水電站機電安裝項目成本影響因素及控制方法研究

陳 鑫，張福健

（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建 福州 350003）

1 項目概況

某抽水蓄能電站上水庫最大壩高為55 m，調節庫容825萬m3，占地面積64萬m3，下水庫最大壩，50 m，調節庫容1 625萬m3，占地面積99萬m3，電站擬裝機容量為4×300 MW，平均水頭448 m，靜態總投資約50億元，動態總投資約60億元。其中：機電安裝項目總成本約為7.89億元，分為主機及附屬設備和機電設備安裝兩個部分，合同金額占比分別為84.8%和15.2%。主機及附屬設備成本主要包括設備制造費、專用工具采購費、必要的備品備件費等，機電安裝成本主要包括水泵水輪機安裝、發電機安裝、監控系統安裝、啟閉機安裝、火災及消防系統安裝、橋式起重機安裝、鋼閘門安裝等。

2 成本控制影響因素評價分析

2.1 指標體系的建立

將項目機電安裝分為可研立項階段、招標實施階段、施工階段以及竣工驗收階段4個部分，分別針對各個階段的成本影響因素[1-5]，邀請10位具有高級工程師以上職稱且參與水電站建設工作10年以上的專家展開研討會，最終篩選得到54個主要成本控制影響因素。其中：在可研立項階段，共包括規劃選址、初步設計、壩體類型的選擇等6項因素（編號為1～6）；在招標實施階段，共包括招標設計、施工單位的選擇、設備廠家的選擇等11項因素（編號為7～17）；在工程實施階段，共包括項目策劃、施工工藝、設計變更、質量管理等31項因素（編號為18～49）；在竣工驗收階段，共包括組織竣工驗收及竣工結算時效性、項目后評價、竣工結算審計管理等5項因素（編號為50～54），建立起水電站成本控制影響因素指標體系見圖1。

圖1 水電站成本控制影響因素指標體系

2.2 評價分析過程

每位專家對每個影響因素依次進行打分，分值為1～9分，1分表示影響程度最低，9分表示影響程度最高，根據專家打分情況，運用熵權法確定各影響因素的影響權重。

首先，構建指標評價矩陣：

式中：n表示成本控制影響因素個數；m表示專家個數；xij表示第i位專家對第j個影響因素的打分結果。

然后，利用熵權法計算每位專家的熵權值大小：

式中：λi表示第i位專家的熵權值；Hi表示第i位專家的熵值。

接著，將專家評價矩陣和專家權重向量相乘，得到每個成本控制影響因素的綜合評價值：

最后，通過歸一化處理，得到每個影響因素的權重值ωj：

式中：yj表示第j個成本控制影響因素的綜合評價值。

2.3 結果評價

根據專家打分結果，構建影響因素評價矩陣，計算得到專家熵值向量為：

再通過式（2）計算得到每位專家的熵權值向量：

將H和λ相乘，然后進行歸一化處理，即可計算得到每個影響因素的權重值，結果見圖2。從圖中可以看到：54個成本控制影響因素的權重值介于0.01～0.035之間，為了對影響因素影響等級進行區分，將影響因素劃分 為 I級（影 響 低，權 重 值 [0.01～0.015））、II級（影 響 中 低，權 重 值 [0.015～0.02））、III 級（影 響中，權 重 值 [0.02～0.025））、IV 級（影 響 中 高，權重 值 [0.025～0.03））以 及 V 級（影 響 高，權 重值 [0.03～0.035））5個等級，每個等級下對應的影響因素情況見表1。從表中可以看到：在54個成本控制影響因素中，有4個影響因素達到V級影響程度，分別是：8設備選型、21施工工藝、22施工設備選用以及33信息化應用，因此，在該水電站機電安裝項目實施過程中，應重點對上述幾項影響因素進行控制。

圖2 控制影響因素權重值

表1 專家評分等級劃分結果

3 成本控制方法

3.1 設備選型成本控制方法

以往抽水蓄能電站多數采用300 MW等級、額定轉速為428.6 r/min的電動機發電，該型號電動機支路數絕大多數采取不對稱繞組形式（7路），這種型號的電動機存在槽電流偏低、參數設計不合理、技術經濟指標低等缺點。為解決這一問題，在本工程中，選取了對稱支路繞組（支路數4）的電動機，這種型號的電動機能夠使容量、轉速、電壓和槽電流達到最佳的匹配狀態；同時，支路數從7降到4，可以減少線棒、鐵心、定子槽的數量，在保證發電效能的前提下，可以減少設備的材料用量，提升有效材料的利用率，通過發電機設備選型優化，可降低工程成本約360萬元。

3.2 施工工藝成本控制方法

在橋式起重機安裝過程中，原設計方案擬采用H型鋼焊接制作承重平臺，并預先制作條形混凝土作為載荷試驗的配重塊，此種施工工藝存在如下弊端：一是采用H型鋼焊接制作承重平臺，需要耗費大量鋼材和人力，二是預制條形混凝土塊進行載荷試驗之后沒有其它用處，造成混凝土材料資源的極大浪費。為此，項目部通過研究決定，將原載荷試驗方案設計變更為水箱試驗方案，水箱自重及其裝水最大重量共計330 t，可滿足1.25倍靜載荷試驗（250 t×1.25=312.5 t）要求，通過潛水泵向水箱中注水，通過水箱中水位線刻度值控制注水量。原施工方案預計需花費56萬余元，而優化設計方案預估僅需18萬元，相比原方案可節約工程成本38萬元。

3.3 施工設備選用成本控制方法

在原設計方案中，水利機械輔助系統管道采用在現場分段預制安裝的方式，這種方式主要以人工焊接為主，存在焊接缺陷的幾率較高，焊接外觀成型質量較低，同時施工工期還較長。為解決這一問題，決定將上述管路預制工作全部集中到自動化預制工廠施工[6]，采用全自動焊接機器人進行智能焊接工作。方案優化過后，整體施工效率提升了約70%，一次焊接合格率達到99.9%以上，每10 m管路預制可節約人工費約200元。

3.4 信息化應用成本控制方法

當前，很多工程項目仍采用傳統的二維施工圖紙進行現場施工，這種方法無法提前發現圖紙中的錯誤，焊接質量難以把控，容易出現錯、漏、碰、缺等問題。因此，建議采取以下3個措施進行改進：①建立全廠數字化三維模型；②各系統管路采用預安裝方式；③依據三維模型開展倉面設計。采取信息化應用之后，在施工過程中出現漏埋、錯埋的現象大大降低，提高了現場施工作業效率，從而節約了工程成本。

4 結語

以某抽水蓄能電站機電安裝項目為例，采用層次分析法構建水電站成本控制影響因素指標體系，再利用熵權法確定每個影響因素的權重，通過權重分析，確定了設備選型、施工工藝、施工設備選用以及信息化應用為該工程成本控制的最重要影響因素，并有針對性這些影響因素采取了有針對性的成本控制方法，取得了良好的工程經濟效益，可為水電站機電安裝工程成本控制提供借鑒。