風電企業全壽命周期成本研究

李景文，厲一梅，楊 凡，吳圣友，張 戈

（華北電力大學經濟與管理學院，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備從規劃、設計、制造、購置、安裝、運行、維修、改造、更新直到報廢所發生費用的總和。全壽命周期成本管理即從整個項目生命周期出發進行考慮，側重于從項目決策、設計、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LCC方法，在價值分析法將LCC的概念用于技術經濟分析后，在各個系統得到了廣泛應用[2]。在輸配電企業中，先后開展了LCC模型與計算[3-5]，優化輸電線路的投資和運行維護費用，開創了電網企業成本分析與管理的新方法。

近年來，國家致力于新能源建設，一方面，推進傳統能源清潔高效利用，另一方面，不斷推動新能源快速發展，加快低碳技術研究與利用，推動發電環節的低碳技術應用，發展可再生能源，同時研究建設合理的輸配電網結構及其配套設施。風電做為一種安全可靠的新能源得到了長足發展，風電裝機連續4年翻倍增長，已超過2 200萬kW，居世界第三。但受風電設備成本高、風力發電受氣候以及地理環境影響大等因素影響，風力發電因其成本遠高于火力等傳統發電方式，降低了投資者的投資熱情。自我國的風電商業化開發以來，雖然其成本已經從1.2元/kW·h以上降低到目前的0.5～0.6元/kW·h，但還高于火力發電的成本。 如何降低風力發電成本，實現風電的持續、快速、平穩的發展，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，構建形成適用于風電企業的全壽命周期成本模型，可以為風電企業的成本分析提供依據。通過分析，尋找風電企業在壽命周期各階段成本關鍵控制點，從全壽命周期成本控制的視度為風電企業管理提出建設性意見。

1 風電企業全壽命周期成本模型的建立

1.1 LCC理論基礎

全壽命周期成本管理是一種以提高設備或系統可靠性為目標，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和工程兩大范疇[6]。工程范疇包括設備可靠性、壽命分析、設備失效統計、更新部件和維護對系統壽命的影響等；財務范疇包括設備或系統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、設備故障對系統的影響及可能導致的損失比較、設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品的功能和結構，而且涉及從產品的規劃、設計、生產、經銷、使用、維修保養、到回收處置等全壽命周期過程。全壽命周期成本管理是現代管理論、系統論、控制論和信息論與工程項目交叉融合產生的一種全新管理理念和方法，具有鮮明的全系統、全費用、全過程等特征。

1.2 風電企業的LCC構成

LCC指的是風電企業壽命周期內的總成本，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 風電企業LCC總估算模型

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

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、籌資風險等因素，一般考慮為組合投資成本；t是風電企業全壽命周期年限。

1.4 風電企業LCC成本計算方法的選擇

在風電企業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容的分析與模型建立，進而借助適宜的計算方法進行推導。計算的方法通常有以下幾種：

1）參數法。把風電企業壽命周期費用通過參數法同各個因素聯系起來，根據費用影響參數的數量及與費用的統計關系選擇回歸模型的形式，運用回歸分析法建立參數費用估算關系式。

2）分析估算法。該方法是根據多年設備維修經費管理的經驗，結合新型產品維修特點提出的探索性的預測方法，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果。

3）工程估算法。工程估算法是將產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。其數學模型可表示為：

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分成子單元，形成產品的一個完整的費用結構分析圖，從而得出總的估算值。

通過實際考察調研，針對總估算模型選擇采用工程估算法進行分析。將風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 華能河口風電場一期工程LCC案例分析

2.1 項目背景

華能東營河口風電場一期工程的投資成本包括電氣一次設備和電氣二次設備。

華能河口風電場一期工程主要電氣一次設備：

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）站用電設備；10）站內照明動力；11）風力發電機組33臺，箱式變電站 33 臺；12）電力電纜；13）安裝材料；14）接入系統。

華能河口風電場一期工程主要電氣二次設備：

1）變電站綜合自動化系統；2）交直流電源；3）火災報警系統；4）視頻監視系統；5）光纜及控制電纜；6）接入系統設備。

2.2 一次投資成本（IC）分析

所謂一次投資成本（IC），就是指在風電場正式投入運行之前所發生的一次性成本，包括風電站設計、建設和調試期間內發生的規劃、設計、采購、建設等費用（含征地等費用）。根據風電自身特性，約75%的風力發電總成本屬于前期成本。

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

表1比較主要側重于技術方面。在實務中，由于WTG-3度電費用最低以及估算發電量較大等原因，該風電場選擇了投資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。因此建議企業建立新的設備采購指標體系，將后續的保修期時間長度、維修、報廢成本等指標綜合考慮。

2.3 運行成本（OC）分析

風電場的運行成本（OC），就是指風電場運行期間所花費的各項費用總和，包括人工費、維護保養費、環境費用以及其他費用。數據顯示，1臺風力發電機組的使用壽命內，總成本的20%左右與風電機組的維護保養有著直接關系。

表1 華能河口風電場一期工程各單機容量方案綜合比較表

以華能河口風電場一期工程為例，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衛生專項費用等。其中：

折舊費=固定資產價值×綜合折舊率

維修費=固定資產價值×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=年上網發電量×材料費定額

其他費用=年上網發電量×其他費用定額

利息支出=流動資金貸款利息+生產期固定資產貸款利息

該工程固定資產投資為55 858萬元，結合各固定資產使用壽命，其綜合折舊率為6.67%，修理費率在2年保質期內取0.5%，以后取1.5%；風電場職工人數為20人，人均年工資為50000元估算，福利費提取率為14%，勞保統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；勞動安全與工業衛生專項費用為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）指風電機組壽命周期結束后，清理、處置相關設備所需支付的費用。該風電場主要設備尚屬于質保期內，并未有該階段現實數據。

表2 華能河口風電場一期工程成本估算表

3 風電企業壽命周期各階段成本控制的關鍵點

廣義的成本控制，除事中控制外，還應包含事前的設計和建造，以及事后的廢棄和處理。以電力企業的建造過程為例，多數情況下，建設單位和業主為降低或不突破原有工程概預算，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，從而造成了實質上不經濟的預算壓縮。就風電本身而言，其雖不需要消耗化石能源，但也存在風電企業初期建造成本高，營運支出異于其他發電形式，以及電價固定的特點，因而降低成本不但是提高經濟效益的重要途徑，而且是我國實現風電突破性發展的重要途徑。

3.1 初始投資階段

風電企業的初始投資階段的費用在風電企業的總投資中所占的比重較大，設備的采購對風電企業運行影響長遠，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設計和經濟控制同時有效的進行，在該階段應當充分考慮設備采購方案對風電企業全壽命周期的影響，保證實現風電企業整個壽命周期的成本最優控制。該階段，初始投資成本的控制最為關鍵。

3.2 運營階段

運營階段的管理是指在保證風電企業質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。該階段傳統的成本控制發揮著非常重要的作用，要根據施工質量完成情況并結合企業的自身情況，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，因此初始投資的控制非常重要。

4 結論及建議

4.1 研究結論

本文設計了風電企業全壽命周期的成本模型，提出了風電企業壽命周期成本計算方法的建議?；谌珘勖芷诔杀竟芾淼睦砟詈头椒?，在資產形成的前期決策過程中，必須統籌考慮風電場的規劃設計和建設；風電設備采購、運行、檢修、技改、報廢等階段的全過程、全費用，以實現資產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據支持，特別是估算關系式中需要確定有關系數。但真實足夠的費用數據，通常難以收集，導致在具體操作上很難嚴格按照LCC技術的方法與步驟進行分析，這一情況制約著該技術的推廣應用。

結合華能河口風電場一期工程實際，指出風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鍵。

4.2 研究建議

全壽命周期是成本管理的重要方法，風電企業應當整合資源，成立資產全壽命周期管理的相關組織，構建風電項目全壽命周期管理聯合管理機構，將設計方、建設方、運營方全部納入到設計階段中來，明確相關設計標準，充分考慮建設階段的設備、材料選型、安裝以及運營階段的可靠性、穩定性和經濟性的需要。

風電企業資產全壽命周期成本管理涵蓋了資產管理和設備管理雙重概念，包括了資產和設備管理的全過程（設計、選型、采購、運行、維護、更新到退役），既包括設備運維管理，又滲透著其全過程的價值變動過程管理。為實現控制目的，風電企業可以針對不同的管控環節，合理劃分資產全壽命周期不同階段的管理職能。對設備可靠性的管理由生產技術部門負責，對資產經濟性的管理也由技術部門負責。這種進行管理的模式，能夠很好地提高風電企業的協調功能和經營效率。