高速公路工程机械“油改电”概算造价分析

唐素芳

（蜀道投资集团有限责任公司，四川 成都 610041）

0 引言

工程机械作为能源消耗大户和碳排放大户，不符合当前减污降碳的发展理念。随着电动汽车技术的发展和市场规模的扩大，工程机械“油改电”已是必然，也是未来构建智能交通体系的重要单元。蜀道集团围绕国家“双碳”目标及积极践行绿色交通基础设施建设发展理念，提出将传统的高碳排放柴油机车驱动方式改为零碳排放的纯电动驱动方式，并率先在四川省内沿江、泸永、成绵扩容等高速开启了高速公路工程机械“油改电”试点。以四川某高速概算为例，分析高速公路“油改电”概算费用变化，总结高速公路“油改电”费用前后变化及概算造价编审要点。

1 “油改电”造价管理现状

1.1 工程机械“油改电”现状

工程机械“油改电”处于“技术研发”“汽车厂商”市场培育阶段，国有企业与国内顶级和头部“汽车厂商”积极研发，部分电动化工程机械已开展项目施工试点，市场培育度有待进一步加强。高速公路野外施工场景、施工条件困难，“油改电”机械设备市场不普及，工程机械及电池市价较高，一次性购买投入大，电池更换技术不成熟、费用高。绝大部分建设单位、施工单位处于“改与不改”的观望之中。

1.2 “油改电”计价现状

基于高速公路工程机械“油改电”处于试点阶段，目前交通行业主管部门没有相关补充定额或费用增减编制指南、要求，导致各设计、咨询审查单位、行业审批造价人员在审批公路工程概预算的“油改电”计价、审价时，难以确定“油改电”是否会增加费用。针对公路工程概预算编审这一痛点，迫切需要分析总结相对合理的“油改电”计价方式和依据。

2 “油改电”前概算施工机械使用费

《公路工程机械台班费用定额》（JTG/T3833—2018）是概预算中施工机械使用费的编制依据，定额中工程机械主要以燃油车为主，施工机械使用费包括不变费用（折旧费、检修费、维护费、安拆辅助费）及可变费用（人工费、动力燃料费、车船税）。某高海拔、山岭重丘区高速公路项目长250km，建筑安装工程费500 亿元，初步设计概算按定额计价，未考虑“油改电”费用，使用同望造价软件计算的总概算表查取施工机械施工使用费48 亿元，其中不变费用37 亿元，燃油费11 亿元（汽油0.7 亿元，柴油10.3 亿元），汽柴油单价按当地2021年交通信息价8.61 元/kg、7.25 元/kg 计取，燃油费占施工机械使用费的23.44%，占建安费（500 亿元）的2.2%。

3 “油改电”后施工机械使用费

采用该项目进行试点，拟对概算中“油改电”后施工机械使用费与“油改电”前概算施工机械使用费进行对比分析，分析对象为挖掘机、装载机、推土机、自卸汽车、混凝土搅拌车、洒水车、牵引车（平板拖车）、吊车（简称8 类车），从全部按燃油车改为用纯电动车分析研究造价变化。

3.1 改后不变费用

结合电动私家小汽车及项目试点初步数据，对燃油车与电动车的检修费、维护费拟视为费用相当，仅分析对比燃油车与电动车的折旧费用。经调查，目前电动工程车新购费用是相同型号燃油车费用的2.2 倍（主要贵在电池费用），故8 类车改用电动车后的不变费用也为燃油车不变费用的2.2 倍。基于目前上市的电动车较少，取考虑批量生产后降价20%（折旧费取80%）计算，软件查取8 类车燃油车对应不变费用为17.9 亿元，即17.9×2.2×0.8=31.504（亿元），增加不变费用31.504-17.9=13.604（亿元）。

3.2 改后减少燃油费

可变费用视为人工费与车船税费用相当，故仅对比分析动力燃料费。采用概算软件直接按以材料预算价扣减8 类车中汽、柴油费用，经统计汇总未改工程机械燃油费用1.3 亿元，8 类车扣减燃油费用9.7 亿元，减少燃油费用9.7 亿元，占燃油总额费用（11 亿元）的88%。

3.3 改后增加电费

“油改电”后，能源费用主要是电费的增加，由于试点工程机车有限，施工场景、施工环境、工序衔接的不完善导致样本数据有一定偏差。基于概算作为最高投资的控制限额，概算定额按社会平均水平考虑，在没有台班定额的情况下，不考虑施工场景及机械设备功能型号差异，故拟按能量守恒定律预估费用，即“减少燃油产生的热量与拟增加电能相当的原理”计算总电量，即燃油热值×密度×燃烧效率=kWh×电有效利用率。

取汽油热值46MJ/kg(46×1000kJ/kg)，密度0.72g/cm3，汽油燃烧效率通常在30%～40%，综合考虑高海拔、便道条件及电动车维修费稍低于燃油车但未计，故取低限30%，1J=1W×S(1kWh=1000W×3600s=3600kJ)，电有效利用率取90%，即1kg 汽油驱动能量相当于(46×1000×0.72×0.3/3600)/0.9=3.06 度电驱动能量。

同理取柴油热值42.67MJ/kg(42.67×1000kJ/kg)，密度0.84g/cm3，柴油燃烧效率通常在30%～40%，取33%，1J=1W×S(1kWh=1000W×3600s=3600kJ)，电有效利用率取90%，即1kg 柴油驱动能量相当于(42.67×1000×0.84×0.33/3600)/0.90=3.7 度电驱动能量。

按汽、柴油与电的比值计算用电量及增加电费如表1所示。

表1 汽、柴油与电的比值计算用电量及增加电费明细

3.4 改后施工机械使用费合计

改前施工机械施工使用费48 亿元，“油改电”后电动车不变费用为37-17.9+31.504=50.604 亿元，增加13.604 亿元，燃油费1.3 亿元，减少燃油费9.7 亿元，增加电费3.591 亿元，合计增加48+13.604-9.7+3.591=55.495 亿元，改后增加施工机械使用费4.89 亿元。

4 配电设施

配电设施主要包括为电动工程机械充电及充电必需的输电线路、充电桩、换电电池、充电站管护及换电设备等。

4.1 输电线路

其一，设计单位编制送审概算按套取定额计算临时输电线300km，造价6000 万元。

其二，根据调研，目前周边公网变电站主变容量难以满足全项目前期施工及后期营运用电，后期建设中建设单位拟按永临结合考虑，设置35kV 变电站8座，35kV 线路150km，10kV 线路350km，10kV 变压器240 台，如表2所示约合造价28990 万元，考虑按营运期（盈亏平衡20年）+建设期（4年）平均年限折旧，建设期折旧费用为（28990 万元/24×4）4832 万元（假定不计残值）。

表2 建设单位拟投入施工及运营用电费用明细

其三，考虑电动工程机械充电，除充分利用当地电网电量外，按永临结合考虑设置35kV 变电站9 座，35kV 线路250km，10kV 线路350km，10kV 变压器240台，约合造价38990 万元，比未考虑“油改电”电网费用增加1 亿元，考虑按营运期（盈亏平衡20年）+建设期（4年）平均年限折旧，建设期折旧费用为6498 万元（不计残值），“油改电”后输电线路建设期成本与临时输电线路6000 万元造价费用相当。

4.2 充电桩

充电桩采用快（慢）充同时安置，充电桩造价包括土建工程（充电桩安装及标识系统）、充电桩配电系统（含电力电缆）、充电桩监控系统（配电保护监控系统、通信接口，安防系统、计费系统）等，经调查目前充电桩土建安装及系统费用总造价15 万元一个。采用充电桩充满一辆工程机械1～3h，平均2h 左右，电动装载机、挖掘机等工程机械时间一般约为6～8h，则一天需充电2～3 次，一个充电桩一天可为4～6 辆车充电，考虑高速公路野外施工占线长，施工便道差进出受限，主要集中白天施工及安全文明施工考虑，平均按4 辆车配一个充电桩。

所有车辆按《公路工程机械台班费用定额》（JTG/T 3833—2018）年平均台班考虑，台班工作时间按8h 计算车辆数（四舍五入取整）。充电桩造价计算见表3。

建设期因房建设计深度及工期任务，充电桩只能考虑部分设置于待建的服务区、营运管理中心、养护工区，大部分主要集中建于施工作业人员驻地，待营运后就近移入以上地方及收费站出入口等地，故考虑折旧75%，折旧后造价3930 万×0.75=2948 万元，对于房建设计深度达到施工图深度并提前考虑建管养一体化充电桩设计方案的项目，可以考虑按10年折旧，建设期折旧费为3930 万/10×4=1572 万元（除城镇及城市交通外，高速公路难达到，不采用）。

4.3 换电设施设备

4.3.1 电池

电池考虑按3 辆车增配一个电池，送至施工现场换电使用。按目前市场价平均值计算50 万元每个，电池使用寿命按3～5年计算，取平均4年，项目土建工期3年，综合考虑残值率，按3/4=75%折旧，由表3所示，折旧后电池造价17400 万×0.75=13050 万元。

表3 公路工程机械台班充电桩造价明细

4.3.2 电池充电间及更换设施

电池充电间主要设置在充电站，距离30km 以上可以考虑合并充电桩设置，不另行计费。每30km 计入一辆叉车及电池运送平板拖车费用，叉车造价1500（元/台班）×200（年平均台班）×3（年）=90 万，拖车造价2500（元/台班）×160（年平均台班）×3（年）=120 万（不考虑起吊龙门架费用）。

4.4 充电站

全线初步计划设置1 个大型充电站，充电站采用平面充电站，充电站造价包括土建工程（人员办公、充电站安装、标识系统）、配电系统（电网、变压器、配电系统、电源、电力电缆）、充电机系统（直流充电桩、交流充电桩）、充电站监控系统（监控、配电保护、充电机监控、安防系统、计量计费系统），如图1所示。充电站计划占地1800m2，采用2 台大型DC500V/400A，4 台中型DC500V/200A，2 台小型DC350/100A，4 台交流充电机。经调研，造价（含管理用房、场平开挖、硬化）预计1500 万元。考虑充电站设置在服务区，营运期也可以使用，折旧按10年计入建设费用中，即1500 万/10×4=600 万 元。

图1 平面充电站系统构成图

4.5 配电设施增加费用合计

经分析，为满足电动工程机械充电负荷的输电线路，如果考虑永临结合后费用与燃油车未考虑永临结合的临时输电线路费用相当，为节约概算投入，暂不另计。充电桩、充电站、换电电池及设备更换暂不考虑“建管养一体化”，其折旧费用增加较多，该项目增加配电设施费用为：充电桩+换电电池+充电站+换电=2948（折旧后）+（13050+90+120）（折旧后）+600（折旧后）=16808（万元）。

随着“油改电”先行试点后大面积试点推广到今后全面推广，电力电网可以按电力设计进行完善，电力配电设施部分造价可以在概算造价软件中建立补充定额编制或用电力定额单独编制后单列入高速公路项目。

5 “油改电”后概算建安投资对比

按以上分析，高速公路工程机械燃油车改为电动车后，以2021年底未上涨油价计算，要完成8 类工程机械“油改电”，增加造价9.1748 亿元（不考虑按编办计取费率后增加），每公里增加9.1748 亿元/250=367万元，明细见表4。

表4 以2021年油价计算“油改电”后概算建安投资对比明细

6 结论

第一，影响工程机械“油改电”的主要因素为：前期一次性购买设备费用高（不变费用高）。燃油工程机械与电动工程机械费用高的主要原因为：电池费用的增加。随着科技进步，对工程机械电池进一步进行研发试点，从电池体积、续航能力等多方面加以改进，从而节省工程造价。

第二，充分谋划沿线“能源网”“电网”。借用城镇、已营运通车的服务区充电桩、充电站或“建管养一体化”超前设置充电桩、充电站，可以大大减少设施设备费用。城市交通可以全面推广“油改电”。同时为减少电费，可以充分利用用电低谷时段充电。

第三，合理化保养工程电动机械，延长使用寿命周期，增加电动设备折旧使用年限，减少折旧费用，也可以达到减少造价的目的。

第四，为了优化公路工程概算“油改电”造价计算，可以简化为只计取施工机械不变费用、改后减少燃油费用，改后增加电费，充电桩及换电电池费用，其余费用影响概算不大。

第五，预估柴油费达到11 元/L 时，“油改电”前后施工机械使用费不变（基于考虑电动车批量生产后降价20%）。

高速公路工程机械电动机车电池及充电等关键技术发展较快，充电站建设、换电起吊设备因占线长而建设难度较大，需要国家和交通行业主管部门统一建设和造价标准，根据试点和后续推广进展情况，应尽早启动电动工程机械补充台班定额测定，补齐同类设备不同型号的准确电量消耗确定，同步启动省级或部级“油改电”补充专项定额测定，为行业概预算编制提供指导依据。