摘要：合理投资垃圾焚烧发电 PPP 项目，不仅关系到政府部门和社会投资方预期的投资收益，而且与新兴环保产业蓬勃发展紧密相关。基于系统动力学，运用 Vensim PLE 软件分别构建财务评价模型的市场、投融资、收入、成本、利润、现金流量 6 个子系统，在实现预测城市生活垃圾处理量的同时，仿真模拟项目的投融资计划、收入来源、成本费用、利润、现金流量等情况，并通过实例验证了模型的有效性。结果表明，该模型能够实现财务评价功能有：仿真预测未来 20 年城市生活垃圾处理量市场需求，使政府部门和社会投资方充分掌握垃圾焚烧发电行业的数据;实证测算项目盈利指标，为政府部门在垃圾发电行业合理制定补贴费标准提供数据支撑;通过实证分析项目的敏感性因素，为政府部门和社会投资方有效控制投资风险提供决策参考，提高垃圾焚烧发电 PPP 项目运营效率。
关键词：系统动力学;垃圾焚烧发电 PPP 项目;财务评价
一、引言
随着垃圾焚烧发电行业的产业规划、补贴政策等方面的完善，垃圾焚烧发电 PPP 项目不仅使先进的设备和技术在项目的建设、运营中得以运用，提高项目建设和管理效率，而且激活民间资本，解决基础建设资金不足的难题，减轻政府对基础建设的投资压力。 保障垃圾焚烧发电 PPP 项目的科学决策和顺利实 施的 前提 条件是，采用数学手段对垃圾焚烧发电 PPP 项目进行正确的财务评价。
二、相关研究概述
目前，很多学者将系统动力学运用到垃圾焚烧发电 PPP 项目的研究中，主要体现在三个方面：
(一)垃圾焚烧发电 PPP 项目特许经营价格定价系统动力学模型研究
严伟鑫等(2021)、夏红云(2020)、姚张峰等(2017)通过构建垃圾焚烧发电 PPP 项目特许经营价格定价系统动力学模型，为政府部门和社会投资方制定特许经营权协议提供参考。 [1-3]
(二)垃圾焚烧发电 PPP 项目收益系统动力学模型研究
龚是滔(2017)、叶晓甦等(2017)、宋金波等(2015)基于系统动力学构建垃圾焚烧发电项目的收益模型，在保障政府部门和社会 投资 方各 自期 望的 收益 水平下，为合理决策特许期和特许价格提供参考。 [4-6]
(三)城市垃圾处理系统动力学模型研究
陈雪萍(2020)、武鹏(2013)采用系统动力学方法，构建城市生活垃圾处理各子系统，并分析系统内部各因素之间的因果关系，为城市垃圾管理系统提出适当的调控建议。 [7-8]
以上研究为进一步研究垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价系统动力学模型奠定了基础，但已有的研究未充分考虑到将城市生活垃圾处理的市场需求和项目财务评价有机融合;而且也缺乏有关于将系统动力学运用到垃圾焚烧发电 PPP 项目的市场需求、筹资投资计划、敏感性因素等方面的分析研究。 因此，运用系统动力学构建市场、投融资、收入、成本、利润和现金流量子系统，直观地呈现垃圾焚烧发电 PPP 项 目在 建设 和运 维期间的各财务影响因素之间的因果反馈关系，不仅可实现其财务评价的动态 仿真 模拟 、 提升 项目 的运 作效率，而且可为政府部门和社会投资方的科学决策提供数据支撑。
三、理论基础
(一)系统动力学基本原理
系统动力学(System Dynamics)于 1956 年由美国麻省理工学院的 Forrester(福瑞斯特)教授创建。 至今，系统动力学已发展成为一门融合系统论、控制论、信息论研究信息反馈系统和认识、 解决系统问题的交叉综合学科，广泛运用于经济、物理、社会、工程技术、医药卫生等领域。 系统动力学的核心是通过借助 Vensim PLE 软件绘制由反馈环形成的系统因果关系图、 由速率变量和水平变量构成的存量流量图。 因果反馈环(Cause And Effect Feedback) 是由多个变化量之间的因果链循环连接的闭合环状，分为正、负反馈环，如图 1 所示：
存量流量图通过描绘系统回馈环机理结构， 清晰地表示影响反馈系统的动态性行为的累积效果，如图 2 所示：
(二)系统动力学在垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价应用中的优势
垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价是一个包含多种影响因素的复杂系统，具有动态性、反馈性、非线性等特点。 关于垃圾焚烧发电 PPP 项目的财务历史数据较匮乏，若采用传统的编制财务报表的方法，无法准确地计算项目的盈利和偿债能力指标。 即使无数据数量方面的限制， 采用传统的财务评价方法的工作效率也较低，即只要投资方案改变，整个财务报表和指标均需重新调整。 而系统动力学不仅能弥补传统财务评价方法的缺陷，并且其在垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价应用中具有三方面的优势[9-10] ：一是基础条件限制更少、预测结果更精确， 即在数据匮乏或不完整的情况下也可以对项目进行财务状况分析，而且所获得的结果质量也有保障;二是财务分析工作效率更高，财务评价系统动力学模型仅需调整相关参数， 能模拟仿真垃圾焚烧发电 PPP 项目全寿命周期内不同投资方案在项目建设和运营期间的财务情况，便于多种方案的对比分析;三是财务风险分析更简便，即财务系统动力学模型无需编制敏感性分析表格就能进行单因素或多因素的敏感性分析，得到影响垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价的敏感性因素，有利于政府部门和社会投资方对项目存在的风险因素进行先期预警。
四、模型构建
(一)构建模型的目的
构建市场、投融资、收入、成本、利润、现金流量 6 个子财务系统动力学模型，主要为达到三方面的目的：一是洞悉垃圾焚烧发电 PPP 项目的各子财务系统内部因果反馈关系及系统之间的动态联动规律，使政府部门和社会投资方能够整体上正确制定项目的市场战略、投资规模和运维管理策略;二是收集垃圾焚烧发电 PPP 项目历史案例数据，借助 Vensim PLE 软件使所构建的模型进行模拟仿真，并通过模拟仿真的结果即财务报表，科学合理地评价项目的盈利能力，分析项目投融资方案的合理性; 三是通过财务评价系统动力学模型仿真的结果，分析项目建设和运维期间存在的关键性风险因素，使政府部门和社会投资方能够对项目顺利实施和成功运营存在的风险提前预警，动态掌握项目在内外部条件变化情况下风险演变情况。
(二)模型系统边界
合理界定垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价系统动力学模型的边界，是实现构建模型目的的前提。 系统边界将影响模型的外部和内部关键因素与可忽略因素区分开，即系统边界类似一圈封闭的轮廓线。 通过假设系统可忽略因素对系统行为不会产生本质的影响，系统行为仅受内部和外部关键因素的干扰，从而达到简化模型的目的。
在考虑垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价的特点的基础上，综合考虑构建模型的目的，通过模型模拟仿真获得现金流量表，实现对垃圾焚烧发电 PPP 项目进行盈利能力和敏感性分析的目的 。 将影 响垃 圾焚 烧发 电 PPP 项目的市场需求、投融资计划、收入来源、成本费用、利润、现金流量的因素纳入模型内考虑，分别构建市场、投融资、收入、成本、利润、现金流量 6 个子系统。由于市场子系统仿真预测的城市生活垃圾处理量，直接影响收入子系统中垃圾处理总收入和成本子系统中运营成本的仿真结果，以及投融资子系统模拟仿真的利息支出直接影响成本子系统总成本费用的仿真结果，两者均间接影响利润子系统中利润总额和现金流量子系统中净现金流量的仿真结果。
因此， 基于 6 个子系统构建垃圾焚烧发电 PPP 项目财务评价系统动力学模型，并采用系统动力学的存量流量图绘制各个子系统及系统之间的因果反馈关系，为政府部门和社会投资方对垃圾焚烧发电 PPP 项目的市场定位、建设规模、运维管理作出科学决策提供数据支撑。
(三)模型系统结构
1.市场子系统
《生活垃圾产生量计算及预测方法》(CJ/T106-2016)将城市生活垃圾产生总量划分 为居 住区 生活 垃圾 产生量、 企事业区生活垃圾产生量、 商业区生活垃圾产生量、交通场(站)区生活垃圾产生量、清扫保洁区生活垃圾产生量。 城市生活垃圾产生总量减去城市生活垃圾未处理量，可得城市生活垃圾总处理量，以便定量分析垃圾焚烧发电 PPP 项目的市场需求量。
居住区可细分为燃煤、半燃煤、无燃煤三种类别区，其生活垃圾产生量主要取决于三种类别区的人均生活垃圾年产生量和常住人口数量两大因素。 企事业区可细分为工业企业、商务事业办公、医疗卫生三种类别，其生活垃圾产生量主要取决于三种类别区的人均生活垃圾年产生量和在职人数两大因素。 商业区可细分为商场超市、餐饮、文体娱乐场所、集贸市场四种类别区，其生活垃圾产生量主要取决于四种类别区的单位面积生活垃圾年产生量和经营面积两大因素。 交通场(站)区可细分为火车站、公交和轨道交通站、飞机场、轮船码头四种类别区，其生活垃圾产生量主要取决于四种类别区的单位人次生活垃圾年产生量和平均年客流量两大因素。 清扫保洁区可细分为道路、广场、园林绿地和水域保洁三种类别区，其生活垃圾产生量主要取决于单位面积生活垃圾年产生量和清扫保洁面积两大因素。
垃圾焚烧发电 PPP 项目市场子系统(见图 3)的主要方程式为：
经营面积增长量 = 经营面积×经营面积增长率
城市生活垃圾回收量 = 城市生活垃圾产生总量× 城市生活垃圾回收率
城市生活垃圾处理量 =INTEGER(城市生活垃圾产生总量-城市生活垃圾回收量,城市生活垃圾处理量初始值)图 3 市场子系统
2.投融资子系统
根据《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)的规定，项目总投资由流动资金、建设投资、建设期利息三部分组成。 目前， 我国资金筹措方式主要有自有资金、债务资金等。 按照我国有关法规规定，垃圾发电行业自有资金比例为建设投资、建设期利息、铺底流动资金三者之和的 20%及以上。 债务资金的来源渠道主要有商业银行贷款、发行企业债券、融资租赁等。
垃圾焚烧发电 PPP 项目投融资子系统(见图 4)的主要方程式为：
自有流动资金 = 自有流动资金计划(Time)
累计贷款建设投资 =INTEGER(贷款建设投资┼建设期利息┼贷款建设投资应计利息-贷款建设投资还本付息，贷款建设投资初始值)
贷款建设投资还本付息 =IF THEN ELSE(Time<3， 0，IF THEN ELSE〈贷款建设投资应计利息 >0，贷款建设投资应计利息┼1120，0〉)
累计借款流动资金 =INTEGER(借款流动资金┼借款流动资金应计利息-借款流动资金还本付息,0)
3.收入子系统
收入主要来源于城市生活垃圾处理和上网发电两方面的收入。 单位垃圾处理补贴费和垃圾处理补贴量的高低直接决定城市生活垃圾处理收入的情况。 垃圾发电量和上网电价直接决定上网发电收入。 在实际实行中，政府部门和社会投资方往往以垃圾处理量标准参数调整垃圾处理补贴量，以便保证政府部门和社会投资方各自的利益。 垃圾发电量以垃圾热值参数对城市生活垃圾处理量进行换算获得。
垃圾焚烧发电 PPP 项目收入子系统 (见图 5)的 主要方程式为：
上网发电收入 = 垃圾发电量×上网电价垃圾处理收入 = 单位垃圾处理补贴费×垃圾处理补贴量
垃 圾 处 理 补 贴 量 =IF THEN ELSE(Time≤1，0，IF THEN ELSE 〈城市生活垃圾处理量×市场份额÷365≥ 垃圾处理量标准， 城市生活垃圾处理量×市场份额,垃圾处理量标准×365〉)
垃圾发电量 =IF THEN ELSE(Time≤1，0，城市生活垃圾处理量×垃圾热值×市场份额)
4.成本子系统
总成本费用主要包括运营成本、利息支出、固定资产折旧费、无形资产摊销费四部分。 其中，运营成本主要包括外购燃料及动力费、外购原材料费、工资及福利费三部分。 管理、普工人员分别的人数和年均工资及福利费直接影响工资及福利费。 利息支出包括长期借款利息和短期流动资金借款利息。 厂房及设备的原值、折旧年限、 残值率分别影响固定资产折旧费和无形资产摊销费。
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垃圾焚烧发电 PPP 项目成本子系统(见图 6)的主要方程式为：
管理人员工资及福利费 = 管理人员人数×管理人员年均工资及福利费
外购原材料费 =IF THEN ELSE(Time<3，0，外购原材料价格×城市生活垃圾处理量×市场份额)
厂房折旧费 = 厂房原值×(1-厂房残值率)÷厂房折旧年限
外购燃料及动力费 =IF THEN ELSE(Time<3，0，外购燃料及动力费价格×城市生活垃圾处理量×市场份额)
5.利润子系统
税后利润是项目运营效果的综合反映，也是项目建设的直接目的。 税后利润主要分为分配应付利润、分配法定盈余公积金、法定盈余公积金三部分。 税后利润的 10%作为法定盈余公积金。 分配应付利润按 PPP 协议或合同规定应支付给投资方的利润。
垃圾焚烧发电 PPP 项目利润子系统(见图 7)的主要方程式为：
累计税后利润 =INTEGER(税后利润-分配应付利润-分配法定盈余公积金，税后利润初始值)
分配应付利润 = 应付利润分配率×税后利润
累计法定盈余公积金 =INTEGER(法定盈余公积金，法定盈余公积金初始值)
6.现金流量子系统
通过分析垃圾焚烧发电 PPP 项目的投资现金流量和自有资金现金流量，反映项目现金流量情况。 投资现金流量从全部投资出发，而自有资金现金流量从自有资金投资出发，两者的相同点为现金流入相同，区别在于现金流出，其中投资现金流量中的现金流出包括建设投资、流动资金、经营成本、税金及附加、调整所得税及维持运营投资，自有资金现金流量中的现金流出包括项目资本金、借款本金偿还、借款利息支付、税金及附加、所得税及维持运营投资。
垃圾焚烧发电 PPP 项目现金流量子系统(见图 8、图 9)的主要方程式为：
调整所得税 =(应纳税所得额+利息支出)×税率折现因子 =1÷(1+折现率) Time
累计所得税后净现值 =INTEGER(所得税后净现值，所得税后净现值初始值) ——论文作者：戴二玲
