水电站机电安装项目成本影响因素及控制方法研究

陈 鑫，张福健

（中国水利水电第十六工程局有限公司，福建 福州 350003）

1 项目概况

某抽水蓄能电站上水库最大坝高为55 m，调节库容825万m3，占地面积64万m3，下水库最大坝，50 m，调节库容1 625万m3，占地面积99万m3，电站拟装机容量为4×300 MW，平均水头448 m，静态总投资约50亿元，动态总投资约60亿元。其中：机电安装项目总成本约为7.89亿元，分为主机及附属设备和机电设备安装两个部分，合同金额占比分别为84.8%和15.2%。主机及附属设备成本主要包括设备制造费、专用工具采购费、必要的备品备件费等，机电安装成本主要包括水泵水轮机安装、发电机安装、监控系统安装、启闭机安装、火灾及消防系统安装、桥式起重机安装、钢闸门安装等。

2 成本控制影响因素评价分析

2.1 指标体系的建立

将项目机电安装分为可研立项阶段、招标实施阶段、施工阶段以及竣工验收阶段4个部分，分别针对各个阶段的成本影响因素[1-5]，邀请10位具有高级工程师以上职称且参与水电站建设工作10年以上的专家展开研讨会，最终筛选得到54个主要成本控制影响因素。其中：在可研立项阶段，共包括规划选址、初步设计、坝体类型的选择等6项因素（编号为1～6）；在招标实施阶段，共包括招标设计、施工单位的选择、设备厂家的选择等11项因素（编号为7～17）；在工程实施阶段，共包括项目策划、施工工艺、设计变更、质量管理等31项因素（编号为18～49）；在竣工验收阶段，共包括组织竣工验收及竣工结算时效性、项目后评价、竣工结算审计管理等5项因素（编号为50～54），建立起水电站成本控制影响因素指标体系见图1。

图1 水电站成本控制影响因素指标体系

2.2 评价分析过程

每位专家对每个影响因素依次进行打分，分值为1～9分，1分表示影响程度最低，9分表示影响程度最高，根据专家打分情况，运用熵权法确定各影响因素的影响权重。

首先，构建指标评价矩阵：

式中：n表示成本控制影响因素个数；m表示专家个数；xij表示第i位专家对第j个影响因素的打分结果。

然后，利用熵权法计算每位专家的熵权值大小：

式中：λi表示第i位专家的熵权值；Hi表示第i位专家的熵值。

接着，将专家评价矩阵和专家权重向量相乘，得到每个成本控制影响因素的综合评价值：

最后，通过归一化处理，得到每个影响因素的权重值ωj：

式中：yj表示第j个成本控制影响因素的综合评价值。

2.3 结果评价

根据专家打分结果，构建影响因素评价矩阵，计算得到专家熵值向量为：

再通过式（2）计算得到每位专家的熵权值向量：

将H和λ相乘，然后进行归一化处理，即可计算得到每个影响因素的权重值，结果见图2。从图中可以看到：54个成本控制影响因素的权重值介于0.01～0.035之间，为了对影响因素影响等级进行区分，将影响因素划分 为 I级（影 响 低，权 重 值 [0.01～0.015））、II级（影 响 中 低，权 重 值 [0.015～0.02））、III 级（影 响中，权 重 值 [0.02～0.025））、IV 级（影 响 中 高，权重 值 [0.025～0.03））以 及 V 级（影 响 高，权 重值 [0.03～0.035））5个等级，每个等级下对应的影响因素情况见表1。从表中可以看到：在54个成本控制影响因素中，有4个影响因素达到V级影响程度，分别是：8设备选型、21施工工艺、22施工设备选用以及33信息化应用，因此，在该水电站机电安装项目实施过程中，应重点对上述几项影响因素进行控制。

图2 控制影响因素权重值

表1 专家评分等级划分结果

3 成本控制方法

3.1 设备选型成本控制方法

以往抽水蓄能电站多数采用300 MW等级、额定转速为428.6 r/min的电动机发电，该型号电动机支路数绝大多数采取不对称绕组形式（7路），这种型号的电动机存在槽电流偏低、参数设计不合理、技术经济指标低等缺点。为解决这一问题，在本工程中，选取了对称支路绕组（支路数4）的电动机，这种型号的电动机能够使容量、转速、电压和槽电流达到最佳的匹配状态；同时，支路数从7降到4，可以减少线棒、铁心、定子槽的数量，在保证发电效能的前提下，可以减少设备的材料用量，提升有效材料的利用率，通过发电机设备选型优化，可降低工程成本约360万元。

3.2 施工工艺成本控制方法

在桥式起重机安装过程中，原设计方案拟采用H型钢焊接制作承重平台，并预先制作条形混凝土作为载荷试验的配重块，此种施工工艺存在如下弊端：一是采用H型钢焊接制作承重平台，需要耗费大量钢材和人力，二是预制条形混凝土块进行载荷试验之后没有其它用处，造成混凝土材料资源的极大浪费。为此，项目部通过研究决定，将原载荷试验方案设计变更为水箱试验方案，水箱自重及其装水最大重量共计330 t，可满足1.25倍静载荷试验（250 t×1.25=312.5 t）要求，通过潜水泵向水箱中注水，通过水箱中水位线刻度值控制注水量。原施工方案预计需花费56万余元，而优化设计方案预估仅需18万元，相比原方案可节约工程成本38万元。

3.3 施工设备选用成本控制方法

在原设计方案中，水利机械辅助系统管道采用在现场分段预制安装的方式，这种方式主要以人工焊接为主，存在焊接缺陷的几率较高，焊接外观成型质量较低，同时施工工期还较长。为解决这一问题，决定将上述管路预制工作全部集中到自动化预制工厂施工[6]，采用全自动焊接机器人进行智能焊接工作。方案优化过后，整体施工效率提升了约70%，一次焊接合格率达到99.9%以上，每10 m管路预制可节约人工费约200元。

3.4 信息化应用成本控制方法

当前，很多工程项目仍采用传统的二维施工图纸进行现场施工，这种方法无法提前发现图纸中的错误，焊接质量难以把控，容易出现错、漏、碰、缺等问题。因此，建议采取以下3个措施进行改进：①建立全厂数字化三维模型；②各系统管路采用预安装方式；③依据三维模型开展仓面设计。采取信息化应用之后，在施工过程中出现漏埋、错埋的现象大大降低，提高了现场施工作业效率，从而节约了工程成本。

4 结语

以某抽水蓄能电站机电安装项目为例，采用层次分析法构建水电站成本控制影响因素指标体系，再利用熵权法确定每个影响因素的权重，通过权重分析，确定了设备选型、施工工艺、施工设备选用以及信息化应用为该工程成本控制的最重要影响因素，并有针对性这些影响因素采取了有针对性的成本控制方法，取得了良好的工程经济效益，可为水电站机电安装工程成本控制提供借鉴。