CC BY
35
Показатели стоимости жизненного цикла для экономического обоснования проектов... УДК 338.45:69; 628.356.3:336.7
ПОКАЗАТЕЛИ СТОИМОСТИ ЖИЗНЕННОГО ЦИКЛА ДЛЯ ЭКОНОМИЧЕСКОГО ОБОСНОВАНИЯ ПРОЕКТОВ СТРОИТЕЛЬСТВА ВОЗДУХОДУВНЫХ СТАНЦИЙ
А.В. Устюжанин*, Е.А. Королева**, В.И. Баженов***
* ** Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет (НИУ МГСУ), кафедра «Водоснабжение и водоотведение», г. Москва *** Исполнительный директор ЗАО «Водоснабжение и водоотведение», г. Москва
Аннотация
Целью написания данной статьи является разработка и обоснование практическим примером методических рекомендаций по учету показателей стоимости жизненного цикла для технико- экономического обоснования проектов строительства воздуходувных станций объектов ВКХ. Детально рассмотрена структура основных значимых показателей затрат: капитальных, на электроэнергию, на ремонтные работы и расходные материалы. Рассмотренный пример выявил, что управление воздуходувными станциями на объектах ВКХ является выгодным техническим мероприятием, снижающим стоимость жизненного цикла.
Ключевые слова:
технико-экономическое обоснование, стоимость жизненного цикла, капитальные затраты, эксплуатационные затраты, водопрово-дно- канализационное хозяйство, воздуходувная станция История статьи: Дата поступления в редакцию 16.04.18
Дата принятия к печати 19.04.18
Актуальность
Воздуходувные станции являются одним из самых энергозатратных узлов централизованной системы водоотведения. Это означает, что проблема их технико- экономической оценки относится к народнохозяйственной задаче, решение которой позволит обосновывать наиболее выгодные варианты, представленные к конкурсным процедурам в соответствии с № 44-ФЗ «О контрактной системе в сфере закупок товаров, работ, услуг для обеспечения государственных и муниципальных нужд».
Потребление электроэнергии составляет до 80 % от полной мощности городских очистных сооружений [1, 2]. Внедрение процессов регулирования работы компрессорного оборудования снижает энергопотребление как минимум на 35%. Разработка технико- экономического инструмента обоснования проектов с воздуходувными станциями представляется актуальным направлением оценки затрат. В качестве основы выбран современный механизм оценки — по показателям затрат стоимости жизненного цикла (СЖЦ) [3, 4]. Технико-экономическая оценка величин СЖЦ капитального объекта ВКХ заключается в выборе варианта, который будет обеспечивать самую низкую стоимость за расчетный период объекта народного хозяйства.
Оценку принято выполнять на примерах муниципальных очистных сооружений водоотведения [5, 6] и непосредственно воздуходувных станций [7, 8]. Для последних сооружений не разработано четких методических рекомендаций по выявлению и определению показателей стоимости жизненного цикла, что составляет предмет настоящих исследований.
Актуальность настоящих исследований стоит дополнить острой потребностью подобной методической разработки не только для конкурсных процедур, а также для энергосервисных и лизинговых контрактов [9, 10] и проектов государственно-частного партнерства [11].
Учет показателей СЖЦ
Предложен полный перечень показателей жизненного цикла [3, 4, 7, 8], который требует их предварительной идентификации техническим заданием (ТЗ) заказчика, табл. 1. Заказчик определяет целесообразность оценки каждогоиз данных показателей исходя из различий по вариантам, представленным длятехнико- экономического сравнения. Так, например, затраты Co, Cs, Cenv, Cd были исключены заказчиком по причине их идентичности по вариантам сравнения.
Таблица 1
Полнлой пе]°ечзнь покаэатолей жизнен ного цикла
ОЗоеночзние Наимоковзниа Учет в ТЗ
Сумезо капиеельных зетрат (КАПИТ)
Се Кзсит альные затраты для обеспечения строительных работ, закупочная стоимостькомпрессорного оборудования. Затраты на монтаж и пуско-наладку оборудования. +
Суммеоксплуатеционн ых затр ат (ЭКСПЛ)
Са таарато1 нэ электроэнергию компрессорного оборудования. +
Со Текущие затраты (в основном на оплату труда обслуживающего п^сонала) -
Спз Затраты на сервисное ремонтное и техническое обслуживание (яткущийипаааовый ремонт, при не обходимости замена оТорутотания ити ртсхадных элементов) +
еоа щттраты пкпрачинз пуостоя (упоенная выгода) или потери производительности -
Сносу Затраты нг зхраку вжружатащей сре_ы и предотвращение ущерба
Оетрееынаоон ец оси зн енного цикла
Cd ЗзтзоенIнayти;Iизецию, о статочная стоимость оборудования для ого б^ущеоа икпользогания -
Предатовоепныезевисомосои опржднляют учет оснозных показателей, как составляющих элементов сеоимооелз зпезненкого цикла (СЖЦ)бее ^ете (формула 1)и с учетом (формула 2) дисконтирования еатрат оо вкемени [3, 4]:
ССЦ = ((C) + (Ce + Cm) ово ССЦ = Ип КАП ИТ + ЭК С ПЛ (1)
Г-WTT - vn КИП И Т (С i) vn Э ИС ПЛ (С е + Ст)
СЖЦ n И 1 (1+г)" + И'2 (1+г)" (2)
где
п — количество лет (порядковый номер года, исчисляемый от начала прогнозного периода), г = (1-р) — ставка дисконтирования, доли ед., р — годовой темп инфляции, доли ед., 1 — процентная депозитная ставка банка, доли ед.,
Расчетным периодом п для технико-экономического сравнения вариантов проектов строительства воздуходувных станций целесообразно назначать 25 лет исходя из минимального жизненного цикла компрессорного оборудования для воздуходувных станций [7, 8].
Научной новизной является поэлементная идентификация основных показателей СЖЦ проектов строительства воздуходувных станций: О, Ce, Cm. Рассмотрим подробнее каждую компоненту.
Структура капитальных затрат О
Компоненты стоимости капитальных затрат О подробно перечислены в табл. 2. В столбце комментариев указаны наиболее общие рекомендации при оценке технических решений.
Таблица 2
Структура капитальных затрат
№ п/п Структура капитальных затрат Рекомендации для оценки технических решений
1 Проектные работы Обязательная часть
2 Стоимость компрессорного Обязательная часть. Перечень комплектации оборудо-
оборудования вания должен быть представлен отдельным документом с учетом наличия или отсутствия: 1. Звукозащитный кожух; 2. Глушители; 3. Противопомпажный клапан; 4. Локальная панель управления (для каждого агрегата); 5. Главная панель управления (ПУ группового управления агрегатами); 6. Встроенный частотный привод; 7. Расходные материалы на каждые 2 года эксплуатации; 8. Комплект специального инструмента для обслуживания.
3 Стоимость частотно При наличии и необходимости, а также если он
регулируемого привода (ЧРП) не является встроенным и не входит в стоимость воздуходувного оборудования.
4 Стоимость трансформаторных Стоимость вновь устанавливаемых или заменяемых
подстанций трансформаторов / трансформаторных подстанций и др. оборудования для обеспечения питания необходимого напряжения и мощности с учетом требований к резервированию.
5 Стоимость кабельной Стоимость вновь устанавливаемых или заменяемых
продукции кабелей для обеспечения питания необходимого напряжения и мощности.
6 Строительно-монтажные и Стоимость материалов, строительно-монтажных и
пуско-наладочные работы пуско-наладочных работ по устройству фундаментов,
воздуходувного оборудования монтажу и наладке воздуходувного оборудования. Принимается по сметным данным аналогичных объектов или УСР.
7 Строительно-монтажные и Стоимость материалов, строительно-монтажных и
пуско-наладочные работы пуско-наладочных работ по устройству фундаментов,
энергетического оборудования монтажу и наладке воздуходувного оборудования. При-
(ТП, кабели) нимается по сметным данным аналогичных объектов или УСР.
Структура затрат на потребляемую электрическую энергию Се
Порядок определения стоимости электроэнергии, затраченной воздуходувным оборудованием вычисляется методом прогноза с учетом роста тарифа на электроэнергию:
п - 1
С е = Кср х 24 х 365 хТо ^ а^)' (3)
1 = о
где
№р — среднегодовая потребляемая мощность, кВт.
п = 25 — период расчета, лет. Принимается в соответствии с утвержденным сроком эффективной эксплуатации. Обычно на уровне 25 лет;
Т0 — тариф на электроэнергию на момент расчета, руб/кВтч;
у — ежегодное удорожание электроэнергии, %. Согласно анализу Российской ассоциации водоснабжения и водоотведения о состоянии отрасли от 10.12.2015 г., среднее ежегодное удорожание электроэнергии для предприятий ВКХ РФ составляет 6,8%;
Среднегодовая потребляемая мощность №р является целевой величиной расчета потребления электроэнергии воздуходувным оборудованием. Наилучшим способом определения данной величины является метод имитационного математического моделирования, описанный в [12]. При этом, для получения объективного результата требуется формирование достоверных исходных данных, представленных в табл. 3.
Таблица 3
Перечень данных для расчёта среднегодовой потребляемой мощности для очистных сооружений канализации (ОСК)
№ п/п Параметр Размерность Кем предоставляется Примечание
1 Почасовая неравномерность притока сточных вод м3/ч. Заказчиком (технолог ОСК) Используются среднегодовые значения притока сточных вод в каждый час суток
2 Удельная потребность в воздухе на 1 м3 стоков (м3 воздуха при 20°С) м3/м3 Заказчиком (технолог ОСК) Должна быть достоверно определена отдельным расчетом или исследованиями.
3 Глубина аэротенка, от дна до поверхности жидкости м Заказчиком (технолог ОСК) Определяет давление в системе воздуховодов, при котором начинается процесс аэрации.
4 Уставка давления кПа Заказчиком (технолог ОСК) Давление в системе воздуховодов после включения контура стабилизации давления.
Продолжение таблицы
5 Значение мощности на валу группы воздуходувных аграгатов кВт Производитель (поставщик) воздуходувного оборудования Мощность на валу группы агрегатов для каждой из рабочих точек.
6 Значение полной потребляемой мощности группой воздуходувных аграгатов кВт Производитель (поставщик) воздуходувного оборудования Потребляемая мощность группы агрегатов для каждой из рабочих точек.
7 Значение изоэнтропного КПД % Производитель (поставщик) воздуходувного оборудования Изоэнтропный КПД группы агрегатов для каждой из рабочих точек.
Примечание: следует использовать значение потребности в воздухе в виде «нормальный кубический метр воздуха на один кубический метр воды», т.к. значение нормального расхода воздуха не
зависит от температуры и будет одинаковым в разное время года.
Структура затрат на ремонтные работы и запасные части Cm
Данные затраты Cm целесообразно определять на базе следующей суммы:
^ = + ^2 (4)
Проанализируем детально сущность слагаемых элементов.
Cm1 — стоимость работ и расходных материалов на период 25 лет. Расходные материалы предполагают использование элементов:
1. Воздушные фильтры;
2. Масляные фильтры;
3. Масло;
4. Ременные передачи;
Расходные материалы могут быть заменены силами эксплуатирующего персонала не более, чем за 1 рабочую смену (8 часов). Стоимость расходных материалов и работ определяется в соответствии с требованиями производителя оборудования и опыта применения. Если в комплектацию воздуходувного оборудования включены расходные материалы на первые 2 года работы, их стоимость следует вычитать из Cm1.
Cm2 — стоимость узлов оборудования, ресурс которых составляет менее 25 лет и стоимость работ по их замене. В данную группу входят достаточно дорогостоящие узлы, срок службы которых, не позволяет им работать весь установленный срок службы агрегата.
Расчет стоимости расходных материалов и узлов, ресурс которых не превышает 25 лет эксплуатации, целесообразно проводить согласно табл. 4. Все стоимости в данном примере указаны условно. ТЗ заказчика должно содержать лишь форму с различными типами расходных материалов и узлов, а ее заполнение обеспечивает исполнитель варианта, представленного для сравнения.
Таблица 4
Перечень данных для расчёта среднегодовой потребляемой мощности воздуходувок (ВД)
№ п/п Группа Наименование Ресурс, лет Кол-во дополнительных узлов на каждый работающий агрегат на 25 лет эксплуатации [(25/ресурс) — 1] Кол-во дополнительных узлов на 25 лет эксплуатации, шт. Цена узла, руб. Стоимость дополнительных узлов, руб. Стоимость работ по замене, руб.
1 Фильтрующие элементы масляных фильтров 3 8 24 0 0 0
2 Фильтрующие элементы грубой очистки воздушного фильтра на входе в ВД 1 24 72 20 1440 1440
3 Фильтрующие элементы тонкой очистки воздушного фильтра на входе в ВД 0.5 49 147 50 7350 7350
4 Смазочное масло 3 8 24 0 0 0
5 Консистентная смазка подшипников главного электродвигателя 3 8 24 0 0 0
6 ^2 Подшипники 10 2 6 100 600 600
7 Рабочий аэродинамический орган (ядро) ВД 10 2 6 500 3000 3000
8 Частотный преобразователь 12 2 6 500 3000 3000
9 Эл.двигатель привода поворотно-лопастного механизма 25 0 0 0 0 0
10 Масляный насос 25 0 0 0 0 0
11 Зубчатая передача 25 0 0 0 0 0
12 Главный приводной электродвигатель 25 0 0 0 0 0
13 Узел нагнетателя 25 0 0 0 0 0
Cm — стоимость затрат на ремонтные работы и запасные части, руб. 13200
Графическое представление результата
К технико-экономической оценке представлены наиболее интересные с технической точки зрения варианты: вариант 1 — Без управления воздуходувным оборудованием; вариант 2 — Управление с помощью регулируемого электропривода (РЭП), вариант 3 — Управление поворотно- лопастным ме-
ханизмом воздуходувного оборудования, рис. 1. Варианту отражают влияние управляемых процессов подачи воздуха на СЖЦ и, в частности, на затраты по электроэнергии. Исходные технические параметры по вариантам сравнения в соответствии с ТЗ были приняты аналогичными.
Рис. 1. Стоимость жизненного цикла на основе показателей затрат С — капитальные,Се — на электроэнергию, Cm — на ремонтные работы и расходные материалы) за расчетный период п = 25 лет по техническим
вариантам сравнения: вариант 1 — Без управления,
вариант 2 — Управление с помощью регулируемого электропривода (РЭП), вариант 3 — Управление поворотно- лопастным механизмом
Как видно из графика варианты представлены без учета (формула 1) и с учетом (формула 2) дисконтирования затрат во времени. Собственно, операция дисконтирования затрат во времени важна для инвестора. С помощью этого механизма он определяет меру выгоды от своего участия в проекте. Инвестор определяет, какая сумма, имеющаяся сегодня, будет иметь для него ту же ценность, что и сумма Х, полученная через п лет.
Из анализа рис. 1 также заметно, что влияние технических способов управления подачей воздуха снижает СЖЦ. Это имеет важность, поскольку управляемое воздуходувное оборудование получает приоритет на конкурсных процедурах. При этом вариант 3 с управляемым поворотно- лопастным механизмом воздуходувного оборудования явно лидирует.
На рис. 2 представлен наиболее выгодный вариант с самой низкой СЖЦ — Управление с помощью поворотно-лопастного механизма с учетом дисконтирования затрат во времени. Именно он должен получить признание на конкурсных процедурах.
■ Сш= б,71млн. руб.; 1% ,.__■ Ci= 125 млн. руб.; 13%
Рис. 2. Пример анализа комплекса стоимости жизненного цикла на основе показателей затрат (С1 — капитальные, Се — на электроэнергию, Ст — на ремонтные работы и расходные материалы) по варианту 3 (Управление с помощью поворотно-лопастного механизма), как наиболее выгодного инвестору
Вывод
Практическое применение сформулированных выше методических рекомендаций будет поддерживать четкий учет показателей стоимости жизненного цикла для технико- экономического обоснования проектов строительства воздуходувных станций, а также обоснования затрат, связанных с их стратегическим планированием. Представленный технический пример воздуходувной станции является лишь частным случаем общей народнохозяйственной задачи. Так, на основе представленных методических рекомендаций, может быть разработана структура показателей для аналоговых технических решений с мощными энергетическими станциями: насосными, котельными, гидроэлектростанциями, тепловыми, газовыми, атомными и т.д., включая станции на основе использования альтернативных источников энергии (солнечные, ветровые, геотермальные, приливные).
Управление подачей воздуха на объектах ВКХ является выгодным техническим мероприятием, снижающим стоимость жизненного цикла воздуходувных станций. Определяющим её показателем являются затраты на потребляемую энергию.
ЛИТЕРАТУРА
1. Березин С. Е. Управление воздуходувками — действенная мера энергосбережения в инфраструктуре водоот-ведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 3. С. 55-58.
2. Березин С. Е. Выбор способа регулирования воздуходувок для аэрации сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2012. № 11. C. 59-64.
3. Баженов В.И., Березин С.Е., Самбурский Г.А. Методика расчета стоимости жизненного цикла для оборудования, систем и сооружений водоснабжения и водоотведения // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведения. 2017. № 4. С. 34-41.
4. Баженов В. И., Пупырев Е. И., Самбурский Г. А., Березин С. Е. Разработка методики расчета стоимости жизненного цикла оборудования, систем и сооружений для водоснабжения и водоотведения // Водоснабжение и санитарная техника. 2018. № 2. С. 10-19.
5. Гогина Е. С., Гуринович А. Д. Применение методики LCC для оценки эффективности инвестиционных проектов сооружений очистки сточных вод // Водоснабжение и санитарная техника. 2016. № 9. С. 36-41.
6. Баженов В. И., Кривощекова Н. А. Экономический анализ систем биологической очистки сточных вод на основе показателя — затраты жизненного цикла // Водоснабжение и санитарная техника. 2009. № 2. С. 69-74.
7. Баженов В. И., Устюжанин А. В. Оценка долгосрочных инвестиционных проектов с энергоэффективными решениями на основе показателя затраты жизненного цикла // Вестник МГСУ 2015. № 9. С. 146-157.
8. Баженов В.И., Березин С.Е., Устюжанин А.В. Обоснование строительства воздуходувных станций на базе экономического анализа затрат жизненного цикла // Водоснабжение и санитарная техника. 2015. № 2. С. 46-53.
9. Березин С.Е., Баженов В.И., Устюжанин А.В., Кукса М.А., Петров В.И., Петров Ю.В., Овсейчук Б.В., Носкова И.А. Бизнес-процесс энергосервисного договора // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведе-ния. 2016. № 1. С. 32-39.
10. Березин С.Е., Баженов В.И., Устюжанин А.В., Кукса М.А., Петров В.И., Петров Ю.В., Овсейчук Б.В., Носкова И.А. Бизнес-процесс энергосервисного договора // Наилучшие доступные технологии водоснабжения и водоотведе-ния. 2016. № 2. С. 40-44.
11. Вьюнов С. С. Применение анализа стоимости жизненного цикла для проектов государственно-частного партнерства // Экономика и предпринимательство. 2016. № 11-1 (76-1). С. 371-374.
12. Устюжанин А.В., Баженов В.И. Имитационная модель прогноза технологических параметров работы системы подачи воздуха для станций аэрации // В сборнике: ЯКОВЛЕВСКИЕ ЧТЕНИЯ сборник докладов XII Международной научно-технической конференции, посвященной памяти академика РАН С.В. Яковлева. Национальный исследовательский Московский государственный строительный университет. 2017. С. 177-182.
Просьба ссылаться на эту статью следующим образом:
А.В. Устюжанин, Е.А. Королева, В.И. Баженов. Показатели стоимости жизненного цикла для экономического обоснования проектов строительства воздуходувных станций— Системные технологии. — 2018. — № 27. — С. 5—13.
LIFE CYCLE COST INDICATORS FOR ECONOMIC JUSTIFICATION OF AIRBLOWER STATION CONSTRUCTION DISIGN A.V. Ustuzhanin*, E.A. Koroleva**, V.I. Bazhenov***
* ** Moscow State University of Civil Engineering (National Research University),
Dept. «Water supply and sanitation», Moscow.
*** Closed Joint Stock Company «Water and Waste Water».
Abstract
The purpose of this article is to develop and substantiate a practical example of methodological recommendations for the accounting of life cycle cost indicators for the feasibility study for the construction design of air blower stations of water supply and sewage facilities. The structure of the main significant indicators of expenses is considered in detail: capital, for the electric power, for repair work and expendables. The example revealed, that the control of air-blowing stations on objects of water supply and sewage facilities is a profitable technical activity, reducing life cycle costs.
Keywords:
technical and economic justification, life cycle cost, capital costs, operating costs, water supply and sewerage, airblower station.
Date of receipt in edition: 16.04.18 Date of acceptance for printing: 19.04.18
