一种降低发电设备全寿命周期成本的方法和系统

摘要

本发明提供一种降低发电设备全寿命周期成本的方法和系统，其中该方法包括：选取用于影响发电设备全寿命周期成本敏感性分析的评价目标；从影响所述发电设备全寿命周期成本的多个因素中选取用于分析的至少两个敏感性因素；基于所述评价目标对所述至少两个敏感性因素进行分析，获得所述至少两个敏感性因素对所述评价目标的影响关系，根据所述影响关系确定发电设备的每个敏感性因素对应的成本值。本发明的方法通过确定至少两个敏感性因素对评估目标的影响关系，为节约发电设备的全寿命周期成本提供理论依据。

说明书

技术领域

本发明涉及发电设备技术领域，尤其涉及一种降低发电设备全寿命周期成本的方法和系统。

背景技术

随着火力发电项目的制约因素增加，追求火电项目低造价的目标难度加大。而在影响发电设备全寿命周期成本的因素有一次性购置成本、维修检修成本、停用损失成本、报废成本等，如何对上述影响因素进行分析，以减少发电设备的全生命周期成本为急需解决的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明一方面提供一种降低发电设备全寿命周期成本的方法，具体包括：

选取用于影响发电设备全寿命周期成本敏感性分析的评价目标；

从影响所述发电设备全寿命周期成本的多个因素中选取用于分析的至少两个敏感性因素；

基于所述评价目标对所述至少两个敏感性因素进行分析，获得所述至少两个敏感性因素对所述评价目标的影响关系；

根据所述影响关系确定发电设备的每个敏感性因素对应的成本值。

在一具体实施方式中，所述选取用于影响发电设备全寿命周期成本敏感性分析的评价目标具体包括：

选取所述发电设备全寿命周期费用净现值作为评价目标。

在一具体实施方式中，所述从影响所述发电设备全寿命周期成本的多个因素中选取用于分析的至少两个敏感性因素具体包括：

将设备的购置成本、燃料成本、维护检修成本作为设备全寿命周期费用敏感性分析的影响因素。

在一具体实施方式中，所述基于所述评价目标对所述至少两个敏感性因素进行分析，获得所述至少两个敏感性因素对所述评价目标的影响关系具体包括：

获取所述发电设备机组的相关信息和所述现值流量信息；

选取所述至少两个敏感性因素的其中一个因素，将选取的因素进行一定幅度的浮动；

基于所述发电设备机组的相关信息、现值流量信息以及进行浮动后的敏感性因素计算所述所述发电设备全寿命周期费用净现值；

根据所述发电设备全寿命周期费用净现值确定所述至少两个敏感性分析因素中对所述发电设备全寿命周期成本影响最大的敏感性因素。

在一具体实施方式中，所述基于所述评价目标对所述至少两个敏感性因素进行分析，获得所述至少两个敏感性因素对所述评价目标的影响关系具体包括：

获取所述发电设备机组的相关信息和所述现值流量信息；

对所述至少两个敏感性因素中的每一个因素均进行一定的幅度的浮动；

基于所述发电设备机组的相关信息、现值流量信息以及进行浮动后的敏感性因素计算所述所述发电设备全寿命周期费用净现值；

根据所述发电设备全寿命周期费用净现值确定所述至少两个敏感性分析因素中对所述发电设备全寿命周期成本的影响关系。

本发明第二方面提供一种降低发电设备全寿命周期成本的系统，包括：

评价目标确定单元，用于选取用于影响发电设备全寿命周期成本敏感性分析的评价目标；

敏感因素确定单元，用于从影响所述发电设备全寿命周期成本的多个因素中选取用于分析的至少两个敏感性因素；

影响关系确定单元，用于基于所述评价目标对所述至少两个敏感性因素进行分析，获得所述至少两个敏感性因素对所述评价目标的影响关系；

敏感因素成本值确定单元，用于根据所述影响关系确定发电设备的每个敏感性因素对应的成本值。

在一具体实施方式中，所述选取单元具体用于：

选取所述发电设备全寿命周期费用净现值作为评价目标。

在一具体实施方式中，所述敏感因素确定单元具体用于：

将设备的购置成本、燃料成本、维护检修成本作为设备全寿命周期费用敏感性分析的影响因素。

在一具体实施方式中，所述影响关系确定单元具体用于：

获取所述发电设备机组的相关信息和所述现值流量信息；

选取所述至少两个敏感性因素的其中一个因素，将选取的因素进行一定幅度的浮动；

基于所述发电设备机组的相关信息、现值流量信息以及进行浮动后的敏感性因素计算所述所述发电设备全寿命周期费用净现值；

根据所述发电设备全寿命周期费用净现值确定所述至少两个敏感性分析因素中对所述发电设备全寿命周期成本影响最大的敏感性因素。

在一具体实施方式中，所述影响关系确定单元具体用于：

获取所述发电设备机组的相关信息和所述现值流量信息；

对所述至少两个敏感性因素中的每一个因素均进行一定的幅度的浮动；

基于所述发电设备机组的相关信息、现值流量信息以及进行浮动后的敏感性因素计算所述所述发电设备全寿命周期费用净现值；

根据所述发电设备全寿命周期费用净现值确定所述至少两个敏感性分析因素中对所述发电设备全寿命周期成本的影响关系；

根据所述影响关系确定发电设备的每个敏感性因素对应的成本值。

本发明实施例的有益效果在于：一种降低发电设备全寿命周期成本的方法，通过选定评估目标和敏感性分析因素，基于评估目标和敏感性分析因素确定敏感性分析因素对评价目前的影响关系。该方法有助于了解各敏感性分析因素对评价目标的影响关系，并根据影响关系确定敏感因素成本值，该方法为节约成本提供理论参考。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一种降低发电设备全寿命周期成本的方法的流程示意图；

图2是本发明实施例的一种降低发电设备全寿命周期成本的方法的机组相关参数图；

图3是本发明实施例的一种降低发电设备全寿命周期成本的方法的现值流量表参数图；

图4是本发明实施例的一种降低发电设备全寿命周期成本的方法的发电设备全寿命周期费用净现值图；

图5是本发明实施例的一种降低发电设备全寿命周期成本的方法设备购置成本与燃料成本2种情况下的临界曲线对比图；

图6是本发明实施例的一种降低发电设备全寿命周期成本的方法的设备购置成本与维修成本2中情况下临界曲线对比图；

图7是本发明实施例的一种降低发电设备全寿命周期成本的方法的发电设备购置成本、维修成本以及燃料成本关联情况下全寿命周期净现值曲面图。

具体实施方式

以下各实施例的说明是参考附图，用以示例本发明可以用以实施的特定实施例。

以下参照图1所示，本发明实施例一提供一种降低发电设备全寿命周期成本的方法，包括：

S1、选取用于影响发电设备全寿命周期成本敏感性分析的评价目标。

以选取设备全寿命周期费用净现值作为目标值为例。发电设备全寿命周期费用净现值的计算方法如上节所述，包括四个组成部分。其中设备的购置成本可通过工程法将组成设备或者系统的各个子本分的费用累计得到，设备正常运行的费用主要包括燃料费用、设备的维护费用以及设备大小修的费用，这其中也包括了设备备品备件的更新、技术改造等费用，设备停用损失费用是指设备由于计划或非计划停运所造成的少发的电量，对于大型发电机组来说，这项费用也是巨额的，以一台600MW的火电机组一次中修(B级)为例，大约需要持续20天左右，假设上网电价为0.2元，以年利用小时数7300小时的平均每天500MW的发电量计算，那么一次中修的停电损失大约为0.486亿元，可见这项费用对企业经营成本的影响是很大的。这两项费用与设备设计、制造质量和可靠性是密切相关的，而设备的质量也在某种程度上反映在设备的购置价格上，从定性的角度来看，设备购置成本的提高可以降低设备正常运行期间的使用，而一味地通过投入大量资金追求高质量、高可靠性，纵然有效地提高了设备正常运行的可靠性，减少了维护成本，但是从设备全寿命周期费用的角度来说也未必是最优的，因此，这是一个综合的优化过程。

S2、从影响所述发电设备全寿命周期成本的多个因素中选取用于分析的至少两个敏感性因素。

影响发电设备寿命周期费用的因素很多，例如，设备的购置成本，设备的日常维护费用，检修费用、燃料费用、银行利率等等，这些影响因素不同程度地对寿命周期同费用产生影响，设备管理的目标是通过一定的技术和管理手段降低设备的寿命周期费用，在资源有限的情况下，应抓住主要敏感因素，所以在进行寿命周期费用敏感性分析的过程中，应选择那些我们认为对设备寿命周期费用影响最大，并且在管理上容易着手的影响因素。

对于发电设备来说，初期投资巨大，以2×600MW超临界机组为例，主机采用国产设备，工程总投资成本近50亿元人民币，其中三大主机设备款约占总投资的30％～35％，即15～17.5亿元人民币，若采用进口设备，则初期投资成本更高。同时，设备初期的投资成本对后期使用成本的影响也是巨大的，若不考虑市场竞争的因素，增加设备的投资，可以购买性能和可靠性更好的设备，不仅提高了设备后期的出力，同时也减少了设备维护检修的开销，由此可见，设备的投资成本将会对设备寿命周期费用产生巨大的“扰动”作用。

发电企业最大的经营成本是燃料成本，当前随着煤价的不断上涨，这项成本显得尤为突出，两台600MW的燃煤火电机组一年的燃煤消耗量约为300万吨标煤，以每吨400元人民币计算，则这样的火电机组一年的燃煤成本为12亿元，再加上机组启动及低负荷是的燃油消耗，这是一项巨大的成本，直接关系到各发电企业的盈亏，从设备的寿命周期成本(LCC)的角度来看，燃料成本是LCC的一项重要组成部分。然而从技术和管理的角度来说，这项成本存在很大的优化空间，例如采用先进的燃料技术可以明显降低燃料消耗，目前国内很多科研院所致力于等离子点火和微油点火技术的研发，为电厂节约了大量的燃料成本。在火电厂日常的设设备管理中，加强锅炉炉膛的吹灰管理，防止炉膛的结渣，提高燃烧效率，也可以降低燃料的消耗量。

设备维修费用作为发电企业日常经营的一项重大费用支出，在设备寿命周期费用组成中也占很大的比例，由于设备检修所产生的费用，不仅包括直接的维修成本，同时还包括由于设备停运所带来的电量损失。以2×600MW超临界机组为例，一次A级检修(又成为大修，是对发电机组进行全面的解体检查和修理)，持续时间约为70天，检修直接费用约为两千万，因机组停运而产生的间接损失约为五千万左右。

因此，选取设备的购置成本、燃料成本，维护检修成本作为设备寿命周期费用敏感性分析的影响因素，通过实例定量分析这几个因素对设备全寿命周期成本的影响关系。

S3、基于所述评价目标对所述至少两个敏感性因素进行分析，获得所述至少两个敏感性因素对所述评价目标的影响关系。

在一具体实施方式中，对选取的至少两个敏感性因素进行分析，获得至少两个敏感性因素对所述评价目标的最大影响因素。

发电设备寿命周期费用的单因素敏感性分析，对某一个因素进行分析时设备的购置成本、燃料成本，维护检修成本三者相互独立，假定其他两个因素均不发生变化，建立因素与设备寿命周期费用净现值的敏感性函数，绘制各个影响因素的敏感性曲线。通过对比分析，寻找对寿命周期费用影响最剧烈的因素。

对发电设备全寿命周期成本进行敏感性分析的目的在于分析目标值与影响因素之间的内在联系，寻找对总费用影响程度最大的环节，为设备的全寿命周期优化管理提供决策支持。

以某火力发电厂2×600MW超临界机组为例，根据全寿命周期各项费用的计算公式，计算2台机组的全寿命周期费用的各个组成费用。

根据图2-3所示的参数计算2台机组全寿命周期费用净现值，根据公式净现值计算公式：

可得：

NPV＝C+(Y+R)×(P/A，10％，25)-W×(P/F，10％，26)

＝45.5+(7.48+0.6)×(P/A，10％，25)-2.8×(P/F，10％，26)

＝118.52(亿元)

对设备的购置成本、设备的年维修费用以及燃料成本同时做一定幅度的变动(假定分别为U，K，L)，则新的净现值计算为：

NPV＝C×(1+U)+[Y×(1+K)+R×(1+L)]×(P/A，10％，25)-W×(P/F，10％，26)

＝45.5×(1+U)+[0.6×(1+K)+7.48×(1+L)]×9.07-0.258

＝118.52+45.5U+5.44K+67.84L

假设设备购置成本、维修成本以及燃料成本3个影响因素中，只有其中1个因素发生变动，其他2个因素不变，则可绘制出单因素变化对设备全寿命周期费用净现值的影响，如图4所示。

在设备的寿命周期内，所选3个影响因素对发电设备全寿命周期费用的敏感性从高到低依次为：燃料成本、设备购置成本、维修成本，即燃料成本对发电设备的全寿命周期费用净现值的影响程度最大，为最敏感的因素。这与发电企业经营的实际情况相符，现代燃煤火电企业日常经营的最大成本就是燃料费用，燃料成本约占火力发电成本的70％，1座2×600MW机组的火力发电厂1年的煤耗量大约在300万吨左右。

在一具体实施方式中，对选取的至少两个敏感因素进行多因素分析，确定所述至少两个敏感性分析因素中对所述发电设备全寿命周期成本的影响关系。

多因素敏感性分析的目的是考虑当多个因素同时发生一定量变动时，净现值的变化情况。一般情况下，考虑各因素相互独立，而变化同时发生的情况。对于发电设备来说，各个因素之间的影响程度往往比较大，例如，不考虑市场因素，可以认为，较高的设备购置价格可使设备后期具有更好的性能、更高的可靠性。这样，不仅增加了设备的出力，也减少了设备的维护费用。又如，在一定范围内，增加设备维修的频率，虽然可以提高设备的可靠性，但同时也增加了设备的停用损失。因此，对发电设备全寿命周期费用进行多因素敏感性分析时，为得到更加客观准确的分析结果，应充分考虑到各个因素之间的影响关系。然而，多因素敏感性分析的基础是要保证各个影响因素之间的独立性，因此，本文将因素的变化量分为2个部分：第1部分为主要变化量，变化量之间相互独立；第2部分为修正部分，根据因素之间的影响程度来决定。

在实际的工程实践中，仅知道各个影响因素之间的定性关系，很难把握它们之间的定量关系，在这种情况下，为了分析的需要，可采用经验的方法拟定，本节对上文所计算的发电设备全寿命周期费用净现值进行多因素敏感性分析，选取设备购置费用(变化百分比为U)、维修费用(变化百分比为K)及燃料成本(变化百分比为L)为影响因素。根据此实例的实际项目经验，假定设备投资费用变化U所引起的维修费用修正量ΔK＝-U

NPV＝C×(1+U)+[Y×(1+K)×(1+ΔK)+R×(1+L)×(1+ΔL)]×(P/A，10％，25)-W×(P/F，10％，26)

＝45.5×(1+U]+[0.6×(1+K)×(1-U

＝118.52+45.5U-73.29U

若设定设备寿命周期成本的目标值为100亿元，即NPV＝100，即可得到多因素敏感性分析的临界曲线(曲面)，如图7所示。

若不考虑维修费用的变化，即令K＝0，则可得到设备购置成本与燃料成本变化情况下的设备全寿命周期费用净现值的临界曲线，如图4蓝线2所示，图中绿线1为考虑了设备购置成本变化对机组燃料成本产生影响的情况，即修正后；而蓝线2表示前者对后者不产生影响，即修正前。曲线的左下部分在有限范围内代表了设备的寿命周期成本在目标成本以内，而右上部分在有限范围内代表了寿命周期成本在目标成本之上。

从图5对比分析可以看出，设备购置成本在-20％～20％变动时，2种情况的临界曲线几乎重合，这是因为在这个小的变化范围内，购置成本对燃料成本的影响不大，而在设备购置成本的两端，即-50％～-20％以及20％～50％变动时，2种情况的临界曲线变化趋势差距较大。在20％～50％，由于购置成本的增加使得LCC的净现值减少，但减少幅度随设备购置成本增加而减小，换而言之，购置成本的增加对减小LCC净现值的贡献是有限的。通过对设备购置成本与燃料成本的关系研究，寻找二者之间的最佳平衡点，可以为基于寿命周期成本的发电设备设计、选型、购置提供决策依据。

若不考虑燃料成本的变化，即令L＝0，则可得到设备购置成本与维修费用变化情况下的设备全寿命周期费用净现值的临界曲线，如图6修正前曲线所示，图中修正后曲线为考虑了设备购置成本变化对机组维修费用产生影响的情况，即修正后情况；而修正前曲线表示前者对后者不产生影响，即未修正的情况。曲线的左下部分在有限范围内代表了设备的寿命周期成本在目标成本以内，而右上部分在有限范围内代表了寿命周期成本在目标成本之上。

从图5对比分析可以看出，设备购置成本在-40％～40％变动时，2种情况的临界曲线几乎重合，在这个小的变化范围内，购置成本对维修成本的影响不大，而设备购置成本在两端差距较大，在40％～60％，购置成本的增加可以降低维修费用，随着购置成本的增加，设备维护成本的减少逐渐趋零，换言之，购置成本无限增加并不能无限减少设备的维护成本。因此，在2条曲线之间的部分可以实现寿命周期成本在目标成本以内。

敏感因素关联情况下的LCC净现值临界曲面。同时考虑设备购置成本、维修成本以及燃料成本3个影响因素的变化，并考虑购置成本对维修成本及燃料成本所产生的影响关系，根据以上相关参数及关系式可得到一个三维的LCC净现值临界曲面，如图7所示。

该临界曲面为发电设备全寿命周期费用净现值与之前设定的目标成本之差的临界曲面，在曲面以下的有限范围内，设备寿命周期成本在目标成本之下，而在曲面以上的有限范围内，设备寿命周期成本在目标成本之上。由图7可见，若考虑到设备购置成本对设备后期的维修费用及燃料成本的影响关系，使得曲面呈明显的非线性关系。该曲面展示了发电设备的购置成本、燃料成本、维修成本以及寿命周期总成本之间的关系。由于发电设备全寿命周期费用的绝大部分取决于设计阶段，以电厂三大主设备中的锅炉为例，其设计结果决定了其后期运行中的锅炉效率与运行维护费用，直接影响到企业的总体效益，根据图示的上述关系可以选择合适的购置成本、燃料成本、维修成本，以降低发电设备的全寿命周期成本。

S4、根据所述影响关系确定发电设备的每个敏感性因素对应的成本值。

根据图示的上述关系可以选择合适的购置成本、燃料成本、维修成本，以降低发电设备的全寿命周期成本，以降低发电设备全寿命周期成本。

本发明实施例的一种降低发电设备全寿命周期成本的方法方法，通过选定评估目标和敏感性分析因素，基于评估目标和敏感性分析因素确定敏感性分析因素对评价目前的影响关系。该方法有助于了解各敏感性分析因素对评价目标的影响关系，为节约成本提供理论参考。

基于本发明实施例一，本发明实施例二提供一种降低发电设备全寿命周期成本的系统，包括：评价目标确定单元、敏感因素确定单元和影响关系确定单元、敏感因素成本值确定单元，其中，评价目标确定单元用于选取用于影响发电设备全寿命周期成本敏感性分析的评价目标；敏感因素确定单元用于从影响所述发电设备全寿命周期成本的多个因素中选取用于分析的至少两个敏感性因素；影响关系确定单元用于基于所述评价目标对所述至少两个敏感性因素进行分析，获得所述至少两个敏感性因素对所述评价目标的影响关系；敏感因素成本值确定单元用于根据所述影响关系确定发电设备的每个敏感性因素对应的成本值。

其中，所述选取单元具体用于：选取所述发电设备全寿命周期费用净现值作为评价目标。

其中，所述敏感因素确定单元具体用于：将设备的购置成本、燃料成本、维护检修成本作为设备全寿命周期费用敏感性分析的影响因素。

其中，所述影响关系确定单元具体用于：获取所述发电设备机组的相关信息和所述现值流量信息；选取所述至少两个敏感性因素的其中一个因素，将选取的因素进行一定幅度的浮动；基于所述发电设备机组的相关信息、现值流量信息以及进行浮动后的敏感性因素计算所述所述发电设备全寿命周期费用净现值；根据所述发电设备全寿命周期费用净现值确定所述至少两个敏感性分析因素中对所述发电设备全寿命周期成本影响最大的敏感性因素。

其中，所述影响关系确定单元具体用于：获取所述发电设备机组的相关信息和所述现值流量信息；对所述至少两个敏感性因素中的每一个因素均进行一定的幅度的浮动；基于所述发电设备机组的相关信息、现值流量信息以及进行浮动后的敏感性因素计算所述所述发电设备全寿命周期费用净现值；根据所述发电设备全寿命周期费用净现值确定所述至少两个敏感性分析因素中对所述发电设备全寿命周期成本的影响关系。

有关本实施例的工作原理以及所带来的有益效果请参照本发明实施例一的说明，此处不再赘述。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。