基于多階段復(fù)合實(shí)物期權(quán)的頁(yè)巖氣投資決策研究

蘇素+黃莉華

摘要： 本文首先對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的投資特征進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其具有以下幾個(gè)特點(diǎn)：①投資不可逆性。②價(jià)值不確定性。③投資時(shí)機(jī)選擇的具有靈活性。④多階段性。然后，結(jié)合復(fù)合實(shí)物期權(quán)理論以及頁(yè)巖氣投資市場(chǎng)的現(xiàn)實(shí)狀況，建立了考慮變波動(dòng)率的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)投資決策模型，并闡述了該模型在頁(yè)巖氣項(xiàng)目投資決策運(yùn)用的基本思路及其意義。

Abstract： This paper first analyzes the investment characteristics of shale gas exploration and development projects， finding the following characteristics： irreversibility of investment； value uncertainty； flexibility of the investment timing choice； multi-stage. Then， combined with compound real option theory and the actual situation of shale gas investment market， it establishes shale gas exploration and development investment decision model in consideration of variable volatility， and expounds the basic ideas and significance of the use of this model in shale gas project investment and decision making.

關(guān)鍵詞： 頁(yè)巖氣；復(fù)合實(shí)物期權(quán)；多階段；變波動(dòng)率；投資決策

Key words： shale gas；compound real option；multi-stage；variable volatility；investment decision

中圖分類(lèi)號(hào)：F426 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）20-0241-02

0 引言

能源作為人類(lèi)社會(huì)生存發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，攸關(guān)國(guó)計(jì)民生和國(guó)家戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)力。為改變我國(guó)能源行業(yè)粗放式發(fā)展現(xiàn)狀，促進(jìn)我國(guó)能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)，《能源“十三五”規(guī)劃》提出把發(fā)展清潔低碳能源作為調(diào)整能源結(jié)構(gòu)的主攻方向。頁(yè)巖氣因其清潔、高效、資源豐富等特征，獲得很多發(fā)展機(jī)遇。但新形式下，頁(yè)巖氣勘探勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目同時(shí)也面臨諸多挑戰(zhàn)。首先，中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)目前仍然處于起步階段。雖然中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目已完成多批次的先導(dǎo)性試驗(yàn)和陸上頁(yè)巖氣資源潛力初步評(píng)價(jià)，但相較于國(guó)外先進(jìn)的頁(yè)巖氣勘探技術(shù)，中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)技術(shù)仍然比較落后。其次，中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的非技術(shù)成本較高。中國(guó)頁(yè)巖氣資源多位于交通不便、地形復(fù)雜的山區(qū)和沙漠等環(huán)境惡劣地區(qū)，使得項(xiàng)目開(kāi)發(fā)難度變大，非技術(shù)成本增加。因此，如何建立一個(gè)科學(xué)有效的投資評(píng)價(jià)機(jī)制對(duì)于頁(yè)巖氣的遠(yuǎn)期發(fā)展有著重要的意義。

1 文獻(xiàn)綜述

國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)頁(yè)巖氣的研究主要涉及四個(gè)方面——勘探開(kāi)發(fā)特征分析、開(kāi)采成本分析、投資決策模型分析及投資評(píng)價(jià)分析。王書(shū)彥等[1-3]運(yùn)用SWOT量化分析等方法對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)基本特征的梳理，討論了各決策點(diǎn)需解決的關(guān)鍵問(wèn)題，以期降低勘探?jīng)Q策風(fēng)險(xiǎn)，提高成功率。凌春華等[4-5]分析了傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法——凈現(xiàn)值法在油氣勘探項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)中應(yīng)用的局限性，探討了新的經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法——實(shí)物期權(quán)法及其適用性。李志學(xué)等[6-7]對(duì)石油開(kāi)發(fā)期權(quán)應(yīng)用B-S模型的假設(shè)條件進(jìn)行了分析，經(jīng)驗(yàn)證石油價(jià)格遵循對(duì)數(shù)正態(tài)分布的假設(shè)，即石油開(kāi)發(fā)實(shí)物期權(quán)符合幾何布朗運(yùn)動(dòng)的假設(shè)前提。吳艷婷等[8]基于頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)的特殊性，討論了頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法及各類(lèi)評(píng)價(jià)指標(biāo)，確定了頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)參數(shù)，建立了頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)數(shù)學(xué)模型，并指出不確定性分析對(duì)頁(yè)巖氣經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的必要性。龐敏等[9]利用貝葉斯理論，對(duì)頁(yè)巖氣賦存量的先驗(yàn)概率進(jìn)行了修正，以提高決策的準(zhǔn)確性，降低投資風(fēng)險(xiǎn)。王婷等[10-12]結(jié)合實(shí)物期權(quán)理論，構(gòu)建了基于實(shí)物期權(quán)的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)投資決策模型。通過(guò)以上文獻(xiàn)綜述發(fā)現(xiàn)，頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目的投資決策采用實(shí)物期權(quán)法的學(xué)者比較少，采用復(fù)合實(shí)物期權(quán)的則更少，即使運(yùn)用也采用的是二叉樹(shù)這種原理簡(jiǎn)單但是運(yùn)用復(fù)雜的方法。本文以頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目投資決策中實(shí)物期權(quán)具有多階段復(fù)合性這一特性為切入點(diǎn)，結(jié)合頁(yè)巖氣投資市場(chǎng)的現(xiàn)實(shí)狀況，借鑒徐舒等[13]建立的運(yùn)用于醫(yī)學(xué)投資的多階段復(fù)合期權(quán)模型原理，引入變動(dòng)波動(dòng)率，建立了更加貼近頁(yè)巖氣投資項(xiàng)目實(shí)際的投資決策模型。

2 中國(guó)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)投資決策基本特征

頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目投資決策的特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：①不可逆性。頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目一旦開(kāi)始投資，其初始成本大多為沉沒(méi)成本，不可回收。②價(jià)值不確定性。國(guó)內(nèi)外頁(yè)巖氣投資決策環(huán)境不斷變化，使得頁(yè)巖氣項(xiàng)目預(yù)計(jì)可獲得的凈現(xiàn)值是不確定的。③投資時(shí)機(jī)選擇具有靈活性。投資期間內(nèi)，由于獲得信息的增加使得管理層針對(duì)投資時(shí)機(jī)有更靈活的選擇性。④多階段性。頁(yè)巖氣項(xiàng)目的投資決策是一個(gè)依時(shí)序的商業(yè)決策過(guò)程，一個(gè)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目大致可劃分為勘探階段、開(kāi)發(fā)階段、先導(dǎo)試驗(yàn)階段、產(chǎn)能建設(shè)和生產(chǎn)階段等4個(gè)階段，每一個(gè)階段隱含了投資者的一種選擇權(quán)，即每一階段都有一個(gè)期權(quán)[1]。

3 頁(yè)巖氣多階段復(fù)合實(shí)物期權(quán)決策模型

考慮多階段頁(yè)巖氣投資項(xiàng)目總價(jià)值可由以下方程式進(jìn)行計(jì)算：項(xiàng)目總價(jià)值V=項(xiàng)目?jī)?nèi)在價(jià)值V0+項(xiàng)目實(shí)物期權(quán)價(jià)值C，即V=V0+C。若項(xiàng)目總價(jià)值V>0，則投資該頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目；否則，放棄該項(xiàng)目。

3.1 模型假設(shè) 通過(guò)對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目及其實(shí)物期權(quán)特征的梳理，針對(duì)頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目投資決策模型做出如下假設(shè)：①將頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中各階段存在的實(shí)物期權(quán)都看做是一個(gè)歐式看漲期權(quán)，且后續(xù)期權(quán)的實(shí)施以前期期權(quán)的執(zhí)行為前提條件。②頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目投資期間，無(wú)風(fēng)險(xiǎn)利率r是確定的常數(shù)。③頁(yè)巖氣勘探項(xiàng)目各階段初期都會(huì)進(jìn)行投資，且投資成本不變。④各階段實(shí)物期權(quán)產(chǎn)生的增量收益服從相似的隨機(jī)過(guò)程，但隨機(jī)過(guò)程的參數(shù)不同。

3.2 頁(yè)巖氣項(xiàng)目實(shí)物期權(quán)定價(jià)模型 傳統(tǒng)的復(fù)合實(shí)物期權(quán)模型認(rèn)為各階段的波動(dòng)率都是相同的，但現(xiàn)實(shí)是各階段的波動(dòng)率是不相同的。頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目各階段的目標(biāo)和任務(wù)都不同，故波動(dòng)率不同。因此，為使模型更具有適應(yīng)性，需要在原有模型的基礎(chǔ)上引進(jìn)變波動(dòng)率。

假定含有延遲期權(quán)項(xiàng)目的價(jià)值Vt遵循幾何布朗運(yùn)動(dòng)，則：dVt=？滋Vtdt+？滓iVtdWt（1）

其中，μ為價(jià)值瞬時(shí)期望漂移率；Vt為t時(shí)刻標(biāo)的資產(chǎn)價(jià)值；？滓i為價(jià)值增長(zhǎng)的瞬時(shí)標(biāo)準(zhǔn)差； Wt是標(biāo)準(zhǔn)布朗運(yùn)動(dòng)，dWt表示維納過(guò)程。

期權(quán)價(jià)格C滿足下列偏微分方程：

=rC-rVt-？滓V（2）

該微分方程在ti時(shí)刻滿足的邊界條件是：

Ci（Vi，ti）=max（0，Ci+1（Vi，ti）-Ii）（3）

其中V是非線性方程Ci+1（V，ti）=Ii 的解。

則在t=t1時(shí)，標(biāo)的資產(chǎn)的價(jià)格V可以表示為：

V=Ve（4）

引入格林函數(shù)G（z-z′，t′）=e，且

G（z-z′，t′）dz′=-edq=1

得到改進(jìn)的四階段變波動(dòng)率復(fù)合期權(quán)模型為：

C=h4V0N4（a1，a2，a3，a4，A4）-∑hiIieNi（b1，b2，…，bi；Ai）（5）

其中，bi=，ai=bi+？滓，（i=1，2，3，4）；

？滓（i=1，2，3，4）表示各階段的波動(dòng)率；

V是非線性方程Cl+1（V，tl）=I1（l=1，2，3）的解，V=I4；

？籽ij=（i

Nn（a1，…，an；An）是n維標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布函數(shù)，ti表示各階段的到期時(shí)間，Ii表示各階段的執(zhí)行價(jià)格；

hi=pi（i=1，2，3，4）

4 模型中參數(shù)估計(jì)

①各階段波動(dòng)率？滓i。關(guān)于各階段波動(dòng)率？滓i的計(jì)算我們參考了Arnold， T. and R. Shockley[14，15]的方法，具體計(jì)算公式如下：pi=N（）

其中pi為第i階段成功的概率，V0為標(biāo)的資產(chǎn)的貼現(xiàn)值，Zi為第i階段假設(shè)的項(xiàng)目?jī)r(jià)值，ti為第i階段所花費(fèi)的時(shí)間，r為無(wú)風(fēng)險(xiǎn)利率。

②各階段成功概率pi。本文采用泊松分布法來(lái)確定各階段成功的概率值。假設(shè)用？鬃t來(lái)表示頁(yè)巖氣投資勘探開(kāi)發(fā)項(xiàng)目在該階段成功的可能性，則有：

？鬃t=1 p=e-？姿t（技術(shù)失敗不發(fā)生）0 p=1-e-？姿t（技術(shù)失發(fā)生）

其中，t表示到期時(shí)間，λ表示跳的強(qiáng)度，p表示該階段投資成功的概率。

③無(wú)風(fēng)險(xiǎn)利率r。無(wú)風(fēng)險(xiǎn)利率是對(duì)機(jī)會(huì)成本的補(bǔ)償，也就是對(duì)無(wú)信用風(fēng)險(xiǎn)和市場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)的資產(chǎn)的投資。一般情況下，使用即期的長(zhǎng)期國(guó)債利率替代。

5 結(jié)論

將復(fù)合實(shí)物期權(quán)模型引入到頁(yè)巖氣投資項(xiàng)目的評(píng)估并不是對(duì)傳統(tǒng)現(xiàn)金流法的否定，而是對(duì)傳統(tǒng)方法的延伸，以提高投資決策的科學(xué)性和準(zhǔn)確性，為油氣公司在條件不確定的情況下做出理性的決策奠定基礎(chǔ)。運(yùn)用復(fù)合實(shí)物期權(quán)方法對(duì)頁(yè)巖氣探勘開(kāi)發(fā)投資項(xiàng)目進(jìn)行評(píng)估，能夠確定出隱藏在戰(zhàn)略投資中的管理價(jià)值，解決了頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中的不確定性等問(wèn)題，提高了投資決策的科學(xué)性。同時(shí)，考慮到頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)的階段性特征，即勘探開(kāi)發(fā)階段不同，目標(biāo)和任務(wù)不同，使得各階段風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值不同，因此將變波動(dòng)率引入到復(fù)合實(shí)物期權(quán)模型中更接近項(xiàng)目投資實(shí)際，提高了投資決策的準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn)：

[1]王書(shū)彥，李瑞，王世謙.頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)基本特征與程序[J].天然氣工業(yè)，2015，35（6）：124-130.

[2]李宏勛，張楊威.全球頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀及我國(guó)頁(yè)巖氣產(chǎn)業(yè)發(fā)展對(duì)策[J].中外能源，2015，20（5）：22-28.

[3]董大忠，等.中國(guó)頁(yè)巖氣發(fā)展戰(zhàn)略對(duì)策建議[J].天然氣工業(yè)，2016，27（3）：397-406.

[4]黎斌林，單勝召.應(yīng)用修正后的折現(xiàn)金流法對(duì)礦業(yè)權(quán)價(jià)值的評(píng)估[J].中國(guó)人口·資源與環(huán)境，2013，23（11）：400-403.

[5]凌春華，楊克.油氣勘探經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)新方法的研究——實(shí)物期權(quán)法[J].中國(guó)軟科學(xué)，2003（7）：138-141.

[6]李志學(xué)，胡娟.油氣開(kāi)發(fā)的實(shí)物期權(quán)特征及應(yīng)用B-S模型的條件檢驗(yàn)[J].統(tǒng)計(jì)與信息論壇，2008，27（3）：60-64.

[7]劉冰，胡娟.B-S模型的擴(kuò)展及其在石油開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用[J].統(tǒng)計(jì)與信息論壇，2008，23（4）：81-83.

[8]吳艷婷，鐘敏，游聲剛，等.頁(yè)巖氣投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方法[J].開(kāi)發(fā)研究，2015（6）：67-71.

[9]龐敏，吳欣桐，梁琳.基于貝葉斯概率的頁(yè)巖氣開(kāi)發(fā)投資決策研究[J]. 統(tǒng)計(jì)與決策，2014（19）：63-65.

[10]王婷，劉清志.基于實(shí)物期權(quán)的非常規(guī)油氣資源開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系研究[D].山東：中國(guó)石油大學(xué)（華東），2013：1-57.

[11]熊永生，王玲.實(shí)物期權(quán)在頁(yè)巖氣項(xiàng)目投資決策中的應(yīng)用研究[D].北京：中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京），2014：1-51.

[12]楊榮勤，孫金鳳，關(guān)凱.基于實(shí)物期權(quán)的頁(yè)巖氣勘探開(kāi)發(fā)投資決策研究[J].河南科學(xué)，2015，33（4）：597-600.

[13]駱樺，徐舒.多階段復(fù)合期權(quán)模型在新藥研發(fā)中的應(yīng)用研究[J].浙江理工大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2014，31（5）：539-545.

[14]Arnold， T. and R. Shockley . Value Creation at Anheuser-Busch：a Real Options Example[J]. Journal of Applied Corporate Finance，2001，14（2）：52-61.

[15]Shockley， R. An Applied Course in Real Options Valuation[M]. Thomson South-Western，2007：523.