金流出，r为贴现率，n为该能源项目寿命周期。判断依据：只有当NPV>0时，该能源项目才能进行投资开发。

2.内含报酬率（IRR）法

内含报酬率法是使某一能源项目在整个项目开发周期内各年净现金流量现值之和等于零的折现率，它能反映项目为其所占有资金所能提供的盈利率。计算公式为：

其中，IRR为内含报酬率，CIt为该能源项目在第t年产生的现金流入，COt为该能源项目在第t年产生现金流出，r为贴现率，n为该能源项目寿命周期。判断依据：设投资者要求获得的基准收益率为i0，则只有当IRR i0时，该能源项目才能进行投资开发。

3.效益费用比率法

效益费用比率法是指某一能源项目在整个项目开发周期内所产生的效益现值之和与费用现值之和的比值，记为CI/CO。计算公式为：

CIt为该能源项目在第t年产生的现金流入，COt为该能源项目在第t年产生现金流出，r为贴现率，n为该能源项目寿命周期。判断依据：当CI/CO>1时，能源资源开发项目才具有经济可行性。

（二）传统投资决策方法的缺陷

以贴现现金流法为主的传统投资决策方法的最大优点是它考虑了资金的时间价值，能动态反映能源项目的经济价值。但是它也有着天生的缺陷和不足，主要体现在以下几个方面：

1.没有考虑不确定性与投资价值的关系

能源项目具有较大的不确定性，其投资和发展面临着市场环境的变化，利用净现值法对能源项目投资决策的计算步骤是：首先，确定项目开发周期中每年所产生的净现金流量；然后，根据能源项目的风险大小确定贴现率；最后，计算出项目的净现值，判断是否进行投资。由于预测能源项目长期的现金流很难，且能源项目未来现金流量容易受能源价格、市场利率、通货膨胀率、汇率、国家政策等不确定性因素的影响，因此，当能源项目面临未来的不确定性越大，净现值法则越不可靠。

2.确定贴现率具有主观性

净现值法中最重要的就是确定贴现率，贴现率是受到企业资本结构、行业风险、通货膨胀率等因素影响，反映了项目所具有的风险，贴现率的高低会影响投资者对能源项目的投资决策。然而，能源项目折现率往往是管理者依据自身经验而确定的数值，反映着管理者的预期，具有较强的主观性。

3.容易忽视具有长期战略意义的项目

从长远看，能源项目的投资建设事关国家能源战略布局，是国民经济稳定运行、人民安居乐业的物质保障。若仅以贴现现金流法对项目进行评估，可能会因净现值为负或内含报酬率低于基准收益率而否定该项目投资，对国家经济、人民生活、企业经营带来长远损失。因此，在对项目进行投资决策时应注意考虑项目具有的长远战略价值。

4.忽略了投资者的柔性管理

在能源项目具有的不确定性越大的情况下，投资者的积极主动管理就显得越重要。在项目投资实施的过程中，投资者可根据能源项目的自身情况和市场环境的变化对项目做出相应调整，即柔性管理。而传统投资决策方法是假设未来的管理均在项目开始投资时就已确定，从而忽略了投资者的柔性管理。

5.忽视了项目投资决策的不可逆性和可延迟。

传统的投资决策方法的一个重要假设是资本投资具有可逆性，认为市场条件没有预料的好，可以很容易撤出项目，收回初始投资。而现实中的投资项目一般流动性差，存在沉没成本，特别是能源项目，一旦投入，就不容易撤出。例如，最初的能源勘探成本将无法收回，成为沉没成本，而已建设的一些工程或购置的特种设备也无法按原价进行出售。

二、实物期权法的特点

由于传统投资决策方法无法较好地处理柔性管理和提高能源项目在不确定性环境下的投资价值，实物期权理论便逐渐进入理论界和实务界的视野。实物期权理论是金融期权理论在实物资产期权的延伸，是对传统净现值法的改进，是从一个新的视角去看待不确定性。实物期权理论本质上是一种思维方式，它考虑标的资产的净现值与不确定性所隐含的期权属性。传统投资理论中，认为不确定性会降低资产价值，但实物期权理论认为，如果投资者能有效管理投资项目，则不确定性将会增加项目的价值。 Arrow和Fisher（1974）首次提出了实物期权思想，他们认为在不确定环境下不可逆投资决策中延迟投资是具有价值的。[1]1977年，Myers第一次提出了“实物期权”（Real Option）一词，他认为柔性管理和金融期权具有一些类似的特点，如对一项实物资产的看涨期权是赋予企业拥有按约定价格购买标的资产的权利而非义务；同时，看跌期权是赋予企业拥有按约定价格出售资产的权利。[2]期权价值的核心就是其权利和义务的不对称。如同金融期权一样，在对项目进行投资分析时，利用实物期权理论扩大收益和限制损失。但与金融期权相比，实物期权和金融期权的差别主要表现在以下4个方面：

（1）非独占性。金融期权具有所有权的独占性，而实物期权则不同。虽然有些实物期权也具有独占性，但在多数情况下，项目的投资机会可能被多个竞争者所拥有，即实物期权可以被多个投资者拥有，也意味着实物期权具有竞争性。（2）非交易性。期权的交易性包括两方面，即标的资产的交易性和期权本身的交易性。对于金融期权来讲，由于标的资产和期权都在是市场上公开交易的，具有一个比较有效的市场。而实物期权则不同，其标的资产几乎不存在交易市场，此外，实物期权本身也不能单独进行交易。（3）先占性。由于实物期权的非独占性或竞争性，率先执行实物期权往往可以获得先发优势，取得战略主动权，从而实现实物期权的最大价值。（4）先后相关性。对于金融期权来说，期权到期时的价值完全取决于标的资产的市场价格和执行价格，与其他因素无关。而在多数情况下，企业或项目开发所拥有的各种实物期权之间存在先后相关性，即一个实物期权的执行价值不仅取决于当时自身的特征，而且还与其它尚未执行的实物期权有关，即实物期权具有复合性。[3]

三、实物期权的类型及计算方法

（一）实物期权的类型

实物期权理论经历了三十多年的发展和实践，已形成较为完善的理论体系。实物期权的总价值（ENPV）是实物资产未来产生的现金流的净现值（NPV）与实物期权的价值（OP）之和，即：ENPV=NPV+OP。能源项目所隐含的实物期权大致可以分为如下几种：

1.延迟期权

当项目的外部和内部环境出现较多问题，决策者认为该项目的前景不容乐观时，决策者有权推迟投资，以获得更多的市场信息和技能，直到外部和内部问题减少到决策者可以控制时再进行投资，从而降低项目失败的风险，这项权利就是延迟期权。例如，当能源价格未来趋势不明确，投资决策者有权决定推迟能源开发。只有当能源价格上升幅度足够大，决策者才会投资；如果能源价格发生持续下跌，将会放弃投资项目。因此，未来能源开采项目具有的投资机会价值为max（V-I1，0）其中，V类似于期权到期的市场价格，表示项目预期的现金流现值，I1类似于期权到期时的执行价格，表示项目投资支出。其投资条件为：V>I1，即只有当项目预期的现金流现值V大于投资支出时，投资才具有价值。

2.扩张投资期权

能源项目投资者拥有根据项目实际进展和市场情况来决定在未来增加投资、扩大规模的权利。扩张投资期权具有重要的战略性意义，例如，当能源价格或其他市场条件优于预期，则投资者可以通过再增加成本IE来扩大生产规模（x%），这类似于支付执行价格IE，得到初始规模额外的x%的扩张期权，其价值为V+max（xV-IE，0）。

3.收缩投资期权

收缩投资期权是与扩张投资期权相对应的实物期权，即项目投资者有权在未来时间内减小项目的投资规模，以降低投资风险。如投资能源项目后，能源市场条件变得比预期的差，则投资者可以将生产规模减小c%，类似于看跌期权的标的资产是项目初始规模c%的那一部分，执行价格为潜在的执行成本（IC），价值为max（IC-cV，0）。

4.放弃期权

在未来时间内，如果项目的收益不足以弥补投入的成本或市场条件变坏的情况下，投资者有权放弃对项目的继续投资，以控制继续投资的可能损失。例如，当投资能源项目后，由于能源价格非常低或其他原因，投资者可以向放弃投资，以清算价值为执行价格的放弃期权。该期权可以看作是投资项目的现值为V，执行价格为清算价格或最优转换用途的价值（A）的美式看跌期权。该期权可以使管理者得到的价值为max（V，A）。

5.增长期权

项目投资者通过初始投资获得成功后，获得未来成长的机会，而拥有在未来一段时间进行新的投资机会的权利。例如，由于技术进步，在能源开发项目中发现了新的资源或新的副产品，这是基于投资者做出最初的投资，否则不能获得发现新资源或新的副产品的机会。

6.转换期权

项目投资者拥有根据市场情况转换项目的投入要素或产出品的权利。以石油冶炼为例，若把石油冶炼设备设计为可以选择使用多种能源（例如燃料油、煤气或电力），而且还可以将原油转化为多种产品（例如汽油、润滑油或聚酯），则投资者可根据其投入要素和产出品的价格波动，选择在未来将投入转化为最便宜的投入，或将产出转换为将来最有利可图的产出品。

7.复合期权

能源项目投资的每一阶段并非相互独立的，而是具有先后相关性。每一阶段的投资都赋予投资者拥有对后续投资的一个期权，其价值是以后阶段的价值，其成本是进入下一阶段所必须的投资成本支出。

（二）实物期权的计算

1.假设前提

（1）资本市场是完善的，没有交易成本。即能源投资市场是充分自由且有效的情况下，项目中所嵌套的期权的获取或是放弃不会产生成本。该假设基础是建立在无套利原则之上的。（2）能源价格服从几何布朗运动。设任意一种能源价格p，在风险中性环境下有以下随机过程：

其中，σP为能源价格变动的瞬时标准差，dZP为维纳过程增量，并服从N（0，1）分布。（3）无风险利率r为确定的常数。（4）标的资产不分红。 2.实物期权的计算方法

实物期权价值主要有三种计算方法：偏微分方程式法、模拟方法与二叉树法。

（1）偏微分方程式法

偏微分方程式法是指以偏微分方程和其边界条件为基础对期权价值进行数学表达的一种数学方程，它将连续变化的期权价值与可参考证券的市场价格变化联系在一起。最具代表性的是Black-Scholes公式：

其中，

C为看涨期权的价值；S0为标的资产现在的价格；K为看涨期权的执行价格；r为无风险收益率；σ为标的资产收益率的方差；T为期权合约的有效期；N（d1）、N（d2）分别为标准正态分布随机变量小于d1、d2的概率。

（2）模拟方法

模拟方法是将资产价格从当前价格到未来期权到期日之间可能的价格变化路径给列示出来，确定每种路径终点的最优策略，并计算其收益。然后将这些收益值进行平均，再将平均值贴现到现在得到期权的现值。最常用的是Monte Carlo模拟方法，它能够处理实物期权应用中很多方面的问题，包括复杂的决策规则以及期权价值与标的资产的复杂关系，而且模拟分析由新增加的不确定性因素所带来的计算量比其他数值方法小。

（3）二叉树期权定价模型

在一个多阶段的二叉树模型中，假设在每个时间点，标的资产价格都有两种变化可能（上升或下降）。t=0时，资产具有初始价值S0，在一个较短时间段内t=1时，资产价格上升为Su概率为p，价格下降到Sd概率为1-p；在t=2时，资产的价值可能为Suu、Sud、Sdd，以此类推。

在二叉树期权定价模型中，可根据到期日的结果分布，沿着二叉树倒推出实物期权在t=0时的价值。

四、实物期权在能源项目中的研究与应用

实物期权方法最早应用于石油、天然气、铜矿等自然资源领域，随后在企业价值评估、风险投资、企业并购与破产及研发项目评价等领域也得到广泛应用。本文主要论述实物期权方法在能源投资项目的研究与应用。

国外学者对实物期权方法的研究和应用都较早，并取得了一定的研究成果。Tourinho（1979）首次运用期权定价技术对油气储量价值进行评估。[4]Brennan、Schwartz（1985）首次将资产定价方法与实物期权分析方法联系起来，在充分考虑矿山经营灵活性的基础上，从矿山最优化开采的角度建立了矿山投资价值评估方法，但该方法由于其微分方程过于复杂，无法获得解析解。[5]Paddock、Siegel和Smith（1988）在Brennan和Schwartz的研究基础上提出了在石油勘探开发领域应用期权估价法的经典模型，将此方法应用于评价对油气资源何时开发，是最早的实物期权在油气投资决策中应用研究。[6]随后，Frimpong和Whitinng（1997）从矿产资源开发项目的可行性研究角度出发，建立了矿山价值的评估方法。[7]Kemma（1993）以壳牌公司为研究对象，对期权估价法在实践操作方面进行了研究，这是首次在公司决策应用的尝试。Pickles、Smith（1993）利用二叉树模型对石油资产估价进行了研究。Beliossi（1996）以Lasmo公司为例，对Paddock，Siegel和Smith（1988）模型进行了扩展，提出了评价油气公司价值的方法。Amram和Kulatilaka（1999）阐述了实物期权在四步解决过程：构造应用框架；期权定价模型的实现；结果的检查；必要时进行再设计。这四个步骤使得实物期权理论具有很强的实践性。[8]Dias、Antonio（2004）研究运用实物期权方法在油田开发时的投资规模和投资时机。[9]Cortazar、Gravet和Urzua（2008）扩展了Brennan和Schwartz模型，利用LSM模拟方法进行求解，该模型考虑了便利收益的随机变动，实证研究主要集中在矿产品价格和便利收益的随机变动行为上。[10]

国内学者对实物期权的研究始于20世纪90年代末。陈小悦、杨潜林（1998）最先引入实物期权的概念，将期权定价理论引入实物投资领域，介绍了实物期权的基本分类 ， 并使用离散模型和连续模型对实物期权进行估值。[11]柳兴邦（2002）引入实物期权方法进行油气勘 探经济评价，并对净现值法和实物期权方法进行了比较，认为实物期权方法更适合油气勘探经济评价工作。[12]张能福、蔡嗣经（2002）对矿山投资项目中的投资时间长、价格波动大等不确定性进行了分析，认为这些不确定因素常常导致现金流量法低估矿业工程的投资价值，运用期权定价理论评估矿业工程投资机会是合理的。[13]高世葵、黄大忠（2004）综述分析了油气勘探项目的各种经济评价方法，包括传统方法和实物期权法，并用实物期权评估了石油勘探项目的不确定性所带来的投资机会柔性管理的期权价值。[14]张磊、胡城翠（2007）对煤炭资源实物期权价值进行分析，验证实物期权方法比传统的煤炭资源开发投资评价方法更能提高煤炭资源资产的价值。[15]黄生权、陈晓红（2006）根据矿业投资项目的投资特征 ，分析了矿产品价格和成本的随机性，运用实物期权理论，建立了矿业投资最佳时机决策模型，并运用实例验证了模型的有效性。[16]王晓丽（2010）通过采用GARCH（1，1）模型对B-S期权定价模型中的波动率参数进行预测，可以更精确地对期权进行定价，从而更好地服务于企业的并购决策。[17]李松青（2010）认为以DCF法为主的各种矿业权价值评估方法对矿业活动的不确定性考虑不周，不能科学的对矿业权价值进行评估，实物期权理论可以研究矿业权价值评估问题。[18]张雪梅、戴桂锋（2013）根据实物期权理论对传统净现值定价模型进行了修正，提出了延迟期权定价模型，并结合矿业投资价值评估阐述了该模型的应用价值和方法。[19]

五、结语

本文在论述有关能源项目投资决策方法的基础上，分析和比较了传统评估方法和实物期权法，现将当前评估方法的特点及其未来发展的趋势总结如下： （1）传统项目评价方法未考虑项目的高风险性、高投入性以及不可逆性，忽略了项目投资的灵活性价值。传统项目评价方法低估了能源投资项目的价值，对投资项目不能科学合理的评价，会导致企业做出错误的投资决策。以净现值为代表的传统决策方法对于不确定性较高的项目的投资决策缺乏科学性、合理性以及有效性。

（2）能源项目投资隐藏着多种期权性质，这些期权并非相互独立、互无关联而是相互影响、相互作用，不同期权之间构成了复合期权。在运用实物期权理论进行能源项目投资决策分析时，关键在于发现和挖掘出项目中所隐藏的期权，只有正确判断其隐含的期权性质，才能对项目投资决策做出正确的评估。

（3）实物期权的理论研究已逐渐趋于成熟，其运用范围也逐渐得到扩大，一些学者将实物期权的思想方法运用到投资决策、自然资源价值评估、无形资产评估、企业并购、股票定价等方面。

总之，实物期权的柔性操作策略所具有的价值，正逐渐被学者和投资者所重视、研究和应用，相信实物期权方法在投资决策、价值评估、资产定价等方面将发挥越来越重要的作用。

参考文献：

[1]Arrow K J， Fisher A C. Environmental preservation， uncertainty， and irreversibility[J]. The Quarterly Journal of Economics， 1974： 312-319.

[2]Myers S C. Determinants of corporate borrowing[J]. Journal of financial economics，1977， 5（2）： 147-175.

[3]张维，安瑛晖. 期权定价理论在企业项目投资估价中的应用[J]. 石家庄经济学院学报，2001（3）：247-252.

[4]Tourinho O A F. The valuation of reserves of natural resources： an option pricing approach[D]. University of California， Berkeley， 1979.

[5]Brennan M J， Schwartz E S. Evaluating natural resource investments[J]. Journal of business， 1985： 135-157.

[6]Paddock J L， Siegel D R， Smith J L. Option valuation of claims on real assets： the case of offshore petroleum leases[J].The Quarterly Journal of Economics， 1988， 103（3）： 479-508.

[7]Frimpong S， Whiting J M. Derivative mine valuation： strategic investment decisions in competitive markets[J].Resources Policy， 1997， 23（4）： 163-171.

[8]Amram M， Kulatilaka N. 实物期权： 不确定性环境下的战略投资管理[M].北京：机械工业出版社， 2001.

[9]Dias M A G. Valuation of exploration and production assets： an overview of real options models[J].Journal of Petroleum Science and Engineering， 2004， 44（1）： 93-114.

[10]Cortazar G， Gravet M， Urzua J. The valuation of multidimensional American real options using the LSM simulation method[J]. Computers & Operations Research， 2008， 35（1）： 113-129.

[11]陈小悦，杨潜林.实物期权的分析与估值[J].系统工程理论方法应用，1998（3）：6-9.

[12]柳兴邦.油气勘探经济评价指标和评价方法初探[J].油气地质与采收率，2002（4）：89-91.

[13]张能福，蔡嗣经.应用实物期权定价理论的煤炭资源投资价值评估[J].煤炭学报，2002（3）：329-332.

[14]高世葵，董大忠.油气勘探经济评价的实物期权法与传统方法的综述分析与比较研究[J].中国矿业，2004（1）：28-32.

[15]张磊，胡城翠.煤炭资源实物期权价值计量[J].煤炭经济研究，2007（10）：37-40.

[16]黄生权，陈晓红.基于实物期权的矿业投资最佳时机决策模型[J].系统工程，2006（4）：65-67.

[17]王晓丽.实物期权定价方法在企业并购中的应用[M].武汉：武汉大学出版社，2010：3.

[18]李松青.矿业权价值评估DCF法与实物期权法比较研究[J].矿业研究与开发，2009（3）：96-98.

[19]张雪梅，戴桂锋.基于实物期权的矿业投资价值评估[J].财会月刊，2013（4）：76-78.