風(fēng)電企業(yè)全壽命周期成本研究

李景文，厲一梅，楊 凡，吳圣友，張 戈

（華北電力大學(xué)經(jīng)濟與管理學(xué)院，北京 102206）

0 引言

全壽命周期成本（life cycle cost，LCC）是指一個項目或者設(shè)備從規(guī)劃、設(shè)計、制造、購置、安裝、運行、維修、改造、更新直到報廢所發(fā)生費用的總和。全壽命周期成本管理即從整個項目生命周期出發(fā)進行考慮，側(cè)重于從項目決策、設(shè)計、施工、運行維護等各階段全部造價的確定與控制，使LCC最小的一種管理理念和方法[1]。1904年起源于瑞典的鐵路系統(tǒng)LCC方法，在價值分析法將LCC的概念用于技術(shù)經(jīng)濟分析后，在各個系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用[2]。在輸配電企業(yè)中，先后開展了LCC模型與計算[3-5]，優(yōu)化輸電線路的投資和運行維護費用，開創(chuàng)了電網(wǎng)企業(yè)成本分析與管理的新方法。

近年來，國家致力于新能源建設(shè)，一方面，推進傳統(tǒng)能源清潔高效利用，另一方面，不斷推動新能源快速發(fā)展，加快低碳技術(shù)研究與利用，推動發(fā)電環(huán)節(jié)的低碳技術(shù)應(yīng)用，發(fā)展可再生能源，同時研究建設(shè)合理的輸配電網(wǎng)結(jié)構(gòu)及其配套設(shè)施。風(fēng)電做為一種安全可靠的新能源得到了長足發(fā)展，風(fēng)電裝機連續(xù)4年翻倍增長，已超過2 200萬kW，居世界第三。但受風(fēng)電設(shè)備成本高、風(fēng)力發(fā)電受氣候以及地理環(huán)境影響大等因素影響，風(fēng)力發(fā)電因其成本遠高于火力等傳統(tǒng)發(fā)電方式，降低了投資者的投資熱情。自我國的風(fēng)電商業(yè)化開發(fā)以來，雖然其成本已經(jīng)從1.2元/kW·h以上降低到目前的0.5～0.6元/kW·h，但還高于火力發(fā)電的成本。 如何降低風(fēng)力發(fā)電成本，實現(xiàn)風(fēng)電的持續(xù)、快速、平穩(wěn)的發(fā)展，是當前需要研究的重要課題。

本文運用全壽命周期成本理論，構(gòu)建形成適用于風(fēng)電企業(yè)的全壽命周期成本模型，可以為風(fēng)電企業(yè)的成本分析提供依據(jù)。通過分析，尋找風(fēng)電企業(yè)在壽命周期各階段成本關(guān)鍵控制點，從全壽命周期成本控制的視度為風(fēng)電企業(yè)管理提出建設(shè)性意見。

1 風(fēng)電企業(yè)全壽命周期成本模型的建立

1.1 LCC理論基礎(chǔ)

全壽命周期成本管理是一種以提高設(shè)備或系統(tǒng)可靠性為目標，綜合考慮初始投資、運行維護及處置的成本費用，以求降低總成本，提高效益的先進管理理論。全壽命周期管理主要涉及財務(wù)和工程兩大范疇[6]。工程范疇包括設(shè)備可靠性、壽命分析、設(shè)備失效統(tǒng)計、更新部件和維護對系統(tǒng)壽命的影響等；財務(wù)范疇包括設(shè)備或系統(tǒng)的最初投資成本及其在不同方案中的比較、投資成本和運行成本的比較、設(shè)備故障對系統(tǒng)的影響及可能導(dǎo)致的損失比較、設(shè)備的維護或更新成本及退役成本等。全壽命周期成本管理不僅涉及產(chǎn)品的功能和結(jié)構(gòu)，而且涉及從產(chǎn)品的規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)、經(jīng)銷、使用、維修保養(yǎng)、到回收處置等全壽命周期過程。全壽命周期成本管理是現(xiàn)代管理論、系統(tǒng)論、控制論和信息論與工程項目交叉融合產(chǎn)生的一種全新管理理念和方法，具有鮮明的全系統(tǒng)、全費用、全過程等特征。

1.2 風(fēng)電企業(yè)的LCC構(gòu)成

LCC指的是風(fēng)電企業(yè)壽命周期內(nèi)的總成本，由三部分組成：①一次投資成本（Investment Costs），簡稱 IC；②運行成本（Operation Costs），簡稱 OC；③報廢成本（Discard Costs），簡稱DC。即：

1.3 風(fēng)電企業(yè)LCC總估算模型

由于工程或項目的投入和產(chǎn)出往往有延遲性，所以不僅需要考慮貨幣的時間價值，也需考慮工程建設(shè)投入產(chǎn)出在財務(wù)上的聯(lián)系。現(xiàn)金流量作為企業(yè)運行過程中重要的財務(wù)指標，能夠最直接地反映財務(wù)運轉(zhuǎn)的情況，而且影響現(xiàn)金流入與流出的因素眾多，因而，LCC最終是以現(xiàn)金流量來表述的。

式中：IC是一次投資成本；OC是運營成本年金估算值；DC為報廢成本；r為平均籌資成本，在此為廣義成本，己考慮了銀行利率、漲價因素、籌資風(fēng)險等因素，一般考慮為組合投資成本；t是風(fēng)電企業(yè)全壽命周期年限。

1.4 風(fēng)電企業(yè)LCC成本計算方法的選擇

在風(fēng)電企業(yè)LCC分析過程中，需要分別考慮一次投資成本、運行成本以及清理報廢成本。全壽命周期的各階段成本有其各自特點，成本分析無法離開對其內(nèi)容的分析與模型建立，進而借助適宜的計算方法進行推導(dǎo)。計算的方法通常有以下幾種：

1）參數(shù)法。把風(fēng)電企業(yè)壽命周期費用通過參數(shù)法同各個因素聯(lián)系起來，根據(jù)費用影響參數(shù)的數(shù)量及與費用的統(tǒng)計關(guān)系選擇回歸模型的形式，運用回歸分析法建立參數(shù)費用估算關(guān)系式。

2）分析估算法。該方法是根據(jù)多年設(shè)備維修經(jīng)費管理的經(jīng)驗，結(jié)合新型產(chǎn)品維修特點提出的探索性的預(yù)測方法，重點考慮使用階段的費用，旨在估算出一個年平均維修保障費用，再綜合考慮其他各階段的費用，從而得到較為準確的仿真結(jié)果。

3）工程估算法。工程估算法是將產(chǎn)品壽命周期中的各階段所需費用細分后進行估算的方法。從基本費用單元開始，用工程上的方法對每項費用進行估算，然后逐項迭加求得全壽命周期費用。其數(shù)學(xué)模型可表示為：

其中，C為壽命周期費用，后面各項為不同階段的單元費用，各單元費用還可繼續(xù)分成子單元，形成產(chǎn)品的一個完整的費用結(jié)構(gòu)分析圖，從而得出總的估算值。

通過實際考察調(diào)研，針對總估算模型選擇采用工程估算法進行分析。將風(fēng)電項目的全壽命周期劃分為初始投資階段、運營維護階段和清理報廢三個階段。對于每一階段費用組成部分，可以采用工程預(yù)算中的參考定額和費用進行估算，然后逐項迭加。

2 華能河口風(fēng)電場一期工程LCC案例分析

2.1 項目背景

華能東營河口風(fēng)電場一期工程的投資成本包括電氣一次設(shè)備和電氣二次設(shè)備。

華能河口風(fēng)電場一期工程主要電氣一次設(shè)備：

1）主變壓器部分；2）220 kVGIS 裝置；3）35 kV配電裝置；4）無功補償裝置；5）接地消弧線圈；6）10kV備用電源；7）防雷接地；8）防火材料及支架；9）站用電設(shè)備；10）站內(nèi)照明動力；11）風(fēng)力發(fā)電機組33臺，箱式變電站 33 臺；12）電力電纜；13）安裝材料；14）接入系統(tǒng)。

華能河口風(fēng)電場一期工程主要電氣二次設(shè)備：

1）變電站綜合自動化系統(tǒng)；2）交直流電源；3）火災(zāi)報警系統(tǒng)；4）視頻監(jiān)視系統(tǒng)；5）光纜及控制電纜；6）接入系統(tǒng)設(shè)備。

2.2 一次投資成本（IC）分析

所謂一次投資成本（IC），就是指在風(fēng)電場正式投入運行之前所發(fā)生的一次性成本，包括風(fēng)電站設(shè)計、建設(shè)和調(diào)試期間內(nèi)發(fā)生的規(guī)劃、設(shè)計、采購、建設(shè)等費用（含征地等費用）。根據(jù)風(fēng)電自身特性，約75%的風(fēng)力發(fā)電總成本屬于前期成本。

以華能河口風(fēng)電場一期工程為例，其風(fēng)電場的建設(shè)投資總額為52 450.63萬元，其中包括設(shè)備安裝、建筑工程、其他項目、基本預(yù)備費、靜態(tài)投資、漲價預(yù)備費，其中設(shè)備安裝費為42 118.37萬元，占投資總額的80.3%，因而風(fēng)電設(shè)備的選擇對于風(fēng)電企業(yè)的成本控制至關(guān)重要，表1是華能河口風(fēng)電場一期工程各單機容量方案綜合比較。

表1比較主要側(cè)重于技術(shù)方面。在實務(wù)中，由于WTG-3度電費用最低以及估算發(fā)電量較大等原因，該風(fēng)電場選擇了投資33臺WTG-3機組。但是，這項決策沒有考慮WTG-3的使用壽命以及后續(xù)的維修、報廢成本等因素，因此該項決策并沒有從全壽命周期的角度出發(fā)。因此建議企業(yè)建立新的設(shè)備采購指標體系，將后續(xù)的保修期時間長度、維修、報廢成本等指標綜合考慮。

2.3 運行成本（OC）分析

風(fēng)電場的運行成本（OC），就是指風(fēng)電場運行期間所花費的各項費用總和，包括人工費、維護保養(yǎng)費、環(huán)境費用以及其他費用。數(shù)據(jù)顯示，1臺風(fēng)力發(fā)電機組的使用壽命內(nèi)，總成本的20%左右與風(fēng)電機組的維護保養(yǎng)有著直接關(guān)系。

表1 華能河口風(fēng)電場一期工程各單機容量方案綜合比較表

以華能河口風(fēng)電場一期工程為例，其運行成本主要包括折舊、維修費、職工工資及福利費、保險費、材料費、其他費用、利息支出和勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生專項費用等。其中：

折舊費=固定資產(chǎn)價值×綜合折舊率

維修費=固定資產(chǎn)價值×修理費率

職工工資及福利費=職工人均年工資×定員×（1+福利費提取率）

材料費=年上網(wǎng)發(fā)電量×材料費定額

其他費用=年上網(wǎng)發(fā)電量×其他費用定額

利息支出=流動資金貸款利息+生產(chǎn)期固定資產(chǎn)貸款利息

該工程固定資產(chǎn)投資為55 858萬元，結(jié)合各固定資產(chǎn)使用壽命，其綜合折舊率為6.67%，修理費率在2年保質(zhì)期內(nèi)取0.5%，以后取1.5%；風(fēng)電場職工人數(shù)為20人，人均年工資為50000元估算，福利費提取率為14%，勞保統(tǒng)籌和住房基金提取率分別為17%和10%；保險費率0.25%；材料費定額為4元/MW·h；其他費用定額為4元/MW·h；勞動安全與工業(yè)衛(wèi)生專項費用為48萬元。

在該階段，折舊與利息費用占全部成本費用的77%。

2.4 報廢成本（DC）分析

報廢成本（DC）指風(fēng)電機組壽命周期結(jié)束后，清理、處置相關(guān)設(shè)備所需支付的費用。該風(fēng)電場主要設(shè)備尚屬于質(zhì)保期內(nèi)，并未有該階段現(xiàn)實數(shù)據(jù)。

表2 華能河口風(fēng)電場一期工程成本估算表

3 風(fēng)電企業(yè)壽命周期各階段成本控制的關(guān)鍵點

廣義的成本控制，除事中控制外，還應(yīng)包含事前的設(shè)計和建造，以及事后的廢棄和處理。以電力企業(yè)的建造過程為例，多數(shù)情況下，建設(shè)單位和業(yè)主為降低或不突破原有工程概預(yù)算，往往單純考慮購建過程中的建造成本，而不考慮運行后的運行維護成本，從而造成了實質(zhì)上不經(jīng)濟的預(yù)算壓縮。就風(fēng)電本身而言，其雖不需要消耗化石能源，但也存在風(fēng)電企業(yè)初期建造成本高，營運支出異于其他發(fā)電形式，以及電價固定的特點，因而降低成本不但是提高經(jīng)濟效益的重要途徑，而且是我國實現(xiàn)風(fēng)電突破性發(fā)展的重要途徑。

3.1 初始投資階段

風(fēng)電企業(yè)的初始投資階段的費用在風(fēng)電企業(yè)的總投資中所占的比重較大，設(shè)備的采購對風(fēng)電企業(yè)運行影響長遠，因此，初始投資階段是管理全過程的重點，這部分的工作要求技術(shù)設(shè)計和經(jīng)濟控制同時有效的進行，在該階段應(yīng)當充分考慮設(shè)備采購方案對風(fēng)電企業(yè)全壽命周期的影響，保證實現(xiàn)風(fēng)電企業(yè)整個壽命周期的成本最優(yōu)控制。該階段，初始投資成本的控制最為關(guān)鍵。

3.2 運營階段

運營階段的管理是指在保證風(fēng)電企業(yè)質(zhì)量安全雙重目標的前提下，通過制定合理的運營及維護方案，全方位的統(tǒng)一管理，在保證高可靠性的前提下降低運營和維護成本。該階段傳統(tǒng)的成本控制發(fā)揮著非常重要的作用，要根據(jù)施工質(zhì)量完成情況并結(jié)合企業(yè)的自身情況，制定合理的運營和維護方案。此外，由于折舊與利息費用占該階段成本的大部分，而這兩部分費用的多少又直接與初始投資成本有關(guān)，因此初始投資的控制非常重要。

4 結(jié)論及建議

4.1 研究結(jié)論

本文設(shè)計了風(fēng)電企業(yè)全壽命周期的成本模型，提出了風(fēng)電企業(yè)壽命周期成本計算方法的建議。基于全壽命周期成本管理的理念和方法，在資產(chǎn)形成的前期決策過程中，必須統(tǒng)籌考慮風(fēng)電場的規(guī)劃設(shè)計和建設(shè)；風(fēng)電設(shè)備采購、運行、檢修、技改、報廢等階段的全過程、全費用，以實現(xiàn)資產(chǎn)全壽命周期成本最低的目標。

全壽命周期成本模型計算中采用的工程估算法需要大量的歷史數(shù)據(jù)支持，特別是估算關(guān)系式中需要確定有關(guān)系數(shù)。但真實足夠的費用數(shù)據(jù)，通常難以收集，導(dǎo)致在具體操作上很難嚴格按照LCC技術(shù)的方法與步驟進行分析，這一情況制約著該技術(shù)的推廣應(yīng)用。

結(jié)合華能河口風(fēng)電場一期工程實際，指出風(fēng)電場初始投資控制和運行維護階段是全壽命周期管理的關(guān)鍵。

4.2 研究建議

全壽命周期是成本管理的重要方法，風(fēng)電企業(yè)應(yīng)當整合資源，成立資產(chǎn)全壽命周期管理的相關(guān)組織，構(gòu)建風(fēng)電項目全壽命周期管理聯(lián)合管理機構(gòu)，將設(shè)計方、建設(shè)方、運營方全部納入到設(shè)計階段中來，明確相關(guān)設(shè)計標準，充分考慮建設(shè)階段的設(shè)備、材料選型、安裝以及運營階段的可靠性、穩(wěn)定性和經(jīng)濟性的需要。

風(fēng)電企業(yè)資產(chǎn)全壽命周期成本管理涵蓋了資產(chǎn)管理和設(shè)備管理雙重概念，包括了資產(chǎn)和設(shè)備管理的全過程（設(shè)計、選型、采購、運行、維護、更新到退役），既包括設(shè)備運維管理，又滲透著其全過程的價值變動過程管理。為實現(xiàn)控制目的，風(fēng)電企業(yè)可以針對不同的管控環(huán)節(jié)，合理劃分資產(chǎn)全壽命周期不同階段的管理職能。對設(shè)備可靠性的管理由生產(chǎn)技術(shù)部門負責(zé)，對資產(chǎn)經(jīng)濟性的管理也由技術(shù)部門負責(zé)。這種進行管理的模式，能夠很好地提高風(fēng)電企業(yè)的協(xié)調(diào)功能和經(jīng)營效率。