安曉晶

　　【摘要】 給水工程設計過程中通過方案經濟比選能達到降低投資和運行成本，從而達到降低供水價格的目的，因此方案比選在給水工程設計中具有重要的意義。常用的方案比選方法有差額內部收益率法、現值比較法包括凈現值法、凈現值率法、費用現值比較法。在給水工程設計中，經常采用費用現值比較法，對工程計算期內費用現值或年費用現值進行比較，選擇現值較小的方案為實施方案。在進行方案比選時，應遵循效益與費用的計算口徑對應一致的原則，保證方案間基本條件的可比性。
　　【關鍵詞】 方案 比選 現值 投資 費用 運行成本

1 引言

　　方案比選是尋求合理的技術經濟方案的必要手段，也是控制項目投資、降低運行成本的重要途徑。工程壽命期內的費用，由建設期初期投資和經營期運行成本組成。建設期投資少，但運行成本高的方案，不一定壽命期內的總費用低；同樣建設期投資多，但運行成本低的方案，也不一定是最經濟的方案。經濟比選按貨幣的時間價值采用動態比選，綜合考慮方案初期投資和經營期運行成本，確定方案的經濟可比性，從而選出費用最低的方案。
　　設計方案比選是采用技術經濟分析方法，對不同的設計方案進行比較和選擇，使技術先進、價格合理的方案成為最后的人選方案。在給水工程項目設計（包括可行性研究）過程中，各項主要經濟和技術決策（如總體方案、廠站規模、近遠期結合、管道輸送方式、管道走向、工藝流程、廠址選擇、廠區布置、主要設備選型以及資金籌措等）均應根據實際情況提出各種可能的方案進行篩選，對篩選出的方案進行動態的經濟計算，結合其它因素詳細論證比較、做出抉擇。給水工程設計方案經濟比選，不僅比較工程建設期投資、同時應考慮水廠投產后的長期運行費用，通過全面的分析，作出最經濟的選擇即選擇費用（考慮初期投資和運行成本）最低的方案為實施方案。

2 給水工程設計方案經濟比選步驟

　　工程設計方案比選可對某些工程局部進行對比，如對處理構筑物池型的選擇，凈水工藝的選用；亦可進行全面對比，如對整個工程方案進行對比等。
　　首先根據工程的情況，確定對比方案的范圍和內容，各方案的作用應是相同的，即各方案應具有可比性；
　　其次列出對比方案所有可能實行的技術方案。即不能漏掉實際可能的技術方案，又不能把技術上不能成立或技術上尚未過關的方案列出來作為備選方案，避免選出的方案不是最優方案或選出的最優方案在實際上無法實施或兌現；
　　再次對每個技術方案的優缺點進行詳細的分析，并根據口徑對應一致的原則，對各方案的效益及費用包括初期投資和運營費用進行細致全面的計算，分析計算得愈細致、愈透徹、愈全面，對每個技術方案的評價就準確；
　　最后根據各方案的投資和運行費用數據，選擇合適的計算方法，對備選方案進行排隊分析，選出最優方案。

3 方案比選的常用方法

　　按照不同方案所含的全部因素（包括效益和費用兩個方面）進行方案比選時，根據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經濟效果的指標，對完成同一任務的幾個技術方案進行計算、分析和比較，從中選出最優的方案。當前工程設計中比較常用的比選方法有以下幾種：
3.1 差額內部收益率法
　　是兩個方案各年凈現金流量差額的現值之和等于零時的折現率與財務基準收益率（財務評價時）或社會折現率（國民經濟評價時）進行對比，當△FIRR≥i_c或△EIRR≥i_s時，以投資大的方案為優，反之則以投資小的方案為優。
　　多個方案進行比較時，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，從中選出最優方案。
3.2 現值比較法
　　現值比較法是把方案壽命期內的一切收益和費用按行業基準收益率或社會折現率折算成單一的一筆現值來比較方案的優劣。按現值比較法使用的條件可分為凈現值法、費用現值比較法和凈現值率法。
3.2.1 凈現值法
　　分別計算各方案的凈現值進行比較，以凈現值大的方案為優；或計算兩方案的差額凈現值，當差額凈現值≥0時，投資大的方案為優，反之，投資小的方案為優。
　　
　　式中　NPV（i）——按折現率i計算的現值；
　　　　　S——年銷售收入；
　　　　　I——年全部投資（包括固定資產投資和流動資金）；
　　　　　C′——年經營費用；
　　　　　S_v——計算期末回收固定資產余值；
　　　　　W——計算期末回收流動資金；
　　　　　i——要求達到的折現率，財務分析時用行業基準收益率，國民經濟分析時用社會折現率；
　　　　　P／F，i，t——第t年的折現系數。
　　當采用差額凈現值，可分別計算方案的現值，再加以比較；也可直接計算兩方案的每年的凈現金流量的差值的現值進行比較。
3.2.2 凈現值率法
　　凈現值率（NPVR）是凈現值與投資現值之比，凈現值率較大的方案為優。
　　計算式為：NPVR＝NPV／IP
　　式中　IP——方案的全部投資的現值；
　　　　　NPV——凈現值；
　　　　　NPVR——凈現值率。
3.2.3 費用現值比較法
　　當效益相同或效益基本相同，但難以具體估算效益（在對局部方案進行比較時，通常認為達到相同目的的不同方案，其效益是相同的）的方案進行比較時，對方案的費用現值進行比較，可采用費用現值比較和年費用比較。
　　（1）費用現值比較：計算各比較方案的費用現值（PC）并進行比較，以費用現值較低的方案為優。
　　表達式為：
　　（2）年費用比較：計算各比較方案的等額年費用（AC）并進行對比，以費用較低的方案為優。
　　表達式為：
　　　　　或：　AC=PC(A/P,i,n)

4 給水工程設計方案比選的適用方法

　　在給水工程設計中，一般對項目的近遠期結合、取水點位置、管道輸送方式及工藝流程等進行比較選擇。在方案比選時，當某一局部的不同方案的作用和結果相同時，可采用局部方案進行比選；當某幾個局部組合才能起到相同的作用和獲得同樣的結果時，要將局部組合作為一個完整方案進行比選；這樣，才能遵循效益和費用的計算口徑一致。
　　如當水廠的水源為地表水，需采用水泵提升時，若水源水位或取水量變化幅度較大時，取水可采用定速泵或調頻變速泵兩種方案。使用定速泵設備投資低，運行耗電量大、費用高；使用調速泵則設備投資高，而運行耗電量小、運行費用低；對泵型的選擇，應根據設備投資、運行費用進行動態比選；當取水點位置不同時，原水的水位就能不同，對輸水和后續的處理工藝、配水都可能產生影響，因此不宜僅對取水點位置進行比選，而應當由取水工程、凈水工程、配水工程組成一個完整的方案進行比選；當凈水廠位置和高程確定時，由取水工程和輸水工程就構成一個完整的方案；而因廠平面土方等問題需對凈水廠高程方案也進行比選時，可能需由取水工程、輸水工程凈水工程（包括配水泵房）構成一個完整的方案。
　　因為一定規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態經濟比選常選用現值比較法。即可選用費用現值比較法及年費用比較法。

5 設計方案經濟比選實例

　　現將湛江市供水工程的方案比選進行簡單的介紹。
5.1 工程簡介
　　湛江市供水工程總規模為50萬m³／d，分為二期建設，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，取水口可設在水庫電站尾水渠首或水庫內。取水口和取水暗渠按50萬m³／d規模一次建成，取水廠一期工程按25萬m³／d設計。（二）輸水工程：一期工程敷設一條長度約61公里的輸水管道。（三）凈水廠一期工程按25萬m³／d建設，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
　　本工程的總規模為50萬m³／d，考慮到取水工程屬永久設施、不易擴建等特點，取水土建工程均按50萬m³／d一次建成，設備安裝則分兩期實施，第一期工程設備能力為25萬m³／d。
　　（1）取水口的位置方案及工程量
　　庫內取水方案：取水點的位置在青年運河渠道的渠首附近，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：取水點的位置則在發電站的尾水池內。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。
　　（2）取水口位置的比較
　　除了對取水的水質、可靠性進行對比外，對庫內取水和庫外取水的電耗和工程投資進行比較。
　　·電耗比較
　　電站尾水渠水面標高為32.586m。
　　鶴地水庫多年年平均水位為37.76m。
　　庫內取水水位比庫外取水水位高5.174m。與庫外取水相比，庫內取水方案可以充分利用水庫水位，取水水泵所需揚程低，從而降低電耗。
　　按電度電價0.688元／KWh計算，不同供水量時，庫內取水比庫外取水（以水位差5.174m計）所節約電費如下表：

年電費比較表　　 表1 序號 取水規模
（萬ｍ³／d） 年取水量
(億m³) 庫內取水比庫外取水節約電費(萬元／年) 1 25 0.798 178 2 50 1.597 308

　　·工程技術經濟比較
　　根據已確定的取水廠位置，分別對庫內、庫外取水的主要生產構筑物造價進行比較。結果庫內取水較庫外取水造價多178.9萬元，然而從表1看出當取水量25萬m³／d時，庫內取水比庫外取水僅一年就節約電費178萬元。顯然，庫內取水比庫外取水更經濟。
5.2.2 輸水管管徑比較
　　（1）取水廠水泵揚程、供電方式及工程投資的比較
　　·水泵揚程
　　采用DN1800輸水管道時，取水泵的揚程為41米；采用DN1600輸水管道時，取水泵的揚程為73米。
　　·供電方式
　　采用DN1800輸水管道時，取水泵配套電機的功率為800KW，一期工程取水廠設備容量為2632KW、計算負荷僅為1563KW；二期工程全部投產時，取水廠設備總容量為4274KW 、計算負荷為3036KW，可不采用110KV供電，用10KV電源供電。
采用DN1600輸水管道時，取水泵配套電機的功率為1400KW，一期工程取水廠設備容量為4432KW、計算負荷為2643KW；二期工程全部投產時，取水廠設備總容量為7274KW、計算負荷為5196KW，考慮全部工程的用電負荷必須用110KV供電，取水廠需建110KV變電站一座。
　　·工程投資
　　采用DN1600方案時，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。
　　（2）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，而國內配套人民幣僅增加4778.06萬元。
　　（3）取水工程及輸水管道綜合經濟比較
　　我們主要從工程投資、年經營成本、動態比選等方面進行分析。詳細內容參見表2。
　　·工程投資比較
　　采用DN1800方案時，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，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。
　　·年經營成本比較
　　采用DN1600方案時，供水規模25萬m³／d時，取水廠及輸水管道的年經營成本為3300.10萬元；DN1800方案時，該成本為2648.85萬元，即DN1800方案較DN1600方案年經營成本低651.25萬元。
　　·動態分析
　　本工程投產第一年取水量按總規模的40％計算，第二年按70％計算，第三年達到設計規模。以此為依據進行動態比較，其中國內投資（包括建設期投資及運行費用）的折現率按8％，貸款按2.1％計算。詳細計算見表2。

DN1800與DN1600工程方案投資比較　表2 序號 工程項目 (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(萬元) 46593.20 50689.23 4096.03 　 其中外幣(百萬日元) 1951.13 2224.72 273.59 　 相當于人民幣(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，工程投資外幣折現率
2.1％，內幣折現率8％折現值(萬元) 43469.23 47344.97 3875.74 6 取水廠及輸水管道，年經營費用及還款利息
按折現率8％折現，15年的折現值(萬元) 23563.27 17551.74 -6011.53 7 取水廠及輸水管道15年綜合費用(萬元)
(5) ＋(6) 67032.50 64896.71 -2135.79

　　經計算當采用DN1800方案時，取水及輸水管道15年費用現值較DN1600方案低2135.79萬元，故采用DN1800輸水管道更為經濟。
通過以上分析可知：采用DN1800輸水管雖然管道鋪設造價較高，但可使取水泵的揚程和經常運行費用大為降低，從動態分析，綜合費用低。并使工作壓力降低、提高供水安全度。因此應選用DN1800管徑的輸水管。

6 方案比選應注意的問題

　　在進行方案比選時，各備選方案的實施或運行相關的全部效益和費用應計算準確。不可缺項、漏項、也不可重復計算；應遵循效益與費用的計算口徑對應一致的原則，注意各個方案間基本條件的可比性，如估算指標、工程規模、計算期等，方案比較中的關鍵環節，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；項目排隊和方案比選應注意在某些情況下，使用不同評價指標導致相反結論的可能性，根據方案的實際情況，選用適當的比較方法和指標。
　　工程項目方案比選可在各個階段、各個工程層次進行局部對比，亦可用全面因素進行全面對比，但應注意保持各方案的可比性。
　　在進行方案比選時，應獨立、客觀地完成各方案的比選，不可主觀地擴大或縮小方案的效益和費用，使最經濟的備選方案落選，造成方案比選的失敗。

7 結束語

　　方案比選在工程設計中起著重要的作用，能夠降低工程造價和減少運行成本。在給水工程中，使用費用現值比較或年費用現值法，將工程建設期投資和運行費用引入貨幣時間價值理論，以可比較的現值的表示，對不同方案的現值進行的比較，選擇現值最低的即最經濟的方案為實施方案。在我們的設計中應充分應用方案經濟比選，使我們的設計更經濟、更合理。

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

參考文獻
　　［1］《技術經濟學》陶樹人編著
　　［2］《投資項目經濟咨詢評估指南》中國國際工程咨詢公司編著
　　［3］“湛江市50萬m³／d供水工程（一期）方案設計”