熱電廠改造方案的優化

馬旭

摘要： 電力改造是建設工程的一種，其目的是為了節能減排。電廠改造項目功在當代，利在千秋。與此同時，其改造項目的方案選擇也顯得十分重要，但相比于其它建設項目，電力建設周期較長、投資金額較大、技術要求較高，所以在進行方案選擇時要更加慎重。文章把價值工程的思想運用于項目方案的優化之中，以包頭市某熱電廠節能改造項目為例，結合價值工程的相關理論方法。在方案選擇的過程中，首先進行功能分析，然后用層次分析法確定功能要素的權重，逐步計算出價值系數，最后選擇出最優方案--省煤器改造。文章為今后類似的熱電廠改造方案的優化提供了相應的參考依據，具有一定的現實意義。

Abstract： Power transformation is a kind of construction project， whose purpose is to make the energy conservation and emissions reduction. Power plant renovation project pains for the moment and gains for the millennia. At the same time， the selection of renovation project is also very important， but compared with other construction projects， its construction period is longer， the investment amount is larger， and the technical requirements are higher， so we should be more careful when make the selection. This paper applies the theory of value engineering in the optimization of project， taking the energy saving renovation project of a thermal power plant in baotou as an example， and combined with the relevant theoriy of value engineering. In the solution of the optimal selection， first we process function analysis， and then we use the analytic hierarchy process （AHP） to determine the weights of functional elements， the value coefficient is calculate step by step， finally we choose the optimal solution--Economizer transformation. This paper provides a reference for optimization of transformation project of similar thermal power plant transformation in the future and has certain practical significance.

關鍵詞： 價值工程;方案優化;電廠改造;功能分析;層次分析法

Key words： value engineering;project optimization;power plant transformation;functional analysis;analytic hierarchy process

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）13-0046-03

0 引言

改革開放以來我國電力建設取得了舉世矚目的成就，發電廠接連建設并投入使用[1]。以煤、石油或天然氣作為燃料的發電廠統稱為火電廠[2]。熱電廠是火電廠中的一種，由于設備年代久遠或節能要求提高等原因，電廠需要周期性的電力改造，其改造方案也需要仔細的選擇。

價值工程是提高研究對象（包括產品、工藝、工程、服務或它們的組成部分）功能，降低其成本的一種有效技術[3]。但現階段其在工程建設項目中的研究和應用還不夠深入，大部分電力改造項目的方案比較選擇，都只考慮了項目的全壽命周期成本，卻無法從另一角度體現項目的功能因素或技術難度，這就有很強的片面性。因此，將功能與成本之間進行有效結合的價值工程法，輔之以層次分析法，能夠更好的量化指標的精確性，選出最優的電廠改造方案[4]。

1 項目簡介

1.1 項目概況

包頭某熱電廠為響應國家節能減排的要求，要對機組進行節能改造。該電廠根據國家相關規定，初步策劃主要從四種方法考慮選擇改造的項目，分別給出省煤器改造、脫硝改造、電除塵改造、脫硫改造四個方案，然后對這四個改造方案分別進行分析，從中選擇一個最佳方案。

1.2 改造方案的費用與工期

1.2.1 鍋爐技術改造——省煤器改造

工程總投資3092萬，建筑工程費188萬，安裝工程費395萬，設備材料費2251萬，其他費用258萬元，年運行維護費166萬元，計劃工期90天。

1.2.2 環境保護技術改造——脫硝改造

工程總投資2148萬元，設備費1239萬元，材料費461萬元，其他費用548萬元，年運行維護費1043萬元，計劃工期120天。

1.2.3 環境保護技術改造——電除塵改造

工程總投資4518萬元，建筑工程費 820 萬元，安裝工程費1429 萬元，設備材料費2310萬元，其它費用697 萬元，年運行維護費422萬元，計劃工期100天。

1.2.4 環境保護技術改造——脫硫改造

工程總投資5930萬元，施工費1461萬元，設備費3137 萬元，材料費618萬元，其它費用714 萬元，年運行維護費629萬元，計劃工期110天。

2 理論基礎

2.1 價值工程法

2.1.1 方法簡介

價值工程是一門交叉的管理學科，它把技術和經濟有效地結合起來，從而可以有效地選擇最佳方案，價值越高，方案的綜合效益越好[5]。它指的是在全壽命周期內，以功能分析為核心，把提高研究對象（包括產品、工藝、工程、服務或它們的組成部分）的價值作為最終目標的有組織的活動[6]。價值用公式可以表示為V（value）=F（function）/C（cost），式中C為成本，F為功能，V為價值，功能與成本的比值最高者，其價值最高，該方案即為最優方案。

2.2 層次分析法

層次分析法是系統工程的一種常用評價方法，也是一種定性和定量相結合的決策方法，具有實用性強、有效性高和算法簡單等優點[7]。用層次分析法進行電力改造項目的方案優化可以遵循以下步驟：先確定各項功能指標;再把每層指標的重要性兩兩比較，得出判斷矩陣;然后對判斷矩陣進行一致性指標檢驗;如果判斷矩陣可以接受，再分別計算各功能指標的權重。

3 項目優化實證分析

3.1 方案功能指標因素分析

關于功能指標因素的確定，現階段建設工程項目中常用的是價值評價法（HECTTEAS） ：即人文（Human）、環境（Envimnmental）、文化（Cultural）、技術（Technological）、時間（Temporal）、經濟（Economic）、美學（Aesthetic）、以及安全（Safety）八個因素為一個評價整體。根據電廠改造方案的實際情況，選取了環境，技術，時間，經濟四個功能因素進行評價。

3.1.1 節能減排效益（環境）

火力發電企業能源消耗量極大，但作為保障國家經濟建設的基礎，又不能限制發電量[8]。電能雖然是清潔能源，但電力工業本身卻對環境有嚴重的污染，特別是大型的熱電廠往往成為當地主要的工業污染源，因此節能減排是電廠改造的出發點和落腳點[9]。

3.1.2 施工技術難度（技術）

項目施工技術難度對項目的影響不言而喻，施工技術難的項目，由于其技術未成型或技術創新不夠，導致項目的功能缺失或質量缺陷的遺留。例如土方回填是技術難度比較低的單項工程，而省煤器改造方案中換熱器的吊裝則難度更高，其面臨的風險更大，比如手拉葫蘆一旦出現質量問題就會有更嚴重的事故。

3.1.3 年運行維護費（經濟）

項目完工試運行后，每年都會花費一定的運行維護費。去除初始投資之外，項目的年運行維護費越高，其后期花費成本也就越大，滿足同樣的功能要求下，項目的價值就越低，因此項目應盡可能使運行維護費越小。

3.1.4 總工期與風險（時間）

項目的總工期與風險因素也至關重要。一般來說，工期越長，項目可能經歷的不確定性就會越大，風險就會越大，比如施工原材料的價格上漲，國家政策的變化和人民幣匯率的變動等[10]。

3.2 方案功能指標因素權重的確定

3.2.1 構造判斷矩陣

根據每項功能的特點對其重要性兩兩比較，構造改造項目的方案判斷矩陣如表1所示。

3.2.2 判斷矩陣一致性要求檢驗

經計算可得CR=0.019<0.1（m=4），判斷矩陣滿足一致性要求。

3.2.3 Delphi功能指標打分

選擇五位電力行業與建設工程行業的資深專家用Delphi法對各備選項目的功能進行十分制打分，再對其進行加權處理，得到的結果如表2所示。

3.3 方案功能系數的計算

首先計算出根據各個方案的功能得分，然后計算出其功能系數，得到如表3所示的功能評價表。

3.4 方案成本系數的計算

根據各個方案的成本得分（項目總投資額）進一步計算出其成本系數，得出如表4所示的成本評價表。

3.5 方案價值系數的計算與分析

根據各方案的功能和成本系數計算出對應的價值系數，得出如表5所示的價值評價表。

結果表明：電除塵改造，脫硫改造兩項方案的價值系數<1，予以淘汰;剩下的兩個方案中，省煤器改造方案的價值系數最高，為最優方案，即在全壽命周期內，以最低的成本滿足了項目的所有主要功能。

4 結論與建議

文章通過分析，計算和選擇得出省煤器改造方案的價值系數最高，為最優方案。雖然該方案在節能減排功能的效果一般，但是工期最短，風險最小，技術難度最低，后期維護費用最少。對于省煤器改造方案，在實施過程中也有需要完善的地方。比如省煤器管道尺寸，一般省煤器管道的半徑r越大磨損率就越低，因此選用尺寸較大的管道能有效的降低管子的磨損。

價值工程對于電力項目的方案優化非常有效。不僅電力建設行業，市政工程、水利工程等其他建設工程項目也都可以用價值工程優化選擇最佳方案，這對于更精確的選擇項目方案具有一定的現實意義。

參考文獻：

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