燃料乙醇生命周期成本模型及分析

　　【摘要】 文章探討了建立生命周期評價成本分析模型的思想，生命周期評價成本分析模型的組成要素，在此基礎上建立了燃料乙醇生命周期成本分析模型。最后以燃料乙醇項目為例對其全生命周期成本進行了分析研究。結果表明：木薯燃料乙醇的成本比汽油高，無論以何種形式應用木薯燃料乙醇，都需要政府的補貼支持。
　　【關鍵詞】 燃料乙醇； 生命周期； 成本模型
　　
　　能源短缺和環境污染將是今后世界各國發展的最大制約瓶頸。以低能耗、低污染、低排放為基礎的低碳經濟是人類社會的必然選擇。隨著汽車清潔代用能源研究的深入，生命周期評價方法已廣泛應用于汽車清潔代用能源的研究和開發。通過對汽車清潔代用能源（包括汽車代用燃料和代用動力）進行生命評價與比較，為政府選擇合適的汽車清潔代用能源，進行正確決策提供依據。
　　全生命周期成本（LCC）也被稱為壽命周期費用。美國國防部給出的LCC的定義為政府為了設置和獲得系統以及系統一生所消耗的總費用，其中包括開發、設置、使用、后勤支援和報廢等費用。文獻認為LCC是指產品從開始醞釀，經過論證、研究、設計、發展、生產和使用一直到最后報廢的整個生命周期內所耗費的研究、設計與發展費用、生產費用、使用和保障費用及最后廢棄費用的總和。國內對汽車代用清潔能源生命周期評價的研究還處于起步階段，上海交通大學建立了木薯乙醇燃料周期經濟、能源和環境評價（EEE）模型，清華大學對燃料電池車基礎設施進行了生命周期排放評價。重慶大學對車用替代燃料方案進行了生命周期EEE分析與應用研究。本文采用價值流分析建立LCC模型。價值流（Value flow）是指企業將一種產品從概念設想到投產，將一種產品從原材料狀態加工成客戶可以接受的產成品，并送至顧客手中的一系列活動。最后以燃料乙醇項目為例對其成本進行了分析研究。
　　
　　一、成本模型構建
　　
　　燃料乙醇的生命周期成本由其生命周期過程中各階段成本組成的成本鏈構成，如圖1所示。C1～C5分別為“原料生產”、“燃料生產”、“加油站”及“運輸”單元的成本輸出，T1～T3分別為“原料生產”、“燃料生產”和“加油站”的利潤。前一階段的成本輸出和利潤作為后一階段的成本輸入。
　　（一）原料生產及運輸成本
　　燃料乙醇的“原料生產”單元成本是燃料乙醇生產原料種植階段的成本。包括化肥、農藥、種子等直接原材料成本；電力、柴油等能源成本；運輸成本；種植、收獲過程租用使用機械形成的其它成本等，如圖2所示。
　　其計算公式：C1=Cm+Ce+Ct+C0（1）
　　式中，C1—原料生產階段輸出成本；
　　 Cm—直接原料成本；
　　 Ce—能源成本；
　　 Ct—運輸成本；
　　 C0—其它成本。
　　燃料乙醇“原料生產”單元后的“運輸”單元指把木薯等燃料乙醇生產原料（干物質）運輸到乙醇生產廠的過程。
　　式中，C2—運輸過程輸出成本；
　　Pr1—原料成本；
　　 Pi—第i種運輸方式的單位距離成本；
　　yi—第i種運輸方式的運輸距離；
　　Y2—原料運輸量。
　　（二）燃料生產、運輸及銷售成本
　　“燃料生產”單元是把木薯等生產原料加工成燃料乙醇的生產過程。此階段的成本構成包括生產成本、期間成本和副產品收益等，如圖3所示。
　　C3=Cp+Ci-Cb（3）
　　式中，C3—燃料乙醇生產階段輸出成本
　　 Cp—生產成本
　　Cp=Cm+Ce+Cs+Cmn（4）
　　式中，Cm—直接原料成本。
　　Cm=C2+Ca+C0（5）
　　式中，Ca—生產輔助材料成本；
　　 C0—生產過程其他材料成本；
　　 Ce—能源成本；
　　 Cs—工資及附加；
　　 Cmn—制造成本。
　　Cmn=CD+CR+COT （6）
　　式中，CD—折舊費用。
　　CD=Fx（1-RL）RF/DFY（7）
　　式中，Fx—固定資產原值；
　　 RL—殘值率；
　　 RF—固定資產原形成率；
　　 DFY—折舊年限；
　　 CR—保養及維修成本；
　　 COT—其它成本。
　　Ci=Cm a+Cf+Cs c（8）
　　式中，Ci—期間費用；
　　 Cm a—管理費用；
　　 Cf—財務費用；
　　 Cs c—銷售費用；
　　 Cb—副產品收益。
　　乙醇的生產價格為：
　　Pr2=C3+Tx2+Pf2（9）
　　式中，Pr2—燃料乙醇生產價格；
　　 Tx2—乙醇生產環節稅金；
　　 Pf2—乙醇生產廠家利潤。
　　稅金的計算參考國家計委的《建設項目經濟評價方法與參數》。在燃料乙醇生產過程中，稅金主要包括增值稅、營業稅、消費稅、城市維護建設稅、教育費附加及企業所得稅等。由于燃料乙醇為綠色環保，是國家政策鼓勵扶持范圍，在燃料乙醇的生命周期成本計算中，僅涉及增值稅及附加（城市維護建設稅和教育附加稅），增值稅的計算方法為：
　　VT=S*Tr+Pc*Dt （10）
　　式中，S—銷售額；
　　Tr—稅率；
　　 Pc—應稅產品外購部分的費用。
　　 Pc=Cm+Ce+Cmn （11）
　　 Dt—扣除率。
　　“燃料生產”單元的利潤為“產品計劃利潤”。
　　Pf=C×f （12）
　　式中，Pf—產品計劃利潤；
　　 C—產品成本；
　　f—產品成本利潤率。
　　燃料乙醇“燃料生產”單元后的“運輸”單元是指把燃料乙醇運輸到加油站的過程。
　　式中，C4—運輸過程輸出成本；
　　 Pi—第i種運輸方式的單位距離成本；
　　 yi—第i種運輸方式的運輸距離；
　　 Y3—燃料運輸量。
　　加油站是燃料乙醇生命周期過程中的銷售環節，其成本計算方法與乙醇生產過程的成本計算方法相同。
　　C5=Cp+Ci（14）
　　Cp=Cm+Ce+Cs+Cm n （15）
　　Cm=C4+Ca+C0 （16）
　　Cm n=CD+CR+COT（17）
　　Ci=Cm a+Cf+Cs c（18）
　　Pr3=C5+Tx3+Pf3（19）
　　式中，Pr3—燃料乙醇銷售價格；
　　Tx3—乙醇銷售環節稅金；
　　Pf3—乙醇銷售利潤。
　　（三）燃燒/車輛使用
　　“燃燒/車輛使用”單元指含一定比例燃料乙醇的汽油（或純乙醇）在發動機氣缸中燃燒，釋放化學能，驅動汽車行駛的過程。在這個單元，由于燃料導致的汽車使用成本為：
　　 Cv=Pr3*FEG （20）
　　式中，FEG為乙醇—汽油混合燃料汽車燃油經濟性指標，升/100公里。
　　
　　
　　二、成本模型應用
　　
　　 （一）項目概況
　　生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）是衡量燃料能源貢獻度的另一個主要方面，燃料乙醇的生命周期成本是燃料乙醇從“原料生產”到“燃燒”整個生命周期所消耗費用的總和。
　　木薯燃料乙醇項目是新建項目，年生產10萬噸乙醇（95.6%）。主要原材料為木薯，每年需要的木薯干片為26萬噸，從而需要木薯種植面積30萬畝。另外，銷售這些燃料乙醇需加油站658個。該項目由三個子項目組成，即：木薯種植、乙醇生產和燃料乙醇添加站。它們的概況見表1、表2和表3。
　　（二）成本分析
　　除了作汽油含氧添加劑和E10（木薯乙醇汽油車）外，燃料乙醇還有E22、E10～E85（靈活燃料汽車）和E95等應用形式。分別評價木薯乙醇E22、E85（靈活燃料汽車燃料中乙醇與汽油混合比例的最高值）和E95應用形式的生命周期指標，通過運用構建的成本分析模型和有關資料計算，木薯乙醇—汽油生命周期成本如表4所示。顯然，木薯乙醇—汽油混合燃料的成本都比汽油高。因此，木薯乙醇—汽油混合燃料的價格也相應較高，所以無論以何種形式應用木薯乙醇，都需要政府的財政補貼支持。
　　木薯乙醇生命周期成本主要構成如圖4所示。可見，原料成本是影響木薯乙醇價格的決定性因素（占木薯乙醇價格的59%），其次是木薯乙醇生命周期中（從木薯種植到乙醇生產）相關各方的利潤和稅收。
　　木薯乙醇的原料成本包括木薯干片的成本，乙醇生產中淀粉酶、糖化酶、酵母、硫酸等輔助材料的成本，及生產中副產品的收益，表5列出了木薯乙醇原料成本的構成。顯然，木薯干片成本是影響木薯燃料乙醇成本的關鍵因素。
　　木薯干片的成本構成如圖5所示。可見，化學品、木薯種植和農民收益分別占木薯干片成本的21%、22%和21%。新的化學品生產技術、新型木薯種植技術和農民收LPkeQG5sqIdAdw63R+wn3hvv3BIS8n7W+4R+suQvz/Q=益是降低木薯干片成本的主要因素。
　　木薯干片（生產廠買入價）和木薯燃料乙醇價格之間的關系如圖6所示。可見，木薯燃料乙醇的價格隨木薯干片價格的降低而降低，當木薯干片的價格降低到710元/噸時，木薯燃料乙醇的價格將降低到可以在價格上與汽油競爭的水平：2.61元/升。
　　木薯的平均產量（鮮木薯）與木薯燃料乙醇價格之間的關系如圖7所示。可見，當木薯的平均產量增加到50噸/公頃時，木薯燃料乙醇的價格將降低到可以在價格上與汽油競爭的水平：2.61元/升。可見，提高木薯的平均產量可以較大增強木薯燃料乙醇的價格競爭潛力。
　　
　　三、結論
　　
　　本文詳細分析了木薯燃料乙醇生命周期的各個階段：木薯的生產、乙醇轉化、運輸、燃料乙醇配送和燃料乙醇的使用，建立了燃料乙醇全生命周期成本模型，對以木薯為原料的燃料乙醇進行了生命周期成本分析評價，結果表明：木薯燃料乙醇的成本比汽油高，無論以何種形式應用木薯燃料乙醇，都需要政府的財政補貼支持。
　　
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　　注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文