熱電廠改造方案的優(yōu)化

馬旭

摘要： 電力改造是建設(shè)工程的一種，其目的是為了節(jié)能減排。電廠改造項(xiàng)目功在當(dāng)代，利在千秋。與此同時(shí)，其改造項(xiàng)目的方案選擇也顯得十分重要，但相比于其它建設(shè)項(xiàng)目，電力建設(shè)周期較長(zhǎng)、投資金額較大、技術(shù)要求較高，所以在進(jìn)行方案選擇時(shí)要更加慎重。文章把價(jià)值工程的思想運(yùn)用于項(xiàng)目方案的優(yōu)化之中，以包頭市某熱電廠節(jié)能改造項(xiàng)目為例，結(jié)合價(jià)值工程的相關(guān)理論方法。在方案選擇的過程中，首先進(jìn)行功能分析，然后用層次分析法確定功能要素的權(quán)重，逐步計(jì)算出價(jià)值系數(shù)，最后選擇出最優(yōu)方案--省煤器改造。文章為今后類似的熱電廠改造方案的優(yōu)化提供了相應(yīng)的參考依據(jù)，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

Abstract： Power transformation is a kind of construction project， whose purpose is to make the energy conservation and emissions reduction. Power plant renovation project pains for the moment and gains for the millennia. At the same time， the selection of renovation project is also very important， but compared with other construction projects， its construction period is longer， the investment amount is larger， and the technical requirements are higher， so we should be more careful when make the selection. This paper applies the theory of value engineering in the optimization of project， taking the energy saving renovation project of a thermal power plant in baotou as an example， and combined with the relevant theoriy of value engineering. In the solution of the optimal selection， first we process function analysis， and then we use the analytic hierarchy process （AHP） to determine the weights of functional elements， the value coefficient is calculate step by step， finally we choose the optimal solution--Economizer transformation. This paper provides a reference for optimization of transformation project of similar thermal power plant transformation in the future and has certain practical significance.

關(guān)鍵詞： 價(jià)值工程;方案優(yōu)化;電廠改造;功能分析;層次分析法

Key words： value engineering;project optimization;power plant transformation;functional analysis;analytic hierarchy process

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）13-0046-03

0 引言

改革開放以來我國(guó)電力建設(shè)取得了舉世矚目的成就，發(fā)電廠接連建設(shè)并投入使用[1]。以煤、石油或天然氣作為燃料的發(fā)電廠統(tǒng)稱為火電廠[2]。熱電廠是火電廠中的一種，由于設(shè)備年代久遠(yuǎn)或節(jié)能要求提高等原因，電廠需要周期性的電力改造，其改造方案也需要仔細(xì)的選擇。

價(jià)值工程是提高研究對(duì)象（包括產(chǎn)品、工藝、工程、服務(wù)或它們的組成部分）功能，降低其成本的一種有效技術(shù)[3]。但現(xiàn)階段其在工程建設(shè)項(xiàng)目中的研究和應(yīng)用還不夠深入，大部分電力改造項(xiàng)目的方案比較選擇，都只考慮了項(xiàng)目的全壽命周期成本，卻無法從另一角度體現(xiàn)項(xiàng)目的功能因素或技術(shù)難度，這就有很強(qiáng)的片面性。因此，將功能與成本之間進(jìn)行有效結(jié)合的價(jià)值工程法，輔之以層次分析法，能夠更好的量化指標(biāo)的精確性，選出最優(yōu)的電廠改造方案[4]。

1 項(xiàng)目簡(jiǎn)介

1.1 項(xiàng)目概況

包頭某熱電廠為響應(yīng)國(guó)家節(jié)能減排的要求，要對(duì)機(jī)組進(jìn)行節(jié)能改造。該電廠根據(jù)國(guó)家相關(guān)規(guī)定，初步策劃主要從四種方法考慮選擇改造的項(xiàng)目，分別給出省煤器改造、脫硝改造、電除塵改造、脫硫改造四個(gè)方案，然后對(duì)這四個(gè)改造方案分別進(jìn)行分析，從中選擇一個(gè)最佳方案。

1.2 改造方案的費(fèi)用與工期

1.2.1 鍋爐技術(shù)改造——省煤器改造

工程總投資3092萬，建筑工程費(fèi)188萬，安裝工程費(fèi)395萬，設(shè)備材料費(fèi)2251萬，其他費(fèi)用258萬元，年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)166萬元，計(jì)劃工期90天。

1.2.2 環(huán)境保護(hù)技術(shù)改造——脫硝改造

工程總投資2148萬元，設(shè)備費(fèi)1239萬元，材料費(fèi)461萬元，其他費(fèi)用548萬元，年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)1043萬元，計(jì)劃工期120天。

1.2.3 環(huán)境保護(hù)技術(shù)改造——電除塵改造

工程總投資4518萬元，建筑工程費(fèi) 820 萬元，安裝工程費(fèi)1429 萬元，設(shè)備材料費(fèi)2310萬元，其它費(fèi)用697 萬元，年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)422萬元，計(jì)劃工期100天。

1.2.4 環(huán)境保護(hù)技術(shù)改造——脫硫改造

工程總投資5930萬元，施工費(fèi)1461萬元，設(shè)備費(fèi)3137 萬元，材料費(fèi)618萬元，其它費(fèi)用714 萬元，年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)629萬元，計(jì)劃工期110天。

2 理論基礎(chǔ)

2.1 價(jià)值工程法

2.1.1 方法簡(jiǎn)介

價(jià)值工程是一門交叉的管理學(xué)科，它把技術(shù)和經(jīng)濟(jì)有效地結(jié)合起來，從而可以有效地選擇最佳方案，價(jià)值越高，方案的綜合效益越好[5]。它指的是在全壽命周期內(nèi)，以功能分析為核心，把提高研究對(duì)象（包括產(chǎn)品、工藝、工程、服務(wù)或它們的組成部分）的價(jià)值作為最終目標(biāo)的有組織的活動(dòng)[6]。價(jià)值用公式可以表示為V（value）=F（function）/C（cost），式中C為成本，F(xiàn)為功能，V為價(jià)值，功能與成本的比值最高者，其價(jià)值最高，該方案即為最優(yōu)方案。

2.2 層次分析法

層次分析法是系統(tǒng)工程的一種常用評(píng)價(jià)方法，也是一種定性和定量相結(jié)合的決策方法，具有實(shí)用性強(qiáng)、有效性高和算法簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)[7]。用層次分析法進(jìn)行電力改造項(xiàng)目的方案優(yōu)化可以遵循以下步驟：先確定各項(xiàng)功能指標(biāo);再把每層指標(biāo)的重要性兩兩比較，得出判斷矩陣;然后對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性指標(biāo)檢驗(yàn);如果判斷矩陣可以接受，再分別計(jì)算各功能指標(biāo)的權(quán)重。

3 項(xiàng)目?jī)?yōu)化實(shí)證分析

3.1 方案功能指標(biāo)因素分析

關(guān)于功能指標(biāo)因素的確定，現(xiàn)階段建設(shè)工程項(xiàng)目中常用的是價(jià)值評(píng)價(jià)法（HECTTEAS） ：即人文（Human）、環(huán)境（Envimnmental）、文化（Cultural）、技術(shù)（Technological）、時(shí)間（Temporal）、經(jīng)濟(jì)（Economic）、美學(xué)（Aesthetic）、以及安全（Safety）八個(gè)因素為一個(gè)評(píng)價(jià)整體。根據(jù)電廠改造方案的實(shí)際情況，選取了環(huán)境，技術(shù)，時(shí)間，經(jīng)濟(jì)四個(gè)功能因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.1.1 節(jié)能減排效益（環(huán)境）

火力發(fā)電企業(yè)能源消耗量極大，但作為保障國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)的基礎(chǔ)，又不能限制發(fā)電量[8]。電能雖然是清潔能源，但電力工業(yè)本身卻對(duì)環(huán)境有嚴(yán)重的污染，特別是大型的熱電廠往往成為當(dāng)?shù)刂饕墓I(yè)污染源，因此節(jié)能減排是電廠改造的出發(fā)點(diǎn)和落腳點(diǎn)[9]。

3.1.2 施工技術(shù)難度（技術(shù)）

項(xiàng)目施工技術(shù)難度對(duì)項(xiàng)目的影響不言而喻，施工技術(shù)難的項(xiàng)目，由于其技術(shù)未成型或技術(shù)創(chuàng)新不夠，導(dǎo)致項(xiàng)目的功能缺失或質(zhì)量缺陷的遺留。例如土方回填是技術(shù)難度比較低的單項(xiàng)工程，而省煤器改造方案中換熱器的吊裝則難度更高，其面臨的風(fēng)險(xiǎn)更大，比如手拉葫蘆一旦出現(xiàn)質(zhì)量問題就會(huì)有更嚴(yán)重的事故。

3.1.3 年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)（經(jīng)濟(jì)）

項(xiàng)目完工試運(yùn)行后，每年都會(huì)花費(fèi)一定的運(yùn)行維護(hù)費(fèi)。去除初始投資之外，項(xiàng)目的年運(yùn)行維護(hù)費(fèi)越高，其后期花費(fèi)成本也就越大，滿足同樣的功能要求下，項(xiàng)目的價(jià)值就越低，因此項(xiàng)目應(yīng)盡可能使運(yùn)行維護(hù)費(fèi)越小。

3.1.4 總工期與風(fēng)險(xiǎn)（時(shí)間）

項(xiàng)目的總工期與風(fēng)險(xiǎn)因素也至關(guān)重要。一般來說，工期越長(zhǎng)，項(xiàng)目可能經(jīng)歷的不確定性就會(huì)越大，風(fēng)險(xiǎn)就會(huì)越大，比如施工原材料的價(jià)格上漲，國(guó)家政策的變化和人民幣匯率的變動(dòng)等[10]。

3.2 方案功能指標(biāo)因素權(quán)重的確定

3.2.1 構(gòu)造判斷矩陣

根據(jù)每項(xiàng)功能的特點(diǎn)對(duì)其重要性兩兩比較，構(gòu)造改造項(xiàng)目的方案判斷矩陣如表1所示。

3.2.2 判斷矩陣一致性要求檢驗(yàn)

經(jīng)計(jì)算可得CR=0.019<0.1（m=4），判斷矩陣滿足一致性要求。

3.2.3 Delphi功能指標(biāo)打分

選擇五位電力行業(yè)與建設(shè)工程行業(yè)的資深專家用Delphi法對(duì)各備選項(xiàng)目的功能進(jìn)行十分制打分，再對(duì)其進(jìn)行加權(quán)處理，得到的結(jié)果如表2所示。

3.3 方案功能系數(shù)的計(jì)算

首先計(jì)算出根據(jù)各個(gè)方案的功能得分，然后計(jì)算出其功能系數(shù)，得到如表3所示的功能評(píng)價(jià)表。

3.4 方案成本系數(shù)的計(jì)算

根據(jù)各個(gè)方案的成本得分（項(xiàng)目總投資額）進(jìn)一步計(jì)算出其成本系數(shù)，得出如表4所示的成本評(píng)價(jià)表。

3.5 方案價(jià)值系數(shù)的計(jì)算與分析

根據(jù)各方案的功能和成本系數(shù)計(jì)算出對(duì)應(yīng)的價(jià)值系數(shù)，得出如表5所示的價(jià)值評(píng)價(jià)表。

結(jié)果表明：電除塵改造，脫硫改造兩項(xiàng)方案的價(jià)值系數(shù)<1，予以淘汰;剩下的兩個(gè)方案中，省煤器改造方案的價(jià)值系數(shù)最高，為最優(yōu)方案，即在全壽命周期內(nèi)，以最低的成本滿足了項(xiàng)目的所有主要功能。

4 結(jié)論與建議

文章通過分析，計(jì)算和選擇得出省煤器改造方案的價(jià)值系數(shù)最高，為最優(yōu)方案。雖然該方案在節(jié)能減排功能的效果一般，但是工期最短，風(fēng)險(xiǎn)最小，技術(shù)難度最低，后期維護(hù)費(fèi)用最少。對(duì)于省煤器改造方案，在實(shí)施過程中也有需要完善的地方。比如省煤器管道尺寸，一般省煤器管道的半徑r越大磨損率就越低，因此選用尺寸較大的管道能有效的降低管子的磨損。

價(jià)值工程對(duì)于電力項(xiàng)目的方案優(yōu)化非常有效。不僅電力建設(shè)行業(yè)，市政工程、水利工程等其他建設(shè)工程項(xiàng)目也都可以用價(jià)值工程優(yōu)化選擇最佳方案，這對(duì)于更精確的選擇項(xiàng)目方案具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

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