风电企业全寿命周期成本研究

李景文，厉一梅，杨 凡，吴圣友，张 戈

（华北电力大学经济与管理学院，北京 102206）

0 引言

全寿命周期成本（life cycle cost，LCC）是指一个项目或者设备从规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新直到报废所发生费用的总和。全寿命周期成本管理即从整个项目生命周期出发进行考虑，侧重于从项目决策、设计、施工、运行维护等各阶段全部造价的确定与控制，使LCC最小的一种管理理念和方法[1]。1904年起源于瑞典的铁路系统LCC方法，在价值分析法将LCC的概念用于技术经济分析后，在各个系统得到了广泛应用[2]。在输配电企业中，先后开展了LCC模型与计算[3-5]，优化输电线路的投资和运行维护费用，开创了电网企业成本分析与管理的新方法。

近年来，国家致力于新能源建设，一方面，推进传统能源清洁高效利用，另一方面，不断推动新能源快速发展，加快低碳技术研究与利用，推动发电环节的低碳技术应用，发展可再生能源，同时研究建设合理的输配电网结构及其配套设施。风电做为一种安全可靠的新能源得到了长足发展，风电装机连续4年翻倍增长，已超过2 200万kW，居世界第三。但受风电设备成本高、风力发电受气候以及地理环境影响大等因素影响，风力发电因其成本远高于火力等传统发电方式，降低了投资者的投资热情。自我国的风电商业化开发以来，虽然其成本已经从1.2元/kW·h以上降低到目前的0.5～0.6元/kW·h，但还高于火力发电的成本。 如何降低风力发电成本，实现风电的持续、快速、平稳的发展，是当前需要研究的重要课题。

本文运用全寿命周期成本理论，构建形成适用于风电企业的全寿命周期成本模型，可以为风电企业的成本分析提供依据。通过分析，寻找风电企业在寿命周期各阶段成本关键控制点，从全寿命周期成本控制的视度为风电企业管理提出建设性意见。

1 风电企业全寿命周期成本模型的建立

1.1 LCC理论基础

全寿命周期成本管理是一种以提高设备或系统可靠性为目标，综合考虑初始投资、运行维护及处置的成本费用，以求降低总成本，提高效益的先进管理理论。全寿命周期管理主要涉及财务和工程两大范畴[6]。工程范畴包括设备可靠性、寿命分析、设备失效统计、更新部件和维护对系统寿命的影响等；财务范畴包括设备或系统的最初投资成本及其在不同方案中的比较、投资成本和运行成本的比较、设备故障对系统的影响及可能导致的损失比较、设备的维护或更新成本及退役成本等。全寿命周期成本管理不仅涉及产品的功能和结构，而且涉及从产品的规划、设计、生产、经销、使用、维修保养、到回收处置等全寿命周期过程。全寿命周期成本管理是现代管理论、系统论、控制论和信息论与工程项目交叉融合产生的一种全新管理理念和方法，具有鲜明的全系统、全费用、全过程等特征。

1.2 风电企业的LCC构成

LCC指的是风电企业寿命周期内的总成本，由三部分组成：①一次投资成本（Investment Costs），简称 IC；②运行成本（Operation Costs），简称 OC；③报废成本（Discard Costs），简称DC。即：

1.3 风电企业LCC总估算模型

由于工程或项目的投入和产出往往有延迟性，所以不仅需要考虑货币的时间价值，也需考虑工程建设投入产出在财务上的联系。现金流量作为企业运行过程中重要的财务指标，能够最直接地反映财务运转的情况，而且影响现金流入与流出的因素众多，因而，LCC最终是以现金流量来表述的。

式中：IC是一次投资成本；OC是运营成本年金估算值；DC为报废成本；r为平均筹资成本，在此为广义成本，己考虑了银行利率、涨价因素、筹资风险等因素，一般考虑为组合投资成本；t是风电企业全寿命周期年限。

1.4 风电企业LCC成本计算方法的选择

在风电企业LCC分析过程中，需要分别考虑一次投资成本、运行成本以及清理报废成本。全寿命周期的各阶段成本有其各自特点，成本分析无法离开对其内容的分析与模型建立，进而借助适宜的计算方法进行推导。计算的方法通常有以下几种：

1）参数法。把风电企业寿命周期费用通过参数法同各个因素联系起来，根据费用影响参数的数量及与费用的统计关系选择回归模型的形式，运用回归分析法建立参数费用估算关系式。

2）分析估算法。该方法是根据多年设备维修经费管理的经验，结合新型产品维修特点提出的探索性的预测方法，重点考虑使用阶段的费用，旨在估算出一个年平均维修保障费用，再综合考虑其他各阶段的费用，从而得到较为准确的仿真结果。

3）工程估算法。工程估算法是将产品寿命周期中的各阶段所需费用细分后进行估算的方法。从基本费用单元开始，用工程上的方法对每项费用进行估算，然后逐项迭加求得全寿命周期费用。其数学模型可表示为：

其中，C为寿命周期费用，后面各项为不同阶段的单元费用，各单元费用还可继续分成子单元，形成产品的一个完整的费用结构分析图，从而得出总的估算值。

通过实际考察调研，针对总估算模型选择采用工程估算法进行分析。将风电项目的全寿命周期划分为初始投资阶段、运营维护阶段和清理报废三个阶段。对于每一阶段费用组成部分，可以采用工程预算中的参考定额和费用进行估算，然后逐项迭加。

2 华能河口风电场一期工程LCC案例分析

2.1 项目背景

华能东营河口风电场一期工程的投资成本包括电气一次设备和电气二次设备。

华能河口风电场一期工程主要电气一次设备：

1）主变压器部分；2）220 kVGIS 装置；3）35 kV配电装置；4）无功补偿装置；5）接地消弧线圈；6）10kV备用电源；7）防雷接地；8）防火材料及支架；9）站用电设备；10）站内照明动力；11）风力发电机组33台，箱式变电站 33 台；12）电力电缆；13）安装材料；14）接入系统。

华能河口风电场一期工程主要电气二次设备：

1）变电站综合自动化系统；2）交直流电源；3）火灾报警系统；4）视频监视系统；5）光缆及控制电缆；6）接入系统设备。

2.2 一次投资成本（IC）分析

所谓一次投资成本（IC），就是指在风电场正式投入运行之前所发生的一次性成本，包括风电站设计、建设和调试期间内发生的规划、设计、采购、建设等费用（含征地等费用）。根据风电自身特性，约75%的风力发电总成本属于前期成本。

以华能河口风电场一期工程为例，其风电场的建设投资总额为52 450.63万元，其中包括设备安装、建筑工程、其他项目、基本预备费、静态投资、涨价预备费，其中设备安装费为42 118.37万元，占投资总额的80.3%，因而风电设备的选择对于风电企业的成本控制至关重要，表1是华能河口风电场一期工程各单机容量方案综合比较。

表1比较主要侧重于技术方面。在实务中，由于WTG-3度电费用最低以及估算发电量较大等原因，该风电场选择了投资33台WTG-3机组。但是，这项决策没有考虑WTG-3的使用寿命以及后续的维修、报废成本等因素，因此该项决策并没有从全寿命周期的角度出发。因此建议企业建立新的设备采购指标体系，将后续的保修期时间长度、维修、报废成本等指标综合考虑。

2.3 运行成本（OC）分析

风电场的运行成本（OC），就是指风电场运行期间所花费的各项费用总和，包括人工费、维护保养费、环境费用以及其他费用。数据显示，1台风力发电机组的使用寿命内，总成本的20%左右与风电机组的维护保养有着直接关系。

表1 华能河口风电场一期工程各单机容量方案综合比较表

以华能河口风电场一期工程为例，其运行成本主要包括折旧、维修费、职工工资及福利费、保险费、材料费、其他费用、利息支出和劳动安全与工业卫生专项费用等。其中：

折旧费=固定资产价值×综合折旧率

维修费=固定资产价值×修理费率

职工工资及福利费=职工人均年工资×定员×（1+福利费提取率）

材料费=年上网发电量×材料费定额

其他费用=年上网发电量×其他费用定额

利息支出=流动资金贷款利息+生产期固定资产贷款利息

该工程固定资产投资为55 858万元，结合各固定资产使用寿命，其综合折旧率为6.67%，修理费率在2年保质期内取0.5%，以后取1.5%；风电场职工人数为20人，人均年工资为50000元估算，福利费提取率为14%，劳保统筹和住房基金提取率分别为17%和10%；保险费率0.25%；材料费定额为4元/MW·h；其他费用定额为4元/MW·h；劳动安全与工业卫生专项费用为48万元。

在该阶段，折旧与利息费用占全部成本费用的77%。

2.4 报废成本（DC）分析

报废成本（DC）指风电机组寿命周期结束后，清理、处置相关设备所需支付的费用。该风电场主要设备尚属于质保期内，并未有该阶段现实数据。

表2 华能河口风电场一期工程成本估算表

3 风电企业寿命周期各阶段成本控制的关键点

广义的成本控制，除事中控制外，还应包含事前的设计和建造，以及事后的废弃和处理。以电力企业的建造过程为例，多数情况下，建设单位和业主为降低或不突破原有工程概预算，往往单纯考虑购建过程中的建造成本，而不考虑运行后的运行维护成本，从而造成了实质上不经济的预算压缩。就风电本身而言，其虽不需要消耗化石能源，但也存在风电企业初期建造成本高，营运支出异于其他发电形式，以及电价固定的特点，因而降低成本不但是提高经济效益的重要途径，而且是我国实现风电突破性发展的重要途径。

3.1 初始投资阶段

风电企业的初始投资阶段的费用在风电企业的总投资中所占的比重较大，设备的采购对风电企业运行影响长远，因此，初始投资阶段是管理全过程的重点，这部分的工作要求技术设计和经济控制同时有效的进行，在该阶段应当充分考虑设备采购方案对风电企业全寿命周期的影响，保证实现风电企业整个寿命周期的成本最优控制。该阶段，初始投资成本的控制最为关键。

3.2 运营阶段

运营阶段的管理是指在保证风电企业质量安全双重目标的前提下，通过制定合理的运营及维护方案，全方位的统一管理，在保证高可靠性的前提下降低运营和维护成本。该阶段传统的成本控制发挥着非常重要的作用，要根据施工质量完成情况并结合企业的自身情况，制定合理的运营和维护方案。此外，由于折旧与利息费用占该阶段成本的大部分，而这两部分费用的多少又直接与初始投资成本有关，因此初始投资的控制非常重要。

4 结论及建议

4.1 研究结论

本文设计了风电企业全寿命周期的成本模型，提出了风电企业寿命周期成本计算方法的建议。基于全寿命周期成本管理的理念和方法，在资产形成的前期决策过程中，必须统筹考虑风电场的规划设计和建设；风电设备采购、运行、检修、技改、报废等阶段的全过程、全费用，以实现资产全寿命周期成本最低的目标。

全寿命周期成本模型计算中采用的工程估算法需要大量的历史数据支持，特别是估算关系式中需要确定有关系数。但真实足够的费用数据，通常难以收集，导致在具体操作上很难严格按照LCC技术的方法与步骤进行分析，这一情况制约着该技术的推广应用。

结合华能河口风电场一期工程实际，指出风电场初始投资控制和运行维护阶段是全寿命周期管理的关键。

4.2 研究建议

全寿命周期是成本管理的重要方法，风电企业应当整合资源，成立资产全寿命周期管理的相关组织，构建风电项目全寿命周期管理联合管理机构，将设计方、建设方、运营方全部纳入到设计阶段中来，明确相关设计标准，充分考虑建设阶段的设备、材料选型、安装以及运营阶段的可靠性、稳定性和经济性的需要。

风电企业资产全寿命周期成本管理涵盖了资产管理和设备管理双重概念，包括了资产和设备管理的全过程（设计、选型、采购、运行、维护、更新到退役），既包括设备运维管理，又渗透着其全过程的价值变动过程管理。为实现控制目的，风电企业可以针对不同的管控环节，合理划分资产全寿命周期不同阶段的管理职能。对设备可靠性的管理由生产技术部门负责，对资产经济性的管理也由技术部门负责。这种进行管理的模式，能够很好地提高风电企业的协调功能和经营效率。