沼氣發電效益評估 - 黃承祖 副教授

沼氣發電效益評估 - 黃承祖 副教授

1. 國立中央大學 企業管理學系 黃承祖 沼氣發電效益評估 畜牧場實場分析 2020/11/17 1 【潔能講堂】臺灣能！潔能系列講座
2. 一、效益評估方法 • 厭氧優化 • 沼氣發電 二、七家沼氣發電實場案例
3. 效益評估方法 ▲ 常用評估方法 ▲ 估算折現率
4. 為何需要推廣沼氣發電 4 ➢若2025年台灣將所有核電廠除 役，勢必需要依賴綠能發電 資料來源：台灣電力公司網站數據 ➢ 透過尋找替代能源、提昇發電效率、節 約能源、產業結構調整和電業自由化， 來達到讓台灣在2025年不必依賴核能發 電的計畫。 ➢ 若台灣在2025年不必依賴核能發電，核 二與核三廠可以按時除役，核四廠也可 以不必商轉。 ➢ 行政院環保署積極推動永續物料管理 概念，著手推動物料生命週期管理， 達到循環再利用跟能源再造的功用。 ➢ 沼氣發電可以達成循環型農業目標， 解決畜牧場廢棄物及廢水處理問題。 安全用電: 2025非核家園 環保用電: 循環經濟
5. 為何需要沼氣發電效益評估 5 ➢尋找能達到永續經營的模式 • 曾推動養豬政策調整方案: 717 家使用小型沼氣發電機， 僅剩2 戶使用中! (中央社100年4月16日) • 無法長期依靠政府補助! • 須建立一套自行運轉的營運模式! ➢創造台灣及畜豬農雙贏!!
6. －$ 400 $ 120 $ 105 $100 $90 $80 |__________|__________|__________|__________|___________| 2020底 2021底 2022底 2023底 2024底 2025底 6 這樣的投資計劃值得做嗎? 未來現金流量：以工研院中分院、行政院農業委員會沼氣發電 推動計畫辦公室，進行畜牧場實場訪查所取得之實際數據，作 為推估資料。
7. 常用評估方法 • 淨現值(NPV)或現金流量折現法(DCF) 未來現金流量的現值減去投資成本的現值。 NPV＝ 未來現金流量的總現值＋期初投資 • 內部報酬率(IRR) 讓淨現值等於零的折現率 • 回收期間(Payback Period) 需要多久時間此專案才能回收期初投資？ 回收期間＝回收期初成本的年數 7 7 決策方法 決策準則 淨現值(NPV) 若NPV>0，則具經濟效益， 應接受該投資計畫 內部報酬率 (IRR) 若內部報酬率(IRR)高於資金 成本，則具經濟效益，應接 受該投資計畫 回收期間(PB) 回收期間短較佳，由投資者 自行設定希望的回收年數為 門檻，若回收期間低於門檻， 認為具經濟效益，應接受該 投資計畫
8. 1. 回收期間法 Payback Period Method • 需要多久時間才能回收此專案的期初投資成本？ • 回收期間＝回收期初成本的年數 • 最小接受準則 & 排序準則： 管理上的認定 • 缺點 ▫ 忽略貨幣的時間價值 ▫ 忽略回收期間後的現金流量 ▫ 對長期專案有偏誤 ▫ 需要武斷的接受準則 ▫ 接受一個依回收期間法衡量的專案不一定有正的淨現 值 • 優點 容易瞭解 回收期間法強調資金變現(流動)性
9. 碧灣公司擴廠計畫回收期間 (4年多) 計算例子 年度 每年現金流入量 累積現金流量 0 $(30,000,000) $(30,000,000) 1 6,500,000 (23,500,000) 2 6,500,000 (17,000,000) 3 6,500,000 (10,500,000) 4 6,500,000 (4,000,000) 5 6,500,000 2,500,000 6 6,500,000 9,000,000
10. 貨幣(金錢)的時間價值 • 今天持有的1塊錢比未來持有的1塊錢來得更有 價值 • 為什麼？  今天的1塊錢更有價值的原因：  可用來投資使之賺得更多  可立刻就將貨幣拿來運用  不會需顧慮到拿不到現金的問題 10
11. 【莊子‧齊物論】 • 狙公賦芧， 曰：『朝三而暮四。』眾狙皆怒。 曰：『然則朝四而暮三。』眾狙皆悅。 名實未虧而喜怒為用，亦因是也。 • 養猴人給猴子分橡子，說：「早上分給三顆，晚上分給四 顆」。猴子們聽了非常憤怒。養猴人便改口說：「那麼就早 上四顆晚上三顆吧。」猴子們聽了都高興起來。名義和實際 都沒有虧損，喜與怒卻各為所用而有了變化，也就是因為這 樣的道理。 11 其實~~猴子考量了 時間價值!!!
12. 12 現值與終值 • 甚麼是現值（present value）呢？假設長今 計畫1年後出國習醫，1年後須支付學費103 萬元，若她今天將積蓄存入銀行，利率為 3%，則今天應存入的金額100萬元，就是 103萬元之現值，也就是說1年後的103萬元， 其現在的價值為100萬元。
13. 13 從相反的角度來看，103萬元乃是 100萬元未來1年後的價值，稱為終 值（future value）， ) 3 1 ( 103 100 % + = 萬 萬
14. 14 終值 = 現值 ×（1 + 市場利率 ） 年數 年數 市場利率） （ 終值 現值 + = 1 3年後才有1.15萬新臺幣進帳和今天就能獲取1.15萬元， 當然是不一樣的。對於未來的現金流入或是流出，算 成現值，要打個折扣，稱為折現（discounting）。
15. 利率的基本觀念 • 利率有三個成份： - 實質無風險利率 - 預期物價上漲率 - 風險補貼 [如果投資人是風險規避 (Risk Averse)型] 實質無風險利率 預期物價上漲率 風險補貼 15 15
16. 錯誤使用指標的案例 當手機響起 . . . 保本型的投資工具，真的能夠為你保本嗎？ • 今天你投資 NT$100, 我保證六年後給你NT$105, 外加紅利 . . . • 心動吧? 16 16
17. 別忘記「金錢的時間價值」 以利率2%, 我大可以今天拿 NT$ 93.24 去存銀行 六年後穩拿到 NT$105, 然後拿NT$ 6.76去存款或是 買 選擇權, 如果股市好, 我可 以發給自己紅利, 還可以免手續費 17 17
18. 淨現值（NPV）＝ 未來現金流量的總現值－期初投資成本 • 最小接受準則：若NPV＞0則接受。估計淨現值： 1. 估計未來的現金流量：多少？何時？ 2. 估計折現率 3. 估計期初成本 • 排序準則：選擇淨現值最高的互斥專案 2.淨現值 The Net Present Value (NPV) Rule
19. 碧灣公司擴廠計畫淨現值NPV (< 0) ~ 壞方案計算例子 年度 淨現金流量 折現因數 折現值 0 $ (30,000,000) 1 $ (30,000,000) 1 6,500,000 0.909091 $5,909,091 2 6,500,000 0.826446 $5,371,901 3 6,500,000 0.751315 $4,883,546 4 6,500,000 0.683013 $4,439,587 5 6,500,000 0.620921 $4,035,989 6 6,500,000 0.564474 $3,669,081 淨現值 NPV -$1,690,805
20. 折現回收期間法 • 考慮貨幣的時間價值，要多久此專案期初 投資才能回收？ • 決策法則：將現金流量折現，如可於特定 時間內回收，則接受此專案 年度 0 1 2 3 4 5 6 現金流量 $(770) $125 $190 $255 $270 $235 $225 折現因數 1.00 0.89 0.79 0.71 0.63 0.56 0.50 折現值 $(770) $111 $151 $180 $170 $132 $112 累計值 $(770) $(659) $(508) $(328) $(157) $(26) $87 碧湖公司K專案折現回收期間計算例 (10%)
21. 3. 內部報酬率法(IRR) • 內部報酬率：使淨現值等於零的折現率 • 最小接受準則 ~ 假如內部報酬率超過必要報酬率則接受 • 排序準則 ~ 選擇較高的內部報酬率 • 再投資假設 ~所有未來現金流量都假設以內部報酬率再投 資 » 缺點： ▪ 無法區分投資與籌資 ▪ 內部報酬率也許不存在，或有多個內部報酬率 ▪ 互斥的專案會出問題 » 優點：易瞭解與溝通
22. 考慮以下專案： IRR= ? 此專案的內部報酬為 19.44% 0 1 2 3 $50 $100 $150 -$200  NPV = 0 = −200 + $50 (1+ IRR) + $100 (1+ IRR)2 + $150 (1+ IRR)3 If we graph NPV versus the discount rate, we can see the IRR as the x-axis intercept. ($100.00) ($50.00) $0.00 $50.00 $100.00 $150.00 -1% 9% 19% 29% 39% Discount rate NPV 0% $100.00 4% $73.88 8% $51.11 12% $31.13 16% $13.52 20% ($2.08) 24% ($15.97) 28% ($28.38) 32% ($39.51) 36% ($49.54) 40% ($58.60) 44% ($66.82) IRR = 19.44% 淨現值是折現 率的函數。 圖中曲線橫越 橫軸 [也就是 當淨現值= 0] 時，折現率= 內部報酬率
23. 內部報酬率法的問題 ❑ 多重報酬率 ❑ 投資(IRR 大比較好)或 融資(IRR 小比較好) 互斥與獨立專案 » 互斥專案：只能接受一個專案 ▪ 先把所有的專案排序，然後選擇最好的專案 » 獨立專案：接受或是拒絕一個專案並不會影響另一個專案 的決策 ▪ 須超過最小接受準則 ❑ 規模問題 ❑ 時點的問題
24. 多重報酬率 此專案有兩個內部報酬率： 0 1 2 3 $200 $800 -$200 - $800 ($100.00) ($80.00) ($60.00) ($40.00) ($20.00) $0.00 $20.00 $40.00 $60.00 $80.00 -50% 0% 50% 100% 150% 200% 淨現值 折現率 100% = IRR2 0% = IRR1 我們該採用哪一 個內部報酬率？
25. • 依淨現值與內部報酬率法衡量專案，通常會做同樣決策 • 例外： ▫ 非傳統的現金流量— 投資=> 回收 =>投資=> 回收… 現金流量的符號改變超過一次 ▫ 互斥專案  期初投資大致上是不一樣的；現金流量時點大致上 是不一樣的 NPV versus IRR • 最小接受準則 ~ 若獲利能力指數PI＞ 1則接受 • 排序準則 ~ 選擇獲利能力指數PI最高的專案 The Profitability Index (PI;獲利能力指數) PI = Total PV of Future Cash Flows Initial Investent
26. 總結 怎樣評估現金流量 • 淨現值 ▫ 市場價值與成本的差額；若淨現值> 0 則接受 ▫ 沒有嚴重的問題 ▫ 較被喜好的決策準則 • 內部報酬率 ▫ 使淨現值為零的折現率 ▫ 若內部報酬>必要報酬 則接受 ▫ 有些決策與傳統現金流量的淨現值一樣 ▫ 內部報酬率較無法解釋非傳統的現金流量與互斥專案 • 回收期間 ▫ 直到回收期初投資的時間長度；特定時程回收則接受 ▫ 未考量貨幣時間價值，且未考量完全回收後還有多少報償
27. • 機會成本Opportunity costs do matter. Just because a project has a +NPV, that does not mean that it should also have automatic acceptance. Specifically, if another project with a higher NPV would have to be passed up, then we should not proceed. • 副作用Side effects like cannibalism自相殘殺 & erosion侵蝕 matter. – Erosion is a “bad” thing. If our new product causes existing customers to demand less of our current products, we need to recognize that. – If, however, synergies result 綜效that create increased demand of existing products, we also need to recognize that. • Taxes matter: we want incremental after-tax cash flows. 增加的現金流量 Incremental Cash Flows Cash Flows—Not Accounting Earnings
28. 折現率的估算 - CAPM 資本資產定價模型（Capital Asset Pricing Model，CAPM) • 由美國學者William Sharpe、John Lintner，以及Jan Mossin於1960年代相繼研究發展而出， 建立風險性資產的期望報酬與風險之關係。風險愈高則期望報酬率愈高，而未來現金流量的折 現值也就愈低。 • 折現率可分為無風險報酬率以及風險補貼兩部分，透過以下公式估算出折現率。 ( ) = + [( ) − ] 需另行估計! 無風險報酬率 如：國庫券 市場期望報酬率 如：台灣加權股價指數 個別資產與整體市場報酬關係
29. 畜牧場投資於沼氣發電並 非多元分散投資 使用同業上市櫃公司之值 做調整 CAPM為多元分散投資 本案不適用CAPM 1 2 3 畜牧場多非公開發行公司， 無股價報酬率資料 國內外未有純做沼氣發電之上市櫃 公司 個股價格與市場大盤指數 變動之相關性 =Cov(Ri , Rm ) / σm ²
30. CML 與 SML σ E(r) CML F CML(資本市場線) 持有不同比例的無風險資產和市場投 資組合情況下，總風險和期望報酬的 對應關係。 SML(證券市場線) 證券本身的系統性風險和期望報酬 之間的對應關係。 M E(r) SML 1 ➢ 畜牧場投資於沼氣發電並非多元分散投資，其面臨之風險應 為總風險(σ)而非系統性風險( )。
31. 結論 ➢ 可能受水質採樣影響，於期間內僅月英畜牧場、中央畜牧場之水汙費在厭氧 優化後下降，其餘竟水汙費提高，以致厭氧優化所有場皆不具經濟效益，須 待後續採樣結果再行試算。 ➢ 而沼氣發電部分正好相反，所有畜牧場之淨現值皆為正，均具經濟效益，因 政府的補貼措施，及躉售電價的設定，使各場均能獲利。依七家養豬場經驗， 售電收益直接影響經濟效益，其中月英畜牧場、呂貞榮畜牧場、三久畜牧場 皆為自用，其餘四家為售電，月英畜牧場為沼氣發電淨現值最低之畜牧場。 ➢ 這也使得厭氧優化和沼氣發電的敏感性分析與原結果無多少差異，故本研究 進一步將厭氧優化與沼氣發電合併視為一整體計畫，進行經濟效益計算，則 皆因淨現值為負而不具經濟效益，以損益兩平點分析各因素之影響，發現平 均而言，畜牧場方面，本身的固定投入應減少$5,267,279或45.87%，增加年 發電度數112,191度或105.30%，若由政府方面著手，補助金額應較目前提高 $5,142,097或412.94%，或者，躉售電價較目前提高$4.66，才有助畜牧場獲 利。 A B A C D A
32. 外部效益與外部損失 總計 男生 女生 國小 1170612 68870 561742 國中 607969 317232 290737 高中 642812 347362 29540 全台人口 23603121 11705186 11897935 1.帶動觀光休閒農業產值 ⚫ 休閒農業是結合農林漁牧生產、農村文化及農家生活，提供國民休閒旅遊與體驗學 習的產業，是傳統農業提升附加價值的新亮點產業。 ⚫ 單就國內旅遊而言，以全台117萬小學生計算，單一年級約19萬人，若於畢業旅行 時至沼氣發電改善後的觀光休閒農場參觀，19萬人次乘以每人500元消費，光門票 收入與基本消費，即可產生九千五百萬產值。
33. 外部效益與外部損失 2.減少河川整治成本 ⚫ 109年全臺各縣市政府編列5714萬元預算進行河川整治，若經過畜牧場進行廢水優 化，減少對河川的排放汙染，可有效減少河川整治支出，即使只減少10%支出，全 年也有近六百萬的節省。 ⚫ 以上兩項對社會外部效益的產生或外部損失的減少，將具題提高整體社會效益達一 億元以上金額，相較於108年農委會編列於沼氣發電與廢水優化之補助款預算為新 台幣一億六千五百二十萬元，已可回收政府補助款之62.5%，有效減少社會無謂損 失(Deadweight Loss)，此為個別畜牧場效益分析所未納入之處。