基于全壽命周期費(fèi)用下的綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)分析

郭一斌，段永輝

（1.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300072； 2.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州 450015；3.河南工業(yè)大學(xué) 土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 450001）

基于全壽命周期費(fèi)用下的綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)分析

郭一斌1,2，段永輝3

（1.天津大學(xué) 建筑工程學(xué)院，天津 300072； 2.鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院，河南 鄭州 450015；3.河南工業(yè)大學(xué) 土木建筑學(xué)院，河南 鄭州 450001）

針對(duì)新的地下綠色儲(chǔ)糧倉型的開發(fā)，將全壽命周期的理念引入了新倉型的經(jīng)濟(jì)研究.根據(jù)糧食儲(chǔ)藏工藝的特點(diǎn)，同時(shí)考慮了資金的時(shí)間價(jià)值及風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合糧食在運(yùn)營期的實(shí)際費(fèi)用，利用全壽命周期分析方法給出了糧食倉型在不同全壽命周期下的動(dòng)態(tài)費(fèi)用分析模型，并通過實(shí)際數(shù)據(jù)對(duì)新倉型和正在廣泛使用的倉型在不同折現(xiàn)率及運(yùn)營期下的費(fèi)用進(jìn)行了詳細(xì)的比較分析.

全壽命周期；地下倉；儲(chǔ)糧運(yùn)營費(fèi)用

0 引言

我國每年約需消耗糧食5億t，現(xiàn)階段的儲(chǔ)糧倉型主要以平房倉、淺圓倉和立筒倉為主.盡管國家在“十五”期間投資建造了一批現(xiàn)代化糧庫，但受地域影響，儲(chǔ)糧環(huán)境仍不理想，突出表現(xiàn)在：夏季倉溫偏高、谷物冷卻高能耗、熏蒸處理的糧食潛在污染以及儲(chǔ)糧設(shè)施占地面積大等方面.研發(fā)新倉型、改變儲(chǔ)糧模式是改善儲(chǔ)糧環(huán)境、降低運(yùn)營成本的有效方法和途徑.

利用地下空間建造地下倉，地表上仍可以進(jìn)行綠化，同時(shí)又具有低溫、低氧、隔熱、密閉、節(jié)約土地資源等優(yōu)勢性能，是最適合長期儲(chǔ)存儲(chǔ)備糧的好倉型[1].通過研究地下特殊環(huán)境形成的低溫、低氧、低濕環(huán)境對(duì)糧食品質(zhì)的影響，證實(shí)該環(huán)境有利于降低糧堆呼吸強(qiáng)度，抑制害蟲和微生物的生長與繁殖，使糧食品質(zhì)指標(biāo)均優(yōu)于常規(guī)儲(chǔ)藏環(huán)境，能夠達(dá)到安全儲(chǔ)存和保鮮目的[2]，能夠形成非常有效的綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng).作者應(yīng)用全壽命周期理念針對(duì)新型地下倉設(shè)計(jì)研發(fā)的綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)提供了一個(gè)動(dòng)態(tài)費(fèi)用分析模型，并對(duì)其設(shè)計(jì)方案與常用倉型進(jìn)行全壽命期內(nèi)的比較分析.

1 全壽命周期管理核心理念

建設(shè)項(xiàng)目的全壽命周期管理與傳統(tǒng)的建設(shè)項(xiàng)目管理模式相比，具有更為重要的管理理念：一是追求管理目標(biāo)體系的優(yōu)化，注重建設(shè)項(xiàng)目各個(gè)階段、各個(gè)主體、各個(gè)專業(yè)子系統(tǒng)的管理目標(biāo)的優(yōu)化；二是注重建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期費(fèi)用分析方法的應(yīng)用，具有長期的觀點(diǎn)和寬廣的視野，站在全社會(huì)角度對(duì)建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期成本、收益、投資回報(bào)進(jìn)行全面分析，提出成本的優(yōu)化目標(biāo)與措施，提高建設(shè)項(xiàng)目各階段決策的科學(xué)性、合理性；三是注重集成思想的應(yīng)用，通過過程集成、管理職能集成、組織集成和信息集成，建立建設(shè)項(xiàng)目集成化管理模式，是對(duì)整個(gè)項(xiàng)目從概念構(gòu)思到項(xiàng)目期結(jié)束的“無縫隙”的項(xiàng)目管理[3].全壽命周期費(fèi)用可以定義為投資者在進(jìn)行項(xiàng)目決策時(shí)，從項(xiàng)目的長期經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，全面考慮項(xiàng)目研究、規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營、維護(hù)、改造，直至不能完成其功能為止的全過程費(fèi)用.全壽命周期費(fèi)用分析方法（Life Cycle CostAnalysis，簡稱LCCA方法），就是在研發(fā)階段確定工程從建成到壽命終結(jié)時(shí)的總費(fèi)用，并在進(jìn)行新方案比選時(shí)，不僅要考慮研發(fā)設(shè)計(jì)費(fèi)用、初始建造費(fèi)用，還要考慮運(yùn)營期間檢查、養(yǎng)護(hù)、維護(hù)等各種費(fèi)用，并將“未來的費(fèi)用”折現(xiàn)為凈現(xiàn)值（Net Present Value，簡稱 NPV）的方法，用于對(duì)新方案的評(píng)估[4]，還可以用于價(jià)值工程中的分析和評(píng)價(jià).LCCA在項(xiàng)目評(píng)價(jià)分析及項(xiàng)目決策方面，尤其是在公益性建設(shè)項(xiàng)目中越來越得到廣泛的認(rèn)可.糧食儲(chǔ)備項(xiàng)目作為關(guān)系到國家安全與社會(huì)穩(wěn)定的公益性建設(shè)項(xiàng)目，用LCCA方法對(duì)地下新倉型研發(fā)過程的管理與經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)，著眼于長期得失，站在全社會(huì)的角度上對(duì)建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期成本進(jìn)行全面分析，以期達(dá)到糧食儲(chǔ)備項(xiàng)目在全壽命周期內(nèi)所耗資源最省的目標(biāo).

2 全壽命周期費(fèi)用模型

根據(jù)LCCA理論及模型，全壽命周期成本涉及研究開發(fā)成本、投資成本、運(yùn)行成本、沉沒成本、回收價(jià)值等因素.地下綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)的全壽命周期是個(gè)有機(jī)的系統(tǒng)，這個(gè)系統(tǒng)是由地下結(jié)構(gòu)工程、糧食儲(chǔ)藏以及農(nóng)產(chǎn)品加工等行業(yè)組成的一個(gè)多目標(biāo)研發(fā)體系.為了計(jì)算其全壽命費(fèi)用，其中建設(shè)期費(fèi)用不僅要考慮研發(fā)及投資成本，還應(yīng)考慮地下空間的不確定性所產(chǎn)生的固定資產(chǎn)投資階段和運(yùn)營階段需承擔(dān)地下結(jié)構(gòu)建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)[5]，風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用也成為投資階段的構(gòu)成要素之一；同時(shí)，在項(xiàng)目運(yùn)營階段，不僅要從儲(chǔ)糧工藝要求考慮其保管費(fèi)用，還應(yīng)考慮儲(chǔ)備糧在和平時(shí)期的陳糧輪換費(fèi)用，并分?jǐn)傇谶\(yùn)營費(fèi)用中.作者根據(jù)國家中儲(chǔ)糧公司近年來所建的儲(chǔ)糧倉在近三年每年運(yùn)營支出費(fèi)用，確定噸糧運(yùn)營的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和噸糧年平均成本見表1，其中地下儲(chǔ)糧系統(tǒng)成本主要是依據(jù)初步研發(fā)方案選定的儲(chǔ)糧工藝，并結(jié)合已有設(shè)備的年使用費(fèi)來確定和估算地下綠色儲(chǔ)倉的年運(yùn)營費(fèi)用；按照全壽命周期成本的要求，根據(jù)儲(chǔ)糧運(yùn)營指標(biāo)體系，噸糧成本全壽命周期費(fèi)用作為時(shí)間T的函數(shù)，則噸糧全壽命周期成本表示為：

式中：LCC（T）為噸糧全壽命周期費(fèi)用，主要指儲(chǔ)糧系統(tǒng)從開始設(shè)計(jì)研究一直到不能完成其主要功能為止，是與時(shí)間有關(guān)的費(fèi)用；AC是建設(shè)期工程成本或固定資產(chǎn)投資費(fèi)用（從研發(fā)規(guī)劃、設(shè)計(jì)施工、試運(yùn)行等全部費(fèi)用），主要包括儲(chǔ)糧倉的建筑安裝費(fèi)用、設(shè)備購置費(fèi)、與工程及項(xiàng)目有關(guān)的費(fèi)用，如研究設(shè)計(jì)費(fèi)、監(jiān)理費(fèi)、預(yù)備費(fèi)、試運(yùn)行費(fèi)和建設(shè)貸款利息等[2]；SCM（T）為運(yùn)營期費(fèi)用，主要包括噸糧保管費(fèi)用和噸糧輪換費(fèi)用，其中噸糧保管費(fèi)用主要指固定資產(chǎn)折舊費(fèi)，維護(hù)費(fèi)，常溫保管費(fèi)，夏季隔熱保冷費(fèi)等.噸糧輪換費(fèi)用是指糧食儲(chǔ)存到一定年限后應(yīng)出倉，并輪換新的糧食，其輪換年限和儲(chǔ)藏環(huán)境有關(guān).一般情況下，房式倉輪換期為2 a，淺圓倉與地下倉由于其良好的儲(chǔ)藏環(huán)境，輪換期為3 a.CE（T）- 土地增值費(fèi)用；CR（T）- 風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用.

（1）式并未考慮資金的時(shí)間價(jià)值，綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)的全壽命費(fèi)用還需考慮資金的時(shí)間價(jià)值，并用動(dòng)態(tài)指標(biāo)的方法來確定其運(yùn)營和建設(shè)等成本時(shí)，則（1）式中與時(shí)間相關(guān)的費(fèi)用則需折現(xiàn)到項(xiàng)目建成的時(shí)間點(diǎn)，噸糧全壽命費(fèi)用最終可表達(dá)為：

式中：pwf（i）是現(xiàn)值系數(shù).其中 i值可根據(jù)社會(huì)平均折現(xiàn)率確定，同時(shí)還需考慮社會(huì)平均收益水平及通貨膨脹等，設(shè)定的全壽命周期T需考慮儲(chǔ)糧周期和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)周期的影響.

通過對(duì)地下綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)的分析，基于風(fēng)險(xiǎn)條件下的全壽命費(fèi)用分析步驟如下：

（1）由設(shè)計(jì)方案，確定投資成本（工程造價(jià)）；根據(jù)糧食工藝同時(shí)考慮新倉型所使用的設(shè)備來確定其運(yùn)營成本，同時(shí)選取某種糧食作物來確定輪換費(fèi)用與時(shí)間周期.并辨識(shí)設(shè)計(jì)方案在實(shí)施中的所有可能承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用，尤其是利用地下空間在設(shè)計(jì)中所承擔(dān)未知風(fēng)險(xiǎn).

（2）確定各成本指標(biāo)的組成及折現(xiàn)率、運(yùn)營周期，并根據(jù)每次輪換費(fèi)用折算到年運(yùn)營費(fèi)用里.

（3）將所有費(fèi)用折現(xiàn)到一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)點(diǎn)，得到全壽命費(fèi)用.

（4）方案分析與評(píng)價(jià).

（5）重新選取折現(xiàn)率和周期指標(biāo)，并重復(fù)上述（3） 、（4） 步驟.

3 實(shí)例分析

通過對(duì)初步研發(fā)的地下空間綠色儲(chǔ)糧體系的設(shè)計(jì)方案與現(xiàn)廣泛使用的主要儲(chǔ)糧系統(tǒng)進(jìn)行全壽命周期費(fèi)用分析和比較.

3.1 結(jié)構(gòu)選型

經(jīng)過多種空間結(jié)構(gòu)形式的綜合分析比較，初步確定地下空間綠色儲(chǔ)糧體系地下倉的結(jié)構(gòu)型式為地下圓倉與矩形單倉共同作用的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)地下空間結(jié)構(gòu).方案通過對(duì)結(jié)構(gòu)形式、施工難度、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)等因素進(jìn)行綜合比較后，確定該地下空間結(jié)構(gòu)長60 m、裝糧高度為20 m.周邊采用圓形或矩形單倉圍合，內(nèi)部設(shè)混凝土支撐，分為圍倉內(nèi)儲(chǔ)糧和圍倉外儲(chǔ)糧.圓倉的直徑6m，圓倉壁厚6mm；矩形倉平面3 m×5m，壁厚6mm.圖1為地下倉平面圖與立面圖.

3.2 儲(chǔ)糧工藝

結(jié)合選定的倉型，確定了儲(chǔ)糧工藝及進(jìn)出糧方案，見圖2.通過對(duì)地下模擬倉實(shí)驗(yàn)的研究，分析解決了地下倉表面生蟲、通風(fēng)、內(nèi)壁結(jié)露、自動(dòng)分級(jí)等不利的影響因素，確定了地下倉的溫濕度的控制及檢測方法以及進(jìn)出倉作業(yè)采用同一臺(tái)氣力輸送設(shè)備的方案.

表1 不同倉型下噸糧運(yùn)營成本分析 元/t

圖1 地下儲(chǔ)糧倉平面與立面示意圖

圖2 地下儲(chǔ)糧系統(tǒng)輸送方案

3.3 施工方案

通過調(diào)查研究和試算分析，制定如下的開挖、支護(hù)和降水方案：

（1）開挖方案：采用大面積明開挖的施工方案進(jìn)行基坑開挖施工.

（2）支護(hù)方案：無論是淤泥地質(zhì)條件，還是粉質(zhì)砂土均采用地下連續(xù)墻支護(hù)可以滿足要求；同時(shí)，為進(jìn)一步提高灌注樁或地下連續(xù)墻的抗側(cè)移能力，設(shè)數(shù)道內(nèi)支撐.

（3）降水方案：采用有效的多級(jí)輕型井點(diǎn)降水方法.

3.4 風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

由于地下綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)在利用地下空間時(shí)產(chǎn)生的各項(xiàng)費(fèi)用可按照地下儲(chǔ)倉在施工時(shí)增加的附加措施費(fèi)，其建設(shè)期間的基本預(yù)備費(fèi)率提高10%，同時(shí)為簡化計(jì)算將施工時(shí)風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用計(jì)入到工程造價(jià)中，并計(jì)為固定投資成本.按照初步設(shè)計(jì)方案，考慮風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用和施工措施費(fèi)，地下糧倉的建設(shè)期投資為670元/t，相對(duì)于平房倉建設(shè)期投資為400元/t.盡管地上儲(chǔ)糧系統(tǒng)根據(jù)設(shè)計(jì)周期為50 a，但地下結(jié)構(gòu)的全壽命期年限應(yīng)按照實(shí)際要求進(jìn)行取值，因此，為了便于分析，將全壽命期取 20、30、40、50、60和70 a進(jìn)行比較.

4 倉型分析

結(jié)合中央儲(chǔ)備糧福建分公司與河南分公司的2006-2008年對(duì)比倉型的平均運(yùn)營費(fèi)用成本數(shù)據(jù)，選取常規(guī)倉儲(chǔ)設(shè)施中的平房倉、淺圓倉和立筒倉（可作為中轉(zhuǎn)倉）等幾種儲(chǔ)糧倉型與綠色儲(chǔ)糧系統(tǒng)中地下倉在運(yùn)營期間費(fèi)用支出數(shù)據(jù)確定出噸糧運(yùn)營期間費(fèi)用進(jìn)行比較.為比較充分，考慮我國現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r，平均折現(xiàn)率i分別取為5%，7%，8%進(jìn)行比較，其在不同壽命期下的比較曲線如圖3、圖4和圖5.從對(duì)比的儲(chǔ)糧倉型來說，按照實(shí)際統(tǒng)計(jì)的數(shù)據(jù)，平房倉與淺圓倉建設(shè)期成本低于地下倉建設(shè)成本約20%，但年運(yùn)營成本要高于地下倉約20%.

圖3 當(dāng)i=0.05時(shí)各倉型LCC費(fèi)用分析

圖4 當(dāng)i=0.07時(shí)各倉型LCC費(fèi)用分析

圖5 當(dāng)i=0.08時(shí)各倉型LCC期費(fèi)用分析

5 結(jié)論

按照全壽命周期理念進(jìn)行的儲(chǔ)糧系統(tǒng)評(píng)價(jià)分析，糧食儲(chǔ)藏運(yùn)營費(fèi)用指標(biāo)評(píng)估與全壽命理念相結(jié)合，使得二者在實(shí)際的工程應(yīng)用中為項(xiàng)目研發(fā)決策及管理過程中賦予了堅(jiān)實(shí)的理論依據(jù)與實(shí)際數(shù)據(jù).

（1）當(dāng)全壽命期超過30 a時(shí)，地下倉與平房倉的儲(chǔ)糧全壽命費(fèi)用差別不大；但兩者噸糧儲(chǔ)備全壽命費(fèi)用總體低于淺圓倉與立筒倉.當(dāng)?shù)叵聝?chǔ)倉在運(yùn)營期達(dá)到30 a以上時(shí)，其經(jīng)濟(jì)性要好于其他對(duì)比倉型.結(jié)合地下儲(chǔ)倉本身所具有的獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)和設(shè)計(jì)使用年限要求，地下倉的經(jīng)濟(jì)效益和儲(chǔ)糧安全效益是對(duì)比倉型所不可比擬的.

（2）平房倉一般僅作為單純的儲(chǔ)糧設(shè)施，而淺圓倉與立筒倉由于其良好的機(jī)械化性能，還可兼具中轉(zhuǎn)倉與原料倉的功能.而地下倉則由于具備機(jī)械化進(jìn)出倉功能，除具備常規(guī)儲(chǔ)倉功能外，也兼做中轉(zhuǎn)倉與原料倉，且由于地下空間的良好利用，其儲(chǔ)糧效果和安全性要遠(yuǎn)優(yōu)于對(duì)比倉型.

（3）將全壽命費(fèi)用分析理論應(yīng)用到綠色儲(chǔ)糧新體系的設(shè)計(jì)中，綜合考慮短期及長期的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，建立一套相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)管理運(yùn)行模式，可以有效避免短期投資行為，使工程設(shè)計(jì)研發(fā)階段即立足于工程全壽命各個(gè)階段，優(yōu)化下空間綠色儲(chǔ)糧各方面性能，最大程度發(fā)揮投資效益.

（4）作者提出的倉型比較方案不僅可用于新倉型的方案評(píng)價(jià)，同時(shí)也可作為在整個(gè)工程設(shè)計(jì)中進(jìn)行管理的方法，提出了的基于風(fēng)險(xiǎn)的地下綠色儲(chǔ)倉結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)方法和各類指標(biāo)的確定，對(duì)于項(xiàng)目方案評(píng)估和決策有良好的實(shí)踐意義.

［1］王玉龍，梁軍民，張曉鵬，等.利用地下倉優(yōu)勢實(shí)現(xiàn)綠色儲(chǔ)糧［J］.糧油倉儲(chǔ)科技通訊，2008（6） ：10-12.

［2］王玉田，李德富，孫慧，等.綠色儲(chǔ)糧的理想倉型-地下糧倉［J］. 倉儲(chǔ)技術(shù)，2007（7）：19-21.

［3］孟利軍. 地下倉設(shè)計(jì)［J］.工程設(shè)計(jì)，2007（2）：7-9.

［4］中國建設(shè)工程造價(jià)管理協(xié)會(huì).建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期成本控制理論與方法［M］.北京：中國計(jì)劃出版社，2009.

［5］王燕，黃宏偉.基于風(fēng)險(xiǎn)的隧道結(jié)構(gòu)全壽命設(shè)計(jì)方法研究［J］. 地下空間與工程學(xué)報(bào)，2009，5（1） ：119-123.

ANALYSISOF GREEN GRAIN STORAGE SYSTEM BASED ON LIFE CYCLE COST

GUO Yi-bin1,2,DUAN Yong-hui3
（1.School of Civil Engineering,Tianjin University,Tianjin 300072,China;2.Zhengzhou Institute of Aeronautical Industry Management,Zhengzhou 450015,China;3.School of Civil Engineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China）

The paper introduced the conception of life circle to the development of novel underground green grain storage warehouse.According to the characteristics of grain storage process,the paper proposed a dynam ic cost analysis model of the grain warehouses under different life cycles by using the life cycle analysis method in combination w ith the actual running costwhile considering the time value and risk of capitals.We also compared and analyzed the costs of the novel warehouse and the w idely used warehouses w ith different discount rate and at different running stages based on the actual data.

life circle； underground warehouse； grain storage operation cost

TS210

B

CNKI:41-1378/N.20120208.0844.019

1673-2383（2012）01-0079-05

http://www.cnki.net/kcms/detail/41.1378.N.20120208.0844.019.html

網(wǎng)絡(luò)出版時(shí)間：2012-2-8 08:44:47AM

2010-05-06

郭一斌（1974-），女，黑龍江伊春人，講師，研究方向?yàn)楣こ淘靸r(jià).