我國“十二五”規(guī)劃提出加快西北、東北、西南和海上進口油氣戰(zhàn)略通道建設(shè),完善國內(nèi)油氣主干管網(wǎng)。“十二五”期間將新增油氣管道6×104km,截至2015年,管道總里程將達14×104km,投資費用約需3500×108元。作為油氣管道站場建設(shè)的主要設(shè)施,輸油泵機組、壓縮機組、加熱爐、變電設(shè)施等站場設(shè)備,在管道建設(shè)投資中占據(jù)相當大的比例,其運行效率、費用消耗也是管道運行成本最重要的組成部分。因此,對站場設(shè)備進行合理采購,將有助于降低油氣管道建設(shè)和運行成本,強化安全生產(chǎn),提高企業(yè)生產(chǎn)效率[1]。

　　1我國站場設(shè)備采購現(xiàn)狀

　　1.1站場設(shè)備的特點(1)運行壽命長。一般站場設(shè)備的設(shè)計運行壽命可達20~30年,在此期間,電力及燃料價格的變化、設(shè)備維檢修方案的調(diào)整以及設(shè)備可靠性因素均會導(dǎo)致管道運行成本的變化。(2)運行期成本比例較大。盡管此類設(shè)備在建設(shè)期間投資較大,但就設(shè)備本身而言,與其運行、維修成本相比,其初始購置價格所占比例較低。在20~30年的全壽命周期中內(nèi),燃料、電力等運行成本將比前期備采購成本高出很多,而定期維護和備品備件等費用,致使初期投資可能僅占全壽命周期成本的20%,形成“冰山效應(yīng)”(圖1)[2]。隨著燃料、電力等能源價格的不斷上漲、環(huán)保要求的不斷提高,位于“水平面”以下,在設(shè)備采購時不可見的后期成本將會更高,故選擇設(shè)備時應(yīng)高度關(guān)注其在運行期的經(jīng)濟性。

　　1.2現(xiàn)行采購評標方法的不足按照國家招投標法和相關(guān)采購管理規(guī)定,招標采購的評標方法可分為最低評標價格法和綜合評分法。由于站場設(shè)備科技含量較高、技術(shù)方案相對較為復(fù)雜,且對設(shè)備運行可靠性要求高,通常采用綜合評分法。綜合評分法的評價內(nèi)容包括商務(wù)、技術(shù)、價格、服務(wù)及其他方面等。根據(jù)設(shè)備的不同技術(shù)要求及特性,對各部分分值設(shè)置不同的權(quán)重,原則上選擇綜合評分得分最高的投標人作為第一中標人。盡管綜合評分法在控制設(shè)備采購價格方面有一定成效,但難以全面反映設(shè)備的全壽命周期成本,主要存在以下不足:(1)投標報價是價格評分值的直接來源,權(quán)重一般不得低于30%,而后期運行維護所需考慮的效率、可靠性等參數(shù)一般僅作為技術(shù)評價的一個評分項進行評分,故障維修、零部件供應(yīng)等則列入服務(wù)及其他方面的評分中,權(quán)重比例有限,不能反映后期運行、維護在設(shè)備全壽命周期內(nèi)的重要性。這種重采購價格、輕后期運行維護的做法極為不妥。(2)在評標過程中,對設(shè)備的評價主要依據(jù)投標文件本身的描述和響應(yīng),設(shè)備運行維護中的表現(xiàn)未及時、全面地反饋到設(shè)備采購環(huán)節(jié)中,如采購中對設(shè)備的效率、可靠性等參數(shù)的評價更多依據(jù)廠家提供的數(shù)據(jù),而較少采用實際運行統(tǒng)計數(shù)據(jù),導(dǎo)致設(shè)備的采購環(huán)節(jié)與設(shè)備運行維護期脫節(jié)。設(shè)備采購是整個壽命周期設(shè)備管理的一個重要環(huán)節(jié),采購結(jié)果直接影響后期運行的各個環(huán)節(jié),因此應(yīng)將其后期表現(xiàn)反饋到前期采購過程中。在設(shè)備管理及采購中應(yīng)用設(shè)備全壽命周期成本(LifeCycleCost,LCC)分析方法,可以有效減少設(shè)備全壽命周期的費用,乃至降低整個管道的運行成本。

　　2基于LCC分析的設(shè)備管理與采購

　　設(shè)備全壽命周期成本分析及管理的概念,最早于20世紀60年代在美國軍界用于航母、激光制導(dǎo)導(dǎo)彈等高科技武器的管理。從20世紀70年代開始,該理念被各國廣泛應(yīng)用于航天科技、交通運輸系統(tǒng)、能源工程、國防建設(shè)等領(lǐng)域。我國軍工系統(tǒng)從20世紀80年代開始引入并實施設(shè)備全壽命周期成本管理理念,電力系統(tǒng)較早開始推行,并將其應(yīng)用于2010年上海世博會電力系統(tǒng)的設(shè)備招標中,目前亦已擴展到企業(yè)的設(shè)備管理、飛機制造、公路建設(shè)等領(lǐng)域[3]。

　　2.1基本原理設(shè)備全壽命周期管理,就是從長期效益出發(fā),以全壽命周期成本最低作為管理目標,對設(shè)備的效能、安全以及成本指標在資產(chǎn)方面的綜合管理,涉及從設(shè)備采購、安裝、運行、維修、改造、更新直至報廢的各個環(huán)節(jié)�；�于LCC分析的設(shè)備采購,是設(shè)備全壽命周期管理的一個重要環(huán)節(jié),不僅僅評價設(shè)備的購買價格,更要考慮設(shè)備在包括安裝、運行、維修、改造、更新直至報廢等過程的全壽命周期內(nèi)的費用[4]。按照站場設(shè)備全壽命周期的運行規(guī)律、相關(guān)費用支出情況以及LCC理論,可構(gòu)建出LCC模型:LCC=CIC+COC+CMC+CFC+CDC式中:LCC為全壽命周期成本,元;CIC為投資成本,包括采購及建設(shè)成本,元;COC為運行成本,元;CMC為維護成本,元;CFC為故障成本,元;CDC為報廢成本,元。在基于LCC分析的設(shè)備采購中,可將上式計算得到的LCC替替投標價格參與綜合評分法的計算;同時,將非計劃性停運成本中無法量化的間接損失,利用可靠性等指標按照一定的權(quán)重納入到技術(shù)評價中。通過對投標方案進行綜合評價,選擇基于LCC成本綜合評估最優(yōu)的投標方案。對油氣管道站場設(shè)備而言,基于LCC分析的設(shè)備采購提供了一種新的決策方法,即以全壽命周期內(nèi)總體成本最小的方法進行決策。

　　2.2采購流程與傳統(tǒng)的設(shè)備采購流程相比,各采購環(huán)節(jié)均需針對LCC相關(guān)內(nèi)容進行考慮,但主要區(qū)別在于設(shè)備LCC模型的建立和后評估及驗證。建立設(shè)備LCC模型,并對其LCC進行準確估算,是基于LCC設(shè)備采購的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。此外,由于設(shè)備使用壽命長,投標商提供的許多成本數(shù)據(jù)在設(shè)備運行多年以后才能得以驗證,因此,需要對供應(yīng)商的后評估和驗證條款及措施進行規(guī)范和細化,增加風險防范措施�；�于此,可以得到基于LCC分析法的設(shè)備采購流程[5]。(1)確定招標范圍。根據(jù)設(shè)備特點確定是否適合采用基于LCC分析的招標,此類設(shè)備需具備如下特點:設(shè)備運行維護費用相對設(shè)備購置費用較高;設(shè)備比較關(guān)鍵,出現(xiàn)故障易造成較大損失;在設(shè)備運行一段時間內(nèi)可以對LCC進行驗證。(2)建立LCC模型。根據(jù)LCC的模型理論,結(jié)合設(shè)備全壽命周期內(nèi)的運行特點,建立LCC招標模型,明確LCC模型中的各項成本構(gòu)成,并進行參數(shù)靈敏度分析,選擇對LCC有顯著影響的參數(shù)參與LCC計算。(3)發(fā)布招標文件。招標文件中需體現(xiàn)技術(shù)與經(jīng)濟相結(jié)合,根據(jù)建立的LCC模型,明確其計算要求,以及供應(yīng)商需提供的與LCC計算相關(guān)的參數(shù),如設(shè)備設(shè)計壽命、可靠性、運行條件、維檢修周期等。另外,還需明確LCC的驗證條件及要求。(4)資格審查與標前會。資格審查會可篩選合格的投標商參與投標,在標前會上應(yīng)就LCC模型以及需投標商提供的數(shù)據(jù)與投標商進行充分溝通和交流,明確LCC模型中相關(guān)參數(shù)的取數(shù)方法,確保供應(yīng)商理解LCC模型并按照要求提供數(shù)據(jù)和方案。(5)評標與定標。評標過程中需對比各投標方案,結(jié)合現(xiàn)有同類設(shè)備的歷史運行數(shù)據(jù),對投標方提供的數(shù)據(jù)進行比對分析,再按照事先建立的LCC模型,計算出各投標方案的LCC值。該值將替代原商務(wù)報價,對其與技術(shù)、服務(wù)等進行綜合評價,選擇最終中標商。(6)合同簽訂。在簽訂合同時,應(yīng)結(jié)合原招標文件的要求,對投標商關(guān)于LCC的響應(yīng),如效率、可靠性、可用率等保證值以及設(shè)備壽命、維檢修周期、長期服務(wù)價格等設(shè)定驗證方法和懲罰條款。(7)后評估及驗證。設(shè)備投入運行后,在合同規(guī)定的保證期內(nèi),需要對其運行參數(shù)進行驗證,如效率、可用率、可靠性及服務(wù)質(zhì)量等項目進行評估和驗證,并根據(jù)合同中規(guī)定的懲罰條款,對未達到合同要求的供應(yīng)商進行索賠。

　　3成本構(gòu)成分析以某長輸天然氣管道壓氣站的燃驅(qū)壓縮機組采購為例,LCC主要由5部分組成。

　　3.1投資成本主要由采購成本和建設(shè)成本構(gòu)成。采購成本包括設(shè)備購買、安裝技術(shù)服務(wù)、專用工具和調(diào)試備件、賣方運輸及稅費、保險費等;建設(shè)成本包括設(shè)備土建安裝、買方運輸及設(shè)備調(diào)試投產(chǎn)費。采購成本一般直接反映在供貨商投標報價中,易于計算和比較,建設(shè)成本在進行施工招標時確定,與供貨商沒有直接關(guān)系。因此,初投資成本的比較可以簡化為對采購成本的比較。

　　3.2運行成本主要包括燃料或電力成本,是機組全壽命周期中占用份額最大的成本。例如:2004-2008年,西氣東輸30MW燃驅(qū)壓縮機組平均每小時耗氣量約4800m3,若按照2用1備計算,平均一臺機組年均耗氣量可達2700×104m3,即為單臺設(shè)備采購價格的1/3。燃驅(qū)壓縮機組的燃料成本與天然氣價格有關(guān),也與機組運行的效率、時間及負荷有關(guān)。其中,影響機組效率和負荷的因素主要有機組的熱耗率、起停特性及在部分負荷下運行時的經(jīng)濟性、折損速度等,即機組效率隨運行時間的增長而遞減的速度、機組偏離設(shè)計參數(shù)時的運行特性、機組對氣質(zhì)組分的適應(yīng)性等[8]。根據(jù)管道工程實際情況,還應(yīng)考慮5%~10%的天然氣損耗和2%~3%的年均價格浮動。對于一臺運行壽命20年的機組而言,這部分成本高達75%~80%。

　　3.3維護成本維護成本指在壽命期內(nèi)按照檢修要求定期更換零部件等備件的費用、燃機和壓縮機的計劃性檢修及大修費用,以及搶修、維護、試驗、巡檢等所需材料費、人工費、交通費等。維護成本是機組商業(yè)運行中的另一主要成本,可分為固定成本、可變成本及大修與備品備件等費用。固定成本包括人員工資、管理費和保險費等;可變成本包括消耗材料(不包括燃料),如潤滑油、過濾器濾芯、干氣密封等;大修與備品備件費用包括返廠交通費、大修費、更換和維修熱端部件費、測試費等。由于缺乏經(jīng)驗和翔實的數(shù)據(jù),維護成本往往難以進行細項計算。在進行設(shè)備LCC比較時,因固定維護成本相對固定,而可變維護成本相對較低,故該項可簡化為對機組的計劃性維護、大修中更換備品備件及維修費用進行比較。

　　3.4故障成本故障成本與機組可靠性、可用率等運行參數(shù)有關(guān),可分為故障停用成本和維護成本。故障停用成本是因非計劃性停機而對管道運行帶來的風險及成本增加,故障維護成本是為盡快解決故障的備品備件儲備、更換及人力費用。這部分成本與機組選型有直接關(guān)系,如果選用可靠性高、停機少的機型,則故障成本降低,但相應(yīng)的投資成本可能會增加。針對可靠性稍低的機組,可通過儲備充足的備品備件,提高機組的可用率,增加故障維護成本而減少故障停用成本。3.5廢棄處理成本廢棄處理成本是指機組運行壽命終止后的處理成本,包括機組拆棄及處理成本。運行壽命可以指物質(zhì)壽命,即設(shè)備已不具備使用條件,或指設(shè)備的經(jīng)濟壽命,即更新設(shè)備會獲得更經(jīng)濟的效果。此外,還有可能存在環(huán)保成本,如為使燃機排放符合環(huán)保要求而投入的成本,也包括因環(huán)境污染而造成的各類減排及懲罰費用。盡管現(xiàn)階段我國尚未對天然氣管道系統(tǒng)中運行的燃氣輪機的排放進行嚴格限制,但隨著天然氣管網(wǎng)在東部地區(qū)的擴展,以及環(huán)保要求的提高,可能需使用低排放的燃氣發(fā)生器,從而產(chǎn)生設(shè)備改造升級費用,這也是全壽命周期成本的一部分。近年來,原材料及人力成本的增加導(dǎo)致投資成本逐年上升,而設(shè)備制造技術(shù)的發(fā)展使機組的效率、運行經(jīng)濟性和可靠性逐漸提高,維護成本及故障成本呈下降趨勢。但顯而易見,燃料、電力價格上升而引起的成本增加仍將高于機組運行經(jīng)濟性提高帶來的成本下降,因此運行成本和環(huán)保成本仍將呈上升趨勢[6]。

　　4LCC估算法及其影響因素

　　在基于LCC的設(shè)備采購中,工作重點和難點是對設(shè)備LCC的估算,即根據(jù)既有的數(shù)據(jù)及信息盡可能準確地估算出設(shè)備LCC。這不僅要選取LCC最低的方案,更需要通過分析、計算各項成本/費用,針對具體問題提出切實有效的依據(jù),作為對各種方案進行綜合分析、細致比較的基礎(chǔ)[2]。成本估算方法通常有工程估算法、參數(shù)估算法、類比估算法、分析預(yù)測法及專家估算法等,在實際分析中應(yīng)用較多的是參數(shù)估算法[7]。參數(shù)估算法是一種根據(jù)同類設(shè)備的歷史統(tǒng)計數(shù)據(jù),建立各項費用與系統(tǒng)主要參數(shù)的數(shù)學模型,進而估算新系統(tǒng)壽命周期費用的方法。其本質(zhì)是建立模型,然后通過優(yōu)化的目標函數(shù)確定模型中的未知參數(shù),最后用已知參數(shù)代入模型進行估算,已有設(shè)備的歷史庫資料是建模和函數(shù)優(yōu)化的基礎(chǔ)。參數(shù)估算法的估算精度取決于基本費用數(shù)據(jù)的準確性和預(yù)期的外推精度。鑒于站場設(shè)備一般使用較為成熟的產(chǎn)品,有已運行同類設(shè)備作為參考,可采用參數(shù)估算法進行估算。仍以某長輸天然氣管道壓氣站的燃驅(qū)壓縮機組采購的LCC估算為例,除機組購置價格外,影響參數(shù)主要有:①設(shè)備性能、實際運行效率及燃料成本等;②可靠性、可用率、實際利用率、平均無故障時間等反映設(shè)備運行水平的參數(shù);③機組大修、中修時間間隔和費用等。在進行機組的LCC建模及計算時,這些關(guān)鍵參數(shù),將直接影響LCC的估算結(jié)果。確定上述參數(shù),除要求供應(yīng)商積極配合,提供盡可能充分的統(tǒng)計依據(jù)外,還需要對采購方已有設(shè)備的運行情況進行統(tǒng)計和分析。準確詳細的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫建設(shè)是設(shè)備LCC管理的前提和關(guān)鍵,也是科學實施LCC設(shè)備采購的基礎(chǔ)。掌握詳盡的設(shè)備全壽命周期費用信息,從設(shè)備研發(fā)、設(shè)計開始,到設(shè)備采購、安裝、運行、維護直至報廢退役,每個階段所耗費的成本及費用都應(yīng)盡可能詳細地記錄和估算,以建立全面完善的設(shè)備管理信息系統(tǒng)。設(shè)備LCC估算結(jié)果不僅與設(shè)備本身設(shè)計機制、性能相關(guān),還與設(shè)備運行及維檢修方式密切相關(guān)。即使是同一型號的設(shè)備,如果采用不同的運行維修方式,最后的LCC也會產(chǎn)生極大的差異。在進行LCC估算之前,需要將運行維護中的計劃性檢修、更新、改造等問題進行經(jīng)濟技術(shù)比選,選擇科學的運行維護機制,采取預(yù)防性維護、可靠性維修技術(shù),能使設(shè)備效能最大化,實現(xiàn)成本最低[8]。此外,LCC估算時還需對壽命期、折現(xiàn)率、殘值率等參數(shù)進行合理選擇和確定。

　　5結(jié)論與建議

　　在基于LCC分析的設(shè)備采購中,LCC估算是重點和難點。基于LCC分析的設(shè)備采購是全壽命周期設(shè)備管理中的重要環(huán)節(jié),對已有設(shè)備實施全壽命周期管理是對新采購設(shè)備實施LCC采購的基礎(chǔ),運行數(shù)據(jù)的積累將有助于對新設(shè)備進行LCC采購,從而使新采購設(shè)備的全壽命周期設(shè)備管理更加科學。(1)逐步推行LCC設(shè)備管理,從基礎(chǔ)工作做起,在運行、建設(shè)、采購等各環(huán)節(jié)推行LCC理念,逐漸消除現(xiàn)有設(shè)備管理體制和LCC理念之間的差異。(2)建立站場設(shè)備運行管理信息系統(tǒng),通過對原始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計和分析,驗證站場設(shè)備設(shè)計階段的目標是否實現(xiàn)以及實現(xiàn)的程度。建立設(shè)備全壽命周期各個階段的相互銜接,不僅有利于提高站場設(shè)備的設(shè)計和運行水平,也為LCC估算提供合理可靠的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),有利于實施LCC設(shè)備采購。(3)在系統(tǒng)采集運行數(shù)據(jù)和建立科學運維機制的基礎(chǔ)上,開展設(shè)備LCC的建模分析工作,并進行模型驗證,通過反復(fù)的“建模-驗證-修正”過程,完善設(shè)備LCC模型,使LCC設(shè)備采購更加科學。(4)重視供應(yīng)商承諾及合同驗證工作,推動設(shè)備供應(yīng)商以LCC為目標提高設(shè)計和制造水平,提高投標數(shù)據(jù)的可信度,加強性能測試等驗證環(huán)節(jié)。這有利于促進供應(yīng)商改進設(shè)計和制造水平,進而提高設(shè)備在實際工程中的運行水平。

　　《能源與節(jié)能》創(chuàng)刊于1996年，本刊堅持科學發(fā)展觀，關(guān)注我國能源經(jīng)濟現(xiàn)象，報道能源與節(jié)能領(lǐng)域最新科研成果，探求我國該領(lǐng)域的方針、政策和發(fā)展戰(zhàn)略，積極普及節(jié)能知識。同時為從事教學、管理、科研、以及廣大一線工作的技術(shù)人員就能源、環(huán)保及節(jié)能等相關(guān)問題提供了一個政策研討、理論交流及節(jié)能和環(huán)保等新技術(shù)推廣的平臺。

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