安曉晶

　　【摘要】 給水工程設(shè)計(jì)過程中通過方案經(jīng)濟(jì)比選能達(dá)到降低投資和運(yùn)行成本，從而達(dá)到降低供水價(jià)格的目的，因此方案比選在給水工程設(shè)計(jì)中具有重要的意義。常用的方案比選方法有差額內(nèi)部收益率法、現(xiàn)值比較法包括凈現(xiàn)值法、凈現(xiàn)值率法、費(fèi)用現(xiàn)值比較法。在給水工程設(shè)計(jì)中，經(jīng)常采用費(fèi)用現(xiàn)值比較法，對(duì)工程計(jì)算期內(nèi)費(fèi)用現(xiàn)值或年費(fèi)用現(xiàn)值進(jìn)行比較，選擇現(xiàn)值較小的方案為實(shí)施方案。在進(jìn)行方案比選時(shí)，應(yīng)遵循效益與費(fèi)用的計(jì)算口徑對(duì)應(yīng)一致的原則，保證方案間基本條件的可比性。
　　【關(guān)鍵詞】 方案 比選 現(xiàn)值 投資 費(fèi)用 運(yùn)行成本

1 引言

　　方案比選是尋求合理的技術(shù)經(jīng)濟(jì)方案的必要手段，也是控制項(xiàng)目投資、降低運(yùn)行成本的重要途徑。工程壽命期內(nèi)的費(fèi)用，由建設(shè)期初期投資和經(jīng)營期運(yùn)行成本組成。建設(shè)期投資少，但運(yùn)行成本高的方案，不一定壽命期內(nèi)的總費(fèi)用低；同樣建設(shè)期投資多，但運(yùn)行成本低的方案，也不一定是最經(jīng)濟(jì)的方案。經(jīng)濟(jì)比選按貨幣的時(shí)間價(jià)值采用動(dòng)態(tài)比選，綜合考慮方案初期投資和經(jīng)營期運(yùn)行成本，確定方案的經(jīng)濟(jì)可比性，從而選出費(fèi)用最低的方案。
　　設(shè)計(jì)方案比選是采用技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析方法，對(duì)不同的設(shè)計(jì)方案進(jìn)行比較和選擇，使技術(shù)先進(jìn)、價(jià)格合理的方案成為最后的人選方案。在給水工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)（包括可行性研究）過程中，各項(xiàng)主要經(jīng)濟(jì)和技術(shù)決策（如總體方案、廠站規(guī)模、近遠(yuǎn)期結(jié)合、管道輸送方式、管道走向、工藝流程、廠址選擇、廠區(qū)布置、主要設(shè)備選型以及資金籌措等）均應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況提出各種可能的方案進(jìn)行篩選，對(duì)篩選出的方案進(jìn)行動(dòng)態(tài)的經(jīng)濟(jì)計(jì)算，結(jié)合其它因素詳細(xì)論證比較、做出抉擇。給水工程設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)比選，不僅比較工程建設(shè)期投資、同時(shí)應(yīng)考慮水廠投產(chǎn)后的長期運(yùn)行費(fèi)用，通過全面的分析，作出最經(jīng)濟(jì)的選擇即選擇費(fèi)用（考慮初期投資和運(yùn)行成本）最低的方案為實(shí)施方案。

2 給水工程設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)比選步驟

　　工程設(shè)計(jì)方案比選可對(duì)某些工程局部進(jìn)行對(duì)比，如對(duì)處理構(gòu)筑物池型的選擇，凈水工藝的選用；亦可進(jìn)行全面對(duì)比，如對(duì)整個(gè)工程方案進(jìn)行對(duì)比等。
　　首先根據(jù)工程的情況，確定對(duì)比方案的范圍和內(nèi)容，各方案的作用應(yīng)是相同的，即各方案應(yīng)具有可比性；
　　其次列出對(duì)比方案所有可能實(shí)行的技術(shù)方案。即不能漏掉實(shí)際可能的技術(shù)方案，又不能把技術(shù)上不能成立或技術(shù)上尚未過關(guān)的方案列出來作為備選方案，避免選出的方案不是最優(yōu)方案或選出的最優(yōu)方案在實(shí)際上無法實(shí)施或兌現(xiàn)；
　　再次對(duì)每個(gè)技術(shù)方案的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行詳細(xì)的分析，并根據(jù)口徑對(duì)應(yīng)一致的原則，對(duì)各方案的效益及費(fèi)用包括初期投資和運(yùn)營費(fèi)用進(jìn)行細(xì)致全面的計(jì)算，分析計(jì)算得愈細(xì)致、愈透徹、愈全面，對(duì)每個(gè)技術(shù)方案的評(píng)價(jià)就準(zhǔn)確；
　　最后根據(jù)各方案的投資和運(yùn)行費(fèi)用數(shù)據(jù)，選擇合適的計(jì)算方法，對(duì)備選方案進(jìn)行排隊(duì)分析，選出最優(yōu)方案。

3 方案比選的常用方法

　　按照不同方案所含的全部因素（包括效益和費(fèi)用兩個(gè)方面）進(jìn)行方案比選時(shí)，根據(jù)不同的情況和具體條件，通過若干從不同方面說明方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果的指標(biāo)，對(duì)完成同一任務(wù)的幾個(gè)技術(shù)方案進(jìn)行計(jì)算、分析和比較，從中選出最優(yōu)的方案。當(dāng)前工程設(shè)計(jì)中比較常用的比選方法有以下幾種：
3.1 差額內(nèi)部收益率法
　　是兩個(gè)方案各年凈現(xiàn)金流量差額的現(xiàn)值之和等于零時(shí)的折現(xiàn)率與財(cái)務(wù)基準(zhǔn)收益率（財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)時(shí)）或社會(huì)折現(xiàn)率（國民經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)時(shí)）進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)△FIRR≥i_c或△EIRR≥i_s時(shí)，以投資大的方案為優(yōu)，反之則以投資小的方案為優(yōu)。
　　多個(gè)方案進(jìn)行比較時(shí)，要先按投資大小由小到大排序，再依次就相鄰方案兩兩比較，從中選出最優(yōu)方案。
3.2 現(xiàn)值比較法
　　現(xiàn)值比較法是把方案壽命期內(nèi)的一切收益和費(fèi)用按行業(yè)基準(zhǔn)收益率或社會(huì)折現(xiàn)率折算成單一的一筆現(xiàn)值來比較方案的優(yōu)劣。按現(xiàn)值比較法使用的條件可分為凈現(xiàn)值法、費(fèi)用現(xiàn)值比較法和凈現(xiàn)值率法。
3.2.1 凈現(xiàn)值法
　　分別計(jì)算各方案的凈現(xiàn)值進(jìn)行比較，以凈現(xiàn)值大的方案為優(yōu)；或計(jì)算兩方案的差額凈現(xiàn)值，當(dāng)差額凈現(xiàn)值≥0時(shí)，投資大的方案為優(yōu)，反之，投資小的方案為優(yōu)。
　　
　　式中　NPV（i）——按折現(xiàn)率i計(jì)算的現(xiàn)值；
　　　　　S——年銷售收入；
　　　　　I——年全部投資（包括固定資產(chǎn)投資和流動(dòng)資金）；
　　　　　C′——年經(jīng)營費(fèi)用；
　　　　　S_v——計(jì)算期末回收固定資產(chǎn)余值；
　　　　　W——計(jì)算期末回收流動(dòng)資金；
　　　　　i——要求達(dá)到的折現(xiàn)率，財(cái)務(wù)分析時(shí)用行業(yè)基準(zhǔn)收益率，國民經(jīng)濟(jì)分析時(shí)用社會(huì)折現(xiàn)率；
　　　　　P／F，i，t——第t年的折現(xiàn)系數(shù)。
　　當(dāng)采用差額凈現(xiàn)值，可分別計(jì)算方案的現(xiàn)值，再加以比較；也可直接計(jì)算兩方案的每年的凈現(xiàn)金流量的差值的現(xiàn)值進(jìn)行比較。
3.2.2 凈現(xiàn)值率法
　　凈現(xiàn)值率（NPVR）是凈現(xiàn)值與投資現(xiàn)值之比，凈現(xiàn)值率較大的方案為優(yōu)。
　　計(jì)算式為：NPVR＝NPV／IP
　　式中　IP——方案的全部投資的現(xiàn)值；
　　　　　NPV——凈現(xiàn)值；
　　　　　NPVR——凈現(xiàn)值率。
3.2.3 費(fèi)用現(xiàn)值比較法
　　當(dāng)效益相同或效益基本相同，但難以具體估算效益（在對(duì)局部方案進(jìn)行比較時(shí)，通常認(rèn)為達(dá)到相同目的的不同方案，其效益是相同的）的方案進(jìn)行比較時(shí)，對(duì)方案的費(fèi)用現(xiàn)值進(jìn)行比較，可采用費(fèi)用現(xiàn)值比較和年費(fèi)用比較。
　?。?）費(fèi)用現(xiàn)值比較：計(jì)算各比較方案的費(fèi)用現(xiàn)值（PC）并進(jìn)行比較，以費(fèi)用現(xiàn)值較低的方案為優(yōu)。
　　表達(dá)式為：
　?。?）年費(fèi)用比較：計(jì)算各比較方案的等額年費(fèi)用（AC）并進(jìn)行對(duì)比，以費(fèi)用較低的方案為優(yōu)。
　　表達(dá)式為：
　　　　　或：　AC=PC(A/P,i,n)

4 給水工程設(shè)計(jì)方案比選的適用方法

　　在給水工程設(shè)計(jì)中，一般對(duì)項(xiàng)目的近遠(yuǎn)期結(jié)合、取水點(diǎn)位置、管道輸送方式及工藝流程等進(jìn)行比較選擇。在方案比選時(shí)，當(dāng)某一局部的不同方案的作用和結(jié)果相同時(shí)，可采用局部方案進(jìn)行比選；當(dāng)某幾個(gè)局部組合才能起到相同的作用和獲得同樣的結(jié)果時(shí)，要將局部組合作為一個(gè)完整方案進(jìn)行比選；這樣，才能遵循效益和費(fèi)用的計(jì)算口徑一致。
　　如當(dāng)水廠的水源為地表水，需采用水泵提升時(shí)，若水源水位或取水量變化幅度較大時(shí)，取水可采用定速泵或調(diào)頻變速泵兩種方案。使用定速泵設(shè)備投資低，運(yùn)行耗電量大、費(fèi)用高；使用調(diào)速泵則設(shè)備投資高，而運(yùn)行耗電量小、運(yùn)行費(fèi)用低；對(duì)泵型的選擇，應(yīng)根據(jù)設(shè)備投資、運(yùn)行費(fèi)用進(jìn)行動(dòng)態(tài)比選；當(dāng)取水點(diǎn)位置不同時(shí)，原水的水位就能不同，對(duì)輸水和后續(xù)的處理工藝、配水都可能產(chǎn)生影響，因此不宜僅對(duì)取水點(diǎn)位置進(jìn)行比選，而應(yīng)當(dāng)由取水工程、凈水工程、配水工程組成一個(gè)完整的方案進(jìn)行比選；當(dāng)凈水廠位置和高程確定時(shí)，由取水工程和輸水工程就構(gòu)成一個(gè)完整的方案；而因廠平面土方等問題需對(duì)凈水廠高程方案也進(jìn)行比選時(shí)，可能需由取水工程、輸水工程凈水工程（包括配水泵房）構(gòu)成一個(gè)完整的方案。
　　因?yàn)橐欢ㄒ?guī)模的給水工程不同方案的收益是相同的，所以給水工程方案的動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)比選常選用現(xiàn)值比較法。即可選用費(fèi)用現(xiàn)值比較法及年費(fèi)用比較法。

5 設(shè)計(jì)方案經(jīng)濟(jì)比選實(shí)例

　　現(xiàn)將湛江市供水工程的方案比選進(jìn)行簡單的介紹。
5.1 工程簡介
　　湛江市供水工程總規(guī)模為50萬m³／d，分為二期建設(shè)，每期各為25萬m3／d。工程包括取水、輸水、凈水和配水。（一）取水工程：水源選擇在鶴地水庫，取水口可設(shè)在水庫電站尾水渠首或水庫內(nèi)。取水口和取水暗渠按50萬m³／d規(guī)模一次建成，取水廠一期工程按25萬m³／d設(shè)計(jì)。（二）輸水工程：一期工程敷設(shè)一條長度約61公里的輸水管道。（三）凈水廠一期工程按25萬m³／d建設(shè)，凈水廠位置已選定。工程投資擬采用地方政府投資和日本海外協(xié)力基金貸款，貸款年利率為2.1％。
5.2 工程方案的選擇和比選
5.2.1 取水口位置的選擇
　　本工程的總規(guī)模為50萬m³／d，考慮到取水工程屬永久設(shè)施、不易擴(kuò)建等特點(diǎn)，取水土建工程均按50萬m³／d一次建成，設(shè)備安裝則分兩期實(shí)施，第一期工程設(shè)備能力為25萬m³／d。
　?。?）取水口的位置方案及工程量
　　庫內(nèi)取水方案：取水點(diǎn)的位置在青年運(yùn)河渠道的渠首附近，主要工程量包括：200m引水渠的局部加深和襯砌、取水井一座、取水隧洞170m、取水廠一座（包括：加氯間、取水泵房等）。
庫外取水方案：取水點(diǎn)的位置則在發(fā)電站的尾水池內(nèi)。主要工程量包括：取水口和取水廠（包括：加氯間、取水泵房等）各一座。
　?。?）取水口位置的比較
　　除了對(duì)取水的水質(zhì)、可靠性進(jìn)行對(duì)比外，對(duì)庫內(nèi)取水和庫外取水的電耗和工程投資進(jìn)行比較。
　　·電耗比較
　　電站尾水渠水面標(biāo)高為32.586m。
　　鶴地水庫多年年平均水位為37.76m。
　　庫內(nèi)取水水位比庫外取水水位高5.174m。與庫外取水相比，庫內(nèi)取水方案可以充分利用水庫水位，取水水泵所需揚(yáng)程低，從而降低電耗。
　　按電度電價(jià)0.688元／KWh計(jì)算，不同供水量時(shí)，庫內(nèi)取水比庫外取水（以水位差5.174m計(jì)）所節(jié)約電費(fèi)如下表：

年電費(fèi)比較表　　 表1 序號(hào) 取水規(guī)模
（萬ｍ³／d） 年取水量
(億m³) 庫內(nèi)取水比庫外取水節(jié)約電費(fèi)(萬元／年) 1 25 0.798 178 2 50 1.597 308

　　·工程技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
　　根據(jù)已確定的取水廠位置，分別對(duì)庫內(nèi)、庫外取水的主要生產(chǎn)構(gòu)筑物造價(jià)進(jìn)行比較。結(jié)果庫內(nèi)取水較庫外取水造價(jià)多178.9萬元，然而從表1看出當(dāng)取水量25萬m³／d時(shí)，庫內(nèi)取水比庫外取水僅一年就節(jié)約電費(fèi)178萬元。顯然，庫內(nèi)取水比庫外取水更經(jīng)濟(jì)。
5.2.2 輸水管管徑比較
　　（1）取水廠水泵揚(yáng)程、供電方式及工程投資的比較
　　·水泵揚(yáng)程
　　采用DN1800輸水管道時(shí)，取水泵的揚(yáng)程為41米；采用DN1600輸水管道時(shí)，取水泵的揚(yáng)程為73米。
　　·供電方式
　　采用DN1800輸水管道時(shí)，取水泵配套電機(jī)的功率為800KW，一期工程取水廠設(shè)備容量為2632KW、計(jì)算負(fù)荷僅為1563KW；二期工程全部投產(chǎn)時(shí)，取水廠設(shè)備總?cè)萘繛?274KW 、計(jì)算負(fù)荷為3036KW，可不采用110KV供電，用10KV電源供電。
采用DN1600輸水管道時(shí)，取水泵配套電機(jī)的功率為1400KW，一期工程取水廠設(shè)備容量為4432KW、計(jì)算負(fù)荷為2643KW；二期工程全部投產(chǎn)時(shí)，取水廠設(shè)備總?cè)萘繛?274KW、計(jì)算負(fù)荷為5196KW，考慮全部工程的用電負(fù)荷必須用110KV供電，取水廠需建110KV變電站一座。
　　·工程投資
　　采用DN1600方案時(shí)，因需建110KV變電站一座，所以，取水廠工程投資額較DN1800方案高3141.11萬元。
　?。?）DN1800與DN1600輸水管道投資比較
　　采用DN1800方案的工程投資為44525.51萬元，其中人民幣為30064.27萬元；而采用DN1600方案的工程投資為37288.37萬元，其中人民幣為25286.21萬元；兩方案相比較，采用DN1800方案較DN1600方案工程投資增加7237.14萬元，而國內(nèi)配套人民幣僅增加4778.06萬元。
　?。?）取水工程及輸水管道綜合經(jīng)濟(jì)比較
　　我們主要從工程投資、年經(jīng)營成本、動(dòng)態(tài)比選等方面進(jìn)行分析。詳細(xì)內(nèi)容參見表2。
　　·工程投資比較
　　采用DN1800方案時(shí)，取水廠及輸水管道的工程總投資為50689.23萬元，采用DN1600方案時(shí)，取水廠及輸水管道的工程總投資為46593.20萬元，即采用DN1800方案較DN16000方案，取水廠及輸水管道的工程總投資增加4096.03萬元。
　　·年經(jīng)營成本比較
　　采用DN1600方案時(shí)，供水規(guī)模25萬m³／d時(shí)，取水廠及輸水管道的年經(jīng)營成本為3300.10萬元；DN1800方案時(shí)，該成本為2648.85萬元，即DN1800方案較DN1600方案年經(jīng)營成本低651.25萬元。
　　·動(dòng)態(tài)分析
　　本工程投產(chǎn)第一年取水量按總規(guī)模的40％計(jì)算，第二年按70％計(jì)算，第三年達(dá)到設(shè)計(jì)規(guī)模。以此為依據(jù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)比較，其中國內(nèi)投資（包括建設(shè)期投資及運(yùn)行費(fèi)用）的折現(xiàn)率按8％，貸款按2.1％計(jì)算。詳細(xì)計(jì)算見表2。

DN1800與DN1600工程方案投資比較　表2 序號(hào) 工程項(xiàng)目 (1)輸水管道
DN1600 (2)輸水管道
DN1800 差值
(2) —(1) 1 取水廠(土建50萬m↑3／) 工程投資(萬元) 9304.83 6163.72 －3141.11 其中外幣(百萬日元) 510.87 489.37 —21.50 　 相當(dāng)于人民幣(萬元) 4257.25 4078.06 —179.20 　 配套人民幣(萬元) 5047.58 2085.67 —2961.91 2 輸水管道(60.5Km) 工程投資(萬元) 37288.37 44525.51 7237.14 　 其中外幣(百萬日元) 1440.26 1735.35 295.09 　 相當(dāng)于人民幣(萬元) 12002.16 14461.24 2459.08 　 配套人民幣(萬元) 25286.21 30064.27 4778.06 3 取水廠及輸水管道工程投資合計(jì)(萬元) 46593.20 50689.23 4096.03 　 其中外幣(百萬日元) 1951.13 2224.72 273.59 　 相當(dāng)于人民幣(萬元) 16259.41 18539.29 2279.88 　 配套人民幣(萬元) 30333.79 32149.94 1816.15 4 取水廠及輸水管道年經(jīng)營成本(萬元／年) 3300.10 2648.85 -651.25 5 取水廠及輸水管道，工程投資外幣折現(xiàn)率
2.1％，內(nèi)幣折現(xiàn)率8％折現(xiàn)值(萬元) 43469.23 47344.97 3875.74 6 取水廠及輸水管道，年經(jīng)營費(fèi)用及還款利息
按折現(xiàn)率8％折現(xiàn)，15年的折現(xiàn)值(萬元) 23563.27 17551.74 -6011.53 7 取水廠及輸水管道15年綜合費(fèi)用(萬元)
(5) ＋(6) 67032.50 64896.71 -2135.79

　　經(jīng)計(jì)算當(dāng)采用DN1800方案時(shí)，取水及輸水管道15年費(fèi)用現(xiàn)值較DN1600方案低2135.79萬元，故采用DN1800輸水管道更為經(jīng)濟(jì)。
通過以上分析可知：采用DN1800輸水管雖然管道鋪設(shè)造價(jià)較高，但可使取水泵的揚(yáng)程和經(jīng)常運(yùn)行費(fèi)用大為降低，從動(dòng)態(tài)分析，綜合費(fèi)用低。并使工作壓力降低、提高供水安全度。因此應(yīng)選用DN1800管徑的輸水管。

6 方案比選應(yīng)注意的問題

　　在進(jìn)行方案比選時(shí)，各備選方案的實(shí)施或運(yùn)行相關(guān)的全部效益和費(fèi)用應(yīng)計(jì)算準(zhǔn)確。不可缺項(xiàng)、漏項(xiàng)、也不可重復(fù)計(jì)算；應(yīng)遵循效益與費(fèi)用的計(jì)算口徑對(duì)應(yīng)一致的原則，注意各個(gè)方案間基本條件的可比性，如估算指標(biāo)、工程規(guī)模、計(jì)算期等，方案比較中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是使各備選擇方案的條件等同化，把不可比因素化為可比因素；項(xiàng)目排隊(duì)和方案比選應(yīng)注意在某些情況下，使用不同評(píng)價(jià)指標(biāo)導(dǎo)致相反結(jié)論的可能性，根據(jù)方案的實(shí)際情況，選用適當(dāng)?shù)谋容^方法和指標(biāo)。
　　工程項(xiàng)目方案比選可在各個(gè)階段、各個(gè)工程層次進(jìn)行局部對(duì)比，亦可用全面因素進(jìn)行全面對(duì)比，但應(yīng)注意保持各方案的可比性。
　　在進(jìn)行方案比選時(shí)，應(yīng)獨(dú)立、客觀地完成各方案的比選，不可主觀地?cái)U(kuò)大或縮小方案的效益和費(fèi)用，使最經(jīng)濟(jì)的備選方案落選，造成方案比選的失敗。

7 結(jié)束語

　　方案比選在工程設(shè)計(jì)中起著重要的作用，能夠降低工程造價(jià)和減少運(yùn)行成本。在給水工程中，使用費(fèi)用現(xiàn)值比較或年費(fèi)用現(xiàn)值法，將工程建設(shè)期投資和運(yùn)行費(fèi)用引入貨幣時(shí)間價(jià)值理論，以可比較的現(xiàn)值的表示，對(duì)不同方案的現(xiàn)值進(jìn)行的比較，選擇現(xiàn)值最低的即最經(jīng)濟(jì)的方案為實(shí)施方案。在我們的設(shè)計(jì)中應(yīng)充分應(yīng)用方案經(jīng)濟(jì)比選，使我們的設(shè)計(jì)更經(jīng)濟(jì)、更合理。

　　致謝 本文在完成過程中，得到俞惠文教授級(jí)高級(jí)工程師的悉心指教，在此表示衷心的感謝！

參考文獻(xiàn)
　?。?］《技術(shù)經(jīng)濟(jì)學(xué)》陶樹人編著
　?。?］《投資項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)咨詢評(píng)估指南》中國國際工程咨詢公司編著
　?。?］“湛江市50萬m³／d供水工程（一期）方案設(shè)計(jì)”