海底矿产资源开发技术经济评价模型研究

刘　畅，李　艳，张　亮，李传良

(1.中南大学商学院，湖南 长沙 410083；2.中南大学机电工程学院，湖南 长沙 410083；3.长沙矿冶研究院有限责任公司 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室，湖南 长沙 410012)



海底矿产资源开发技术经济评价模型研究

刘畅1，李艳2，3，张亮2，李传良2

(1.中南大学商学院，湖南 长沙 410083；2.中南大学机电工程学院，湖南 长沙 410083；3.长沙矿冶研究院有限责任公司 深海矿产资源开发利用技术国家重点实验室，湖南 长沙 410012)

海底矿产资源技术经济评价研究是当前我国国际海底资源开发工作中必不可少的重要内容。本文针对海底矿产资源及其开发利用技术现状，基于折现现金流量法，建立了适合我国的海底矿产资源开发技术经济评价模型。并利用该评价模型针对具体项目进行了实例评价分析，结果表明海底矿产资源开发项目具有投资大、收益高、高回报率的特点。进一步的敏感性分析表明：对经济效益影响最大的因素依次为矿石产量、矿石品位和金属价格。

海底矿产资源；技术经济评价；折现现金流量法；敏感性分析

海底矿产资源主要包括多金属结核、富钴结壳和多金属硫化物，由于其富含多种金属，开发价值极高，被认为是21世纪陆地金属矿产资源最具潜力的可接替资源，已经成为各国发展的重要战略目标[1]。根据国际海底管理局的勘探规章和我国有关资源勘探的法规，资源的调查评价必须以相应的采矿方法及技术经济可行性为依据。在海底矿产资源开发之前，根据地质勘探成果、现有开发技术和市场环境进行经济评价可以预估该资源开发利用项目未来的经济价值，并能分析影响其经济价值的主要因素和风险，为资源开发项目工作的开展提供科学的参考依据。

1　国内外海底矿产经济评价现状

20世纪七、八十年代，随着国际海底多金属结核的开发研究，美国麻省理工学院(MIT)[2]、德州农工大学(Texas A&M)[3]等机构及学者在多金属结核开发技术经济分析方面开展了大量的研究，并提出了典型的评价模型。在这些模型中主要进行了成本分析和财务分析。在日本政府支持下，日本学者yamazaki[4]分别建立了多金属结核、富钴结壳、多金属硫化物资源开发的技术经济评价模型，多年来一直跟踪分析和比较，对日本政府近年来对海洋资源开发政策的制定起了较大的影响。鹦鹉螺矿业[5]、海王星矿业在其西南太平洋的多金属硫化物勘探活动中亦针对开发进展的各个阶段开展了不同程度的技术经济分析。

我国学者对海底矿产资源进行了一些地质储量评价工作[6-9]，但对于技术经济评价研究工作开展甚少，没有规范的模型和分析评价方法，更谈不上对勘查和开发技术研究工作有任何指导作用。技术经济评价研究是当前我国国际海底资源开发工作中需要加强的一个重要内容，对未来我国在国际海底就同一资源申请多块矿区而言，科学规范的技术经济评价结果是国家主管部门决策时要求提供的基本依据。

2　海底矿产技术经济评价因素

2.1矿床地质因素

地质因素是矿床最基本的自然性因素，主要包括矿床规模、矿体形态、矿石品质。在经济评价中矿床地质因素主要量化为储量和矿石品位等。

2.2地理环境因素

地理环境因素也是矿床开发利用的重要自然因素，其中地理因素包括位置、气候和地形等因素，决定了矿床开发利用活动的交通运输条件、能源来源条件以及生产活动条件。环境因素主要是指矿床未来开发活动对矿床周边生态环境所造成的影响和破坏，受人类环保意识和生态保护意识的增强、在矿床开发活动中产生的生态环境问题也越来越受到人们的重视和关注，目前西方国家的环境评估已经成为矿床开发利用可行性报告一个核心因素，而且其评估过程通常需要几年甚至上十年，所以说环境地理因素也是严重制约矿床开发利用经济价值的越来越重要的一个因素。在经济评价中地理环境因素主要可以量化为运输距离、废水废物处理系统设备投资等。

2.3开发技术因素

开发技术因素是人类能开发利用矿床资源的前提因素，是在矿床地质条件的基础上，以现有科学技术水平为参照，分析得到的生产技术指标。由于科学技术和工程技术发展迅速，矿床开发技术因素也是一个随时间动态变化的因素。在经济评价中开发技术因素主要量化为矿床生产规模、采矿回收率、矿石贫化率和选矿回收率等。

2.4社会经济因素

社会经济因素是矿床开发利用的基本外部因素，主要包括资源的供求状况和可替代性、国家政策、市场价格、税收法律政策、资金筹集政策等。社会经济因素不仅决定了矿床有无开发利用的需要，也对矿床开发利用经济价值的大小有很大的影响。在经济评价中社会经济因素主要可以量化为市场价格、利率、社会折现率、投资、成本和税费等。

总之，海底矿产资源开发利用的经济价值是由多方面的因素影响。在这些因素中，矿床地质因素和地理环境因素是自然要素，和现有技术水平共同决定了资源开发技术，开发技术因素决定了现阶段资源开发的可行性，并和社会经济因素一起共同决定了资源开发利用的社会经济效益，这四者之间相互影响制约，所以在经济评价过程中需要全面多角度的考虑分析和预测，并在经济评价模型中量化为相应的变量指标。

3　海底矿产技术经济评价指标

本文遵循宏观分析和微观分析相结合、动态指标和静态指标相结合、定性指标和定量指标相互补充的原则，将经济评价指标体系分为两个层次，如图1所示。并针对三个微观经济评价指标即财务内部收益率、财务净现值和动态投资回收期建立了相应的评价指标数学模型，评价宏观层面给国家带来的税费收入，分析地质、技术、市场等各风险因素对评价指标期望值的影响。

图1　矿产资源经济评价指标

4　海底矿产技术经济评价模型

本文基于折现现金流量法，建立了适合我国的海底矿产资源开发技术经济评价模型。折现现金流量法 (DCF)[10]是将项目在计算期内未来产生的现金流折现，折算为当前价值的一种方法。DCF法计算财务净现值的公式，见式(1)。

(1)

式中：NPV为财务净现值；CIt为第t年的现金流入；COt为第t年的现金流出；n为项目寿命年限；i0为基准折现率。

从式(1)中可以看出通过折现现金流量法模型进行矿产资源经济评价的核心问题是模型中现金流入量和现金流出量的计算问题。在中国矿业权评估准则[11]中规定现金流入项目包括：销售收入、回收固定资产残(余)值、回收流动资金；现金流出项目包括：地质勘查投资、固定资产投资、无形资产投资、其他资产投资、流动资金、经营成本、销售税金及附加、企业所得税。这些参数的统计计算方法可以参考矿业权评估参数确定指导意见[12]的相关规定。基于DCF模型的经济评价流程见图2。

图2　基于DCF模型的经济评价流程

5　评价模型在具体实例中的应用

目前我国位于西南印度洋的多金属硫化物勘探矿区由于缺乏相应的地质数据报告和项目报告，无法进行经济评价，故本文以鹦鹉螺矿业的Solwara1矿的地质数据和项目报告[5]为参考，并结合目前我国政策法规的实际情况，用DCF模型进行经济评价，并开展敏感性分析。

5.1Solwara项目简介

Solwara1矿床位于太平洋西南部俾斯麦海域巴布亚新几内亚的专属经济区内，距离最近的海岸约30km。Solwara1矿床位于Su北部火山中心西北侧小山脊上，深度为1500～1660m，开采系统设计水深为2500m。矿床顶部有富含硫化物的矿囱，高度达 15m。目前部分矿囱仍然处于活跃状态，且喷出富含多金属硫化物的热液液体。

5.2基础参数选取估算

5.2.1生产规模和产品方案

Solwara1开采项目分为两个阶段：3年基建期和10年开采期，年开采量180万t。产品方案为精矿销售方式，精矿中伴生金、银，且精矿中含金、银均单独计价。

5.2.2投资估算

固定资产投资包括采矿、运输、选矿三部分，在建设期三年按50%、30%、20%分别投入，并按70%的贷款和6%的利率计算建设期利息，且将建设期利息并入到固定资产原值中。本文在鹦鹉螺报告基础之上依据中国的基本情况进行修改，并参照日本学者yamazaki的评估报告做出本研究的初步评估，固定资产投资估算见表1。此外，无形资产投资为15.5百万美元，地质勘查投资为20.4百万美元，流动资金取固定资产投资的20%为101百万美元，总投资为680.2百万美元。

表1　固定资产投资估算表

5.2.3成本估算

参考鹦鹉螺报告将生产成本分为采矿、运输、选矿三部分，见表2。此外，矿床资源补偿费率取2%，安全费取8元/t原矿石，计算折旧费时假设房屋建筑折旧年限为30年，残值为5%计算得到房屋建设折旧率为3.17%，机械设备折旧年限为10年 ，残值为5%计算得到机械设备折旧率为7.31%，借款利率取6%，估算得到生产期第一年总成本为260.6百万美元/a，见表3，后面生产期总成本因利息支出的减少而少许减少。

5.2.4收入估算

金属价格参考伦敦金属交易所(LME)最近5年的市场价格。因没有精矿品位数据，本模型保守假设精矿计价系数为0.6，计算得到年销售收入为575.4百万美元，估算结果见表4。

表3　总成本费用

表4　销售收入估算表

5.2.5税金估算

资源税单位税额取7元/t原矿石，增值税率为17%，所得税率为25%，估算得到正常生产年份资源税为2.0百万美元/a，增值税为71.0百万美元，每年的所得税因增值税抵扣和利息支出变化在59.7百万～76.9百万美元之间。

5.3矿床财务评价

我国经济部门规定的社会贴现率为12%，考虑到深海采矿项目相比传统陆地采矿具有较高的风险，在选取折现率时本文考虑较高的风险报酬率，暂取15%。根据估算的基础数据用DCF法分析得到项目的财务净现值为320.06百万美元，税后内部收益率为26.1%，税后动态投资回收期为4.57年。表5给出了不同折现率下的净现值计算结果。

5.4敏感性分析

本项目的敏感性因素主要包括地质因素中的矿石品位，技术因素中的年矿石产量、采矿回采率、矿石贫化率和选矿回收率，经济因素中的投资、成本、税费和金属价格，其中经济因素中投资和成本又与采运选各子部分有关。从销售收入的计算公式可以分析发现技术因素中的年矿石产量、采矿回采率、矿石贫化率对评价指标的敏感性影响是相同的，矿石中每种金属的价格、品位和选矿回收率对对评价指标的敏感性影响也是相同的。分析结果显示三个评价指标的敏感性变化具有一致性，其中对内部收益率的影响结果见图3。

表5　不同折现率下的净现值

图3　内部收益率敏感性分析

各因素对评价指标的影响程度进行排序如表6所示，可以看出技术因素中的年矿石产量对评价指标的影响最大，其次是地质因素中的矿石品位和经济因素中的金属价格。因此在该项目的开展过程中，首先要重点评估项目开发的技术因素，确保项目开发方案能达到预期的年生产能力，其次要通过大量详细的地质勘探采样数据来确定地质因素中的矿石品位以及通过对金属市场尤其是铜和金的分析来预估未来金属价格的走向。

表6　敏感性因素敏感度排序表

6　结　论

本文基于我国现有的矿床技术经济评价理论、建设项目经济评价方法与参数和矿业权评估理论，在折现现金流量法的基础上建立了深海矿产资源开发项目经济评价模型，并针对具体的深海矿产资源开发项目进行了实例评价分析，评价结果显示，深海矿产资源开发项目具有投资大、收益高、高回报率的特点。同时进一步的敏感性分析表明：对经济效益影响最大的因素依次为矿石产量、矿石品位和金属价格。本文经济评价模型的建立为我国深海矿产资源技术经济评价提供了初步的分析平台，可为国家主管部门决策提供基本数据支持。后续

将进一步追踪和分析国际深海矿产资源勘探开发活动进展及国际海底管理局矿产资源开发规章制定情况，进一步修改和完善技术经济评价模型。

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Study on technical and economic evaluation model of seabed mineral resources exploitation

LIU Chang1，LI Yan2，3，ZHANG Liang2，LI Chuan-liang2

(1.Business School，Central South University，Changsha 410083，China；2.College of Mechanical and Electrical Engineering，Central South University，Changsha 410083，China；3.State Key Laboratory of Exploitation and Utilization of Deep Sea Mineral Resources，Changsha 410012，China)

The technical and economic evaluation of seabed mineral resources is an important part for exploitation of seabed mineral resources in China.Considering the present seabed mineral resources exploitation and utilization technology，in this paper a technical and economic evaluation model of seabed mineral resources exploitation is established based on discounted cash flow method.An example of the evaluation is given，the results show that the seabed mineral resources exploitation project has the characteristics of large investment，high income and high rate of return.Sensitivity analysis shows that the major impact factors on the economic benefit are as follows：annual mine output，ore grade and ore price.

seabed mineral resource；technical and economic evaluation；discounted cash flow method；sensitivity analysis

2015-12-09

国际海域资源调查与开发“十二五”重大项目资助 (编号：DY125-11-R-01) ；国家社科基金重大项目资助(编号：12&ZD210)；湖南省社科基金重点项目资助(编号：13ZDB57)

刘畅(1986- )，女，湖南长沙人，博士生，主要研究方向为资源开发技术经济评价。

李艳(1975- )，女，湖南永州人，副教授，博士，主要研究方向为机电液系统控制理论与技术、深海作业装备设计与控制、资源开发技术经济评价。E-mail：lylsjhome@163.com。

F407.1；F224.0

A

1004-4051(2016)08-069-05