小水电机电设备成本估算模型比较

刘俊浩

(梅州市威华水利水电建设工程有限公司，广东 梅州 514299)

正确评估投资成本对小型水电站建设项目至关重要[1-3]。一般来说，项目建设成本可以分成两部分。其一是土木工程(土地采购、基础设施、劳动力等)费用，费用高度依赖项目所在地条件(例如当地物资和劳动力费用等)，因此该部分在不同项目之间差别较大，且较难估算[4]。其二是机电设备成本，如文献研究所示，可更精确地估算机电设备的成本。

成本估算方法始终是国内外相关领域专家学者的研究热点。王敦敏[5]将Vague熵方法与熵权法结合来确定属性权重认为该方法能有效降低软件成本估算误差,提高估算准确度。侯金惠[6]运用层次分析法来选取工程特征向量,对所选取的36组相似已建绿色建筑工程样本数据进行网络的训练与仿真,证实RBF神经网络法在绿色建筑工程造价成本估算中的应用前景。王楠[7]采用基于皮尔逊相关系数的相似度量方法,结合TOPSIS方法软件成本进行类比估算。周舟等[8]最后通过逐步回归法筛选出最能体现制造复杂度特性的说明性变量,构建出针对于美军战斗机/攻击机的制造复杂度模型。吕倩[9]建立基于最大Lyapunov指数的预测模型，该模型对短期内高速铁路环境成本预测具有准确性和适应性,可以显著提高估算的精确性。李素芳[10]建立了两种基于灰色系统理论的成本估算模型:GM(1,1)模型和波形预测模型;并通过实际的案例,将这两种模型的结果进行比较。吕毅[11]提出了一种以结构设计重量为主要驱动因素的制造成本估算模型，估算成本与实际制造成本的偏差为10.8%。孙胜祥等[12]推导得出基于可维护性的装备软件成本估算模型,并通过对某装备软件项目的成本进行实证分析，模型操作简便,适用性较好。田钰等[13]基于CBR技术建立了一个工程施工成本估算模型,能够快速生成待估工程的施工成本。杨抒等[14]非参数自助法对优化的S-PSO加权类比估算模型稳定性进行评估。研究结果表明,该模型具有较好的稳定性。赵倩纯等[15]研究了BIM中基于蒙特卡罗模拟的成本估算模型，蒙特卡罗模拟使得庞大的计算量可通过处理机核的数量的增加而化解。

小型水力发电厂的机电设备费用通常占总预算的30%～40%。在现有小型水电装置的条件下，机电设备成本是项目建设的主要费用[16]。因此，本文通过分析比较不同成本估算模型，为小型水电站机电设备的投资成本评估提供参考。

1 方 法

为了方便比较，备选成本函数模型变形为统一的指数形式，即成本(C，k＄)是指数函数的乘积，其机电设备功率(P,kW)和净水头(H,m)是估算基础，而根据实际数据得到的不同常数系数是其两个变量的指数[17]，如式(1)所示：

C=a·Pb·Hc

(1)

式中：a、b、c是常数系数。文献[18-19]将成本以指数形式给出，使用美元(＄)作为成本结算货币(年份汇率需换算)。

国外科学家于20世纪70年代末首次提出了用于估算机电设备成本的模型[20]。迄今为止，为节省成本开发了许多计算模型。各类计算模型基本是以水利水电工程价值和净水头两方面为出发点[21],根据查阅相关文献资料，找到了其中5种成本估算模型，编号I～V，见表1。

表1 文献小水电机电设备成本估算模型比较

2 结果与讨论

根据表1中的模型，模拟了机电设备功率和净水头成本。获得的结果如图1和图2所示。图1显示了3个净水头(5 m、25 m和100 m)机电设备功率的成本。图2显示了4个输出功率(5 kW、100 kW、500 kW、2000 kW)的净水头成本。

图1 不同净水头小型水利水电设备成本模型

图1表明，使用模型I～V获得的结果可能存在很大差异。特别是模型IV突出了每一个净水头值，由此估计的机电设备的成本要比其他模型高得多。仅针对小水头值，模型II给出了类似的结果。此外，模型II也较其他模型具有优势，估计值虽然不及模型IV，但仍明显高于剩余3种模型。模型III、模型I以及模型V得出的结果彼此更接近，但仍有相当大的差异。

图2证实了基于图1得出的结论，即使用各种模型获得的估计值存在显著差异。排除机电设备功率和净水头非常小的情况，模型IV给出了最高的预测值。根据不同预测模型，预测成本的下降速率随净水头的增加而减少。例如，对于初始成本不同，相同功率(500 kW)条件下，将净水头从5 m增加到100 m，理论上模型I，模型III，模型V可使成本降低约65%，模型II可使成本降低约50%，模型IV可使成本降低27%。由图1 也可分析得出的关于成本波动的相同结论。由于机电设备功率的增加而导致的成本增加，不同的计算模型可能得到的差距较大的结果。文献研究表明[15-17]，用不同的方法得到的理论值与实际的小水电机电设备成本也有明显的差异：与实际成本的比较显示，成本经常被低估或高估了。因此，在可研阶段，应当使用适合于小型水电站机电设备投资成本估算模型；同时，还应该进行更多关于此类问题的个案研究。

图2 不同机电设备功率净水头成本模型

3 结 论

基于本文所做的研究可知:使用不同的模型可以估算小型水电站机电设备的投资成本，得到的结果存在显著差异。建议谨慎使用分析过的模型，在计划投资建设过程中，宜尽可能将适当的个案设计对比研究。有必要在对小型水电站投资的基础上进行广泛研究，建立相应研究数据库。