CN107423904A - 一种基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法 - Google Patents

一种基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法 Download PDF

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Abstract

一种基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法，该评价方法包括以下步骤：a.针对风电机组的复杂性，对其全生命周期成本进行分类，提出符合实际的风电机组设备LCC组成分类方法；b.对风电机组全生命周期成本的各系统、部件建立数学模型；c.通过收集风电机组设备各系统、部件的运行情况，统计风电机组设备的购置成本、运行成本、故障成本、退役成本及残值，并考虑利息支出和通货膨胀，建立风电机组设备LCC数据库；d.通过LCC数据库统计分析和标准化处理，提取模型中需要的参数，使构建的数学模型更符合风电机组全生命周期成本的实际情况；e.最终形成能够应用于风电机组招标采购流程的全生命周期成本分析评价方法。

Description

一种基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法
技术领域
本发明涉及的是一种基于全生命周期成本(Life Cycle Cost)分析的风电机组评价方法，属于风电机组设备技术管理领域。
背景技术
风电机组本身的成本占据风力发电企业总成本的很大部分，然而，在风电机组招标采购时风力发电企业偏重于考虑风电机组初始投资成本，根据供应商提供的报价信息对设备购置成本进行比较，无法对风电机组运行维护过程中产生的成本进行综合评价。
设备的全生命周期成本包含设备的投资、运行、检修维护、故障和退役处置成本等，能较全面地衡量设备长期消耗费用。风电机组是由各种各样复杂的系统、部件组成的，风电机组的机械结构主要分为转子(包括叶片和轮毂等)、传动系统、发电机、液压系统、偏航系统、支撑系统、电气柜体和其他附件等八个部分；电气结构主要由变桨系统、变速(变频)系统、主控系统、接地系统与防雷保护等若干个子系统构成。各部件的运行及维护情况不尽相同，目前既没有针对风电机组LCC的具体分析评价方法或者数学模型，也没有同类现役风电机组LCC数据库作为参考，且在招标采购流程中尚未出现对LCC评价的要求。
因此，应根据风电机组各系统、部件运行维护的特点分别建立对应的LCC数据库和数学模型，然后有机整合为对整个设备的评价模型，最终形成本发明专利所述的风电机组全生命周期成本评价方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的不足，而提供一种能为决策者在风电机组设备招标采购全过程对风电机组全生命周期成本进行综合评价，以便提高风电企业的运营水平、降低成本的基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的，本发明所述的基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法，它包括以下步骤：
a.针对风电机组设备的复杂性，对其全生命周期成本进行分类，提出符合实际的风电机组设备LCC组成分类方法；
b.对风电机组设备全生命周期成本的各系统、部件建立数学模型；
c.通过收集风电机组设备种各系统、部件的运行情况，统计风电机组设备的购置成本、运行成本、故障成本、退役成本及残值，并考虑利息支出和通货膨胀，建立风电机组设备LCC数据库；
d.通过LCC数据库统计分析和标准化处理，提取模型中需要的参数，使构建的数学模型更符合风电机组设备全生命周期成本的实际情况；
e.最终形成能够应用于风电机组设备招标采购流程的全生命周期成本分析评价方法。
作为优选：所述步骤a中：将风电机组设备全生命周期成本分为如下五个部分：购置成本、运行成本、故障成本、退役成本及残值和利息支出及通货膨胀带来的成本；
结合全生命周期成本的特点和风电机组设备成本消耗具体情况，对各部分进一步细分，得到适合风电机组设备的LCC组成分类；
所述步骤b中：对步骤a得到的各部分建立数学模型，如下式所示：
所述设备LCC静态模型如下：
LCCjt＝CP+CO+CD+CF；
其中C均为输入条件，为各项费用。
其中：
1)购置成本：
CP＝Czjcc++Czjyf+Czjbg+Czjts；
2)运行成本：
3)故障成本：CF＝CzjCF
4)退役成本：CD＝CzjCD-Czjcz
5)考虑利息支出和通货膨胀，折算动态成本：
作为优选：所述步骤c中：编制风电厂实地收资数据统计单，记录不同厂家、型号的风电机组设备对应的各项成本，将所需的输入参数作以统计和处理；
所述步骤d中：建立风电机组设备LCC数据库，并采用数理统计方法对模型中所需参数进行标准化、归一化处理，代入建立的数学模型中，对建立的模型进行完善；
所述步骤e中，将风电机组设备全生命周期评价方法运用到风电机组设备招标采购的流程中，组织审查供应商投标资格时进行LCC初评价；在评标阶段根据供应商提供参数、参考LCC数据库核算风电机组设备LCC；在签订合同后进行LCC后评估及反馈，实现所跟踪风电机组设备LCC数据库的完善。
本发明的优点是：
1)实用性：本发明提出的基于全生命周期成本的风电机组设备分析评价方法，能从全生命周期的角度对风电机组设备进行更为全面的成本评价，提出更符合风电机组设备的具体成本分类组合方法，在设备招标采购决策方面更具实用性；
2)可靠性：本发明提出的风电机组设备LCC数据库能针对具体厂家和机型进行数据统计收集，并能利用风电厂实地收资的数据库对所建数学模型进行完善，使构建的数学模型更符合风电机组设备全生命周期成本的实际情况，从而使模型和分析方法更具可靠性；
3)开放性：LCC模型及数据库在招标采购流程前、中、后期均能发挥作用，相比现有LCC分析方法更能实现模型参数的反馈，整个分析方法更有延续性、数学模型更有开放性，能通过数据量的扩充和数据库的完善对不同厂家设备进行长期的分析评价。
附图说明
图1为风电机组设备全生命周期成本分析评价方法体系框图。
图2为风电机组设备全生命周期成本分类组成结构框图。
图3为包含LCC分析评价方法的风电机组设备招标采购流程框图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作具体的说明。本发明所述的一种基于全生命周期成本的风电机组设备评价方法，该评价方法包括：
a.针对风电机组设备的复杂性，对其全生命周期成本进行分类，提出符合实际的风电机组设备LCC组成分类方法；
b.对风电机组设备全生命周期成本的各系统、部件建立数学模型；
c.通过收集风电机组设备种各系统、部件的运行情况，统计风电机组设备的购置成本、运行成本、故障成本、退役成本及残值，并考虑利息支出和通货膨胀，建立风电机组设备LCC数据库；
d.通过LCC数据库统计分析和标准化处理，提取模型中需要的参数，使构建的数学模型更符合风电机组设备全生命周期成本的实际情况；
e.最终形成能够应用于风电机组设备招标采购流程的全生命周期成本分析评价方法。
上述各环节之间的关系可用图1概括。
本发明所述的步骤a中：将风电机组设备全生命周期成本分为如下五个部分：购置成本、运行成本、故障成本、退役成本及残值和利息支出及通货膨胀带来的成本；
结合全生命周期成本的特点和风电机组设备成本消耗具体情况，对各部分进一步细分，得到适合风电机组设备的LCC组成分类。
所述步骤b中：对步骤a得到的各部分建立数学模型，如下式所示，将其中可以直接获得的参数列出，不可直接获得的参数建立数学模型进行预测；
所述风电机组设备LCC静态模型如下：
LCCjt＝CP+CO+CD+CF；
其中C均为输入条件，为各项费用；
其中：
1)购置成本：CP＝Czjcc++Czjyf+Czjbg+Czjts
2)运行成本：
故障成本：CF＝CzjCF
4)退役成本：CD＝CzjCD-Czjcz
5)考虑利息支出和通货膨胀，折算动态成本：
各部分可以根据风电机组设备的特点进一步细分，具体内容如图2所示。
所述步骤c中：编制电厂实地收资数据统计单，记录不同厂家、型号的风电机组设备对应的各项成本，对模型中不可直接获取的部分，将所需的输入参数作以统计和处理；
所述步骤d中：建立风电机组设备LCC数据库，并采用数理统计方法对模型中所需参数进行标准化、归一化处理，代入建立的数学模型中，对建立的模型进行完善。
所述步骤e中，将风电机组设备全生命周期评价方法运用到风电机组设备招标采购的流程中，组织审查供应商投标资格时进行LCC初评价；在评标阶段根据供应商提供参数、参考LCC数据库核算风电机组设备LCC；在签订合同后进行LCC后评估及反馈，实现所跟踪风电机组设备LCC数据库的完善。
本发明所述各部分成本的模型是：
1)购置成本(CP,Cost of Purchase)是指设备采购和安装调试阶段投入的成本，包含设备本身价格和其他采购安装时附加的费用。设备购置成本包括：出厂(到岸)价格，对于国产设备为出厂价，对进口设备指到岸价，含有增值税、关税、运输费用等等；运费及保险；保管费(包括检验费)；安装调试费。签合同时，设备厂商如果负责设备的运输、安装与调试，则CP为合同总价格，包括设备出厂价格，设备运费、保险费、保管费以及设备安装调试费等，若设备厂商只提供设备，不负责运输、安装与调试，则购置成本如下式所示：
CP＝Ccc+Cyf+Cbg+Cts；
其中：
设备出厂价格Ccc＝Czjcc；
Czjcc——风电机组出厂价格；
设备运费Cyf＝Czjyf；
Czjyf——风电机组运费及保险；
设备保管费Cbg＝Czjbg；
Czjbg——风电机组保管费；
设备安装费Cts＝Czjts；
Czjts——风电机组调试安装费；
购置成本整体表示为：
CP＝Czjcc++Czjyf+Czjbg+Czjts
2)运行成本(CO,Cost of Operation)是指在设备正常运行过程中发生费用的总和，主要包括人员费用、动力费用、材料费用、设备维护费用和保险费用；具体如下式所示：
CO＝Cry+Cdl+Ccl+Cwh+Cbx
其中：
Cry——人员费用；
Cdl——动力费用；
Ccl——材料费用(备品备件消耗)；
Cwh——设备维护费用；
Cbx——保险费用；
将人员费用分解为运行人员、辅助人员以及管理人员的费用之和，并折合一定的比例。
动力费，即设备运行时消耗的电费等等。风力发电机组系统复杂，难以严格界定清楚风电机组所消耗的动力费，有些情况下，也没有为风电机组单独配置流量测量装置等，因此，也需要根据设计参数对动力费进行分解，提炼出风电机组所消耗的动力费，具体如下式所示：
其中：
Xdlij——第i个设备第j种动力费的消耗量；
Xdlsumj——第j种动力费的全厂消耗量；
Cdlj——第j种动力费的费用；
材料费用，主要包含备品备件的消耗费用，此处要扣除风电机组购买时附带的备品备件，如下式所示：
其中：
Xclsumij——用于风电机组的第i个设备的第j种材料消耗总量；
Xpd——风电机组购买时附带的备品备件量；
Cclij——用于风电机组的第i个设备的第j种材料费用；
设备维护分为定期维护与不定期维护，又可进一步细分为可修复设备与不可修复设备，不同设备维护频次和费用存在差异，需要将风电机组各关键部件维护费用进行分解，根据实际调研数据，可以得到每次每个设备的维护费用，因此维护费用如下式所示：
其中：
Xwhij——第i个设备的第j次维护费用中风电机组贡献比；
Cwhij——第i个设备的第j次维护费用；
设备保险费用与维护费用类似，如下式所示：
其中：
Xwhij——第i个设备的第j次保险费用中风电机组贡献比；
Cwhij——第i个设备的第j次保险费用；
综上所述，风电机组的运行费用模型可以归纳为：
3)故障成本(CF,Cost of Fault)是指在风力发电厂设备发生故障时所损失的费用，这里既包括解决故障时造成的人工、材料费等直接损失，也包括设备故障停机引起严重后果后的赔偿费用等其他间接损失。将由于风电机组故障造成的损失表示如下：
CF＝CzjCF；
其中：
CzjCF——风电机组故障造成的发电损失；
4)退役成本(CD,Cost of Discard)是指设备退役处置时的人工、设备、运输费用和环保费用，并扣除退役时返回的残值，具体如下式所示：
CD＝CzjCD-Czjcz；
其中，
CzjCD——风电机组退役费用；
Czjcz——风电机组残值；
5)在静态模型基础之上，考虑每次费用发生的时间成本，进行利息支出和通货膨胀的折算，将设备发生在不同时间的费用折算为发生在同一时间的费用，便可以得到LCC动态模型。LCC动态模型如下所示：
LCCdt——LCC动态模型；
LCCjti——第i年LCC静态模型；
n——设备运行年限；
CPI——通货膨胀率；
γ——当年年利率；
3.风电机组设备LCC数据库建立与风电机组设备招标采购流程的完善；
建立风电机组设备LCC数据库需要在电厂进行数据收资，统计各项成本数据可以通过获取招标采购合同、公司基建成本核算、定额标准和SAP资产财务系统的数据来进行，并计算转化得到间接参数。
采用数理统计方法对模型中所需参数数据标准化、归一化处理，代入建立的数学模型中，对建立的模型进行验证和调整。将经过数据检验的模型和相关分析方法运用到风电机组设备招标采购的流程，如图3所示，包括：组织审查供应商投标资格时进行LCC初评价；在评标阶段根据供应商提供参数、参考LCC数据库核算物资设备LCC；在签订合同后进行LCC后评估及反馈，实现所跟踪风电机组设备LCC数据库的完善。

Claims (3)

1.一种基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法，其特征在于该评价方法包括以下步骤：
a.针对风电机组的复杂性，对其全生命周期成本进行分类，提出符合实际的风电机组设备LCC组成分类方法；
b.对风电机组全生命周期成本的各系统、部件建立数学模型；
c.通过收集风电机组设备各系统、部件的运行情况，统计风电机组设备的购置成本、运行成本、故障成本、退役成本及残值，并考虑利息支出和通货膨胀，建立风电机组设备LCC数据库；
d.通过LCC数据库统计分析和标准化处理，提取模型中需要的参数，使构建的数学模型更符合风电机组全生命周期成本的实际情况；
e.最终形成能够应用于风电机组招标采购流程的全生命周期成本分析评价方法。
2.根据权利要求1所述的基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法，其特征在于：
所述步骤a中，风电机组LCC分类分为以下五个组成部分：购置成本、运行成本、故障成本、退役成本及残值和利息支出及通货膨胀带来的成本；
结合全生命周期成本的特点和风电机组设备成本消耗具体情况，对各部分进一步细分，得到适合风电机组设备的LCC组成分类；
所述步骤b中，风电机组全生命周期成本各部分数学模型，其静态风电机组设备LCC模型是：
LCCjt＝CP+CO+CD+CF,即：
<mfenced open = "" close = ""> <mtable> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>LCC</mi> <mrow> <mi>j</mi> <mi>t</mi> </mrow> </msub> <mo>=</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>j</mi> <mi>c</mi> <mi>c</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>j</mi> <mi>y</mi> <mi>f</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>j</mi> <mi>b</mi> <mi>g</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>j</mi> <mi>t</mi> <mi>s</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Sigma;X</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mi>x</mi> <mi>r</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>y</mi> <mi>x</mi> <mi>r</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Sigma;X</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>z</mi> <mi>r</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>f</mi> <mi>z</mi> <mi>r</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>&amp;Sigma;X</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>l</mi> <mi>r</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>g</mi> <mi>l</mi> <mi>r</mi> <mi>y</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <mo>+</mo> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>j</mi> </munder> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>i</mi> </munder> <mfrac> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>l</mi> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>l</mi> <mi>s</mi> <mi>u</mi> <mi>m</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> </mfrac> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>d</mi> <mi>l</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>j</mi> </munder> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>i</mi> </munder> <mrow> <mo>(</mo> <mrow> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>l</mi> <mi>s</mi> <mi>u</mi> <mi>m</mi> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>p</mi> <mi>d</mi> </mrow> </msub> </mrow> <mo>)</mo> </mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>c</mi> <mi>l</mi> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>j</mi> </munder> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>i</mi> </munder> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>h</mi> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>w</mi> <mi>h</mi> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>j</mi> </munder> <munder> <mi>&amp;Sigma;</mi> <mi>i</mi> </munder> <msub> <mi>X</mi> <mrow> <mi>b</mi> <mi>x</mi> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>b</mi> <mi>x</mi> <mi>i</mi> <mi>j</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> </mrow> </mtd> </mtr> <mtr> <mtd> <mrow> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> <mi>F</mi> </mrow> </msub> <mo>+</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>j</mi> <mi>C</mi> <mi>D</mi> </mrow> </msub> <mo>-</mo> <msub> <mi>C</mi> <mrow> <mi>z</mi> <mi>j</mi> <mi>c</mi> <mi>z</mi> </mrow> </msub> </mrow> </mtd> </mtr> </mtable> </mfenced>
其中C均为输入条件，为各项费用；
其中：
1)购置成本：CP＝Czjcc++Czjyf+Czjbg+Czjts
2)运行成本：
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故障成本：CF＝CzjCF
4)退役成本：CD＝CzjCD-Czjcz
5)考虑利息支出和通货膨胀，折算动态成本：
3.根据权利要求1所述的基于全生命周期成本分析的风电机组评价方法，其特征在于：
所述步骤c中，统计各项成本数据可以通过获取招标采购合同、公司基建成本核算、定额标准和SAP资产财务系统的数据来进行，建立风电机组设备LCC数据库；
所述步骤d中，对统计到的数据进行预处理和标准化处理，提取模型中需要的参数，完善风电机组设备LCC模型；
所述步骤e中，将风电机组设备全生命周期评价方法运用到风电机组设备招标采购的流程中，组织审查供应商投标资格时进行LCC初评价；在评标阶段根据供应商提供参数、参考LCC数据库核算风电机组设备LCC；在签订合同后进行LCC后评估及反馈，实现所跟踪风电机组设备LCC数据库的完善。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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