Совокупная стоимость владения - экономически обоснованный критерий выбора оборудования и технических решений (на примере сравнения типов воздуходувок)

Баженов В.И., Березин С.Е., Устюжанин А.В., ЗАО "Водоснабжение и водоотведение"

Журнал "НДТ", № 4, 2014 г.

При выборе технологического решения при проектировании систем аэрации аэротенков сооружений биологической очистки важным вопросом, в том числе с точки зрения инвестиций, является выбор способа регулирования воздуходувки.

Возможны решения:

1. Вариант 1. Технологическое управление не предусматривается

2. Вариант 2. Управление с помощью регулируемого электропривода (РЭП). Включает использование преобразователей частоты тока (ПЧТ)

3. Вариант 3. Управление на базе поворотно-лопастного механизма на всасывающей и напорной частях агрегата

Долгосрочные проекты требуют проведения точной технико-экономической оценки, и традиционные методы, основанные на сравнении экономической эффективности работы оборудования по показателю приведенных затрат, не работают. Эти подходы не отражают современные экономические процессы (например, инфляцию, кредитование и пр.).

Совокупная стоимость владения

В качестве критерия сравнения различных типов оборудования удобно использовать совокупную стоимость владения LCC (Life cycle cost). Критерий давно используется в международной практике, в т.ч. и при проведении сравнительных обоснований, включая тендерные процедуры [1].

Методы похожи друг на друга, поскольку основные составляющие (капитальные вложения и эксплуатационные затраты) трактуются единообразно.

Совокупную стоимость владения (по вариантам сравнения) принято определять по формуле [2, 3, 4]:

Основные составляющие представлены в табл. 1 (с учетом их использования в рассматриваемом примере расчетов по обоснованию технических решений строительства воздуходувных станций). Так, компоненты затрат Cs , Cenv, Cd авторами не рассматривались в виду их эквивалентности по рассматриваемым вариантам, невысокой удельной составляющей или неоднозначности в определении. Например, Cd будет сохранять остаточную стоимость по вариантам сравнения, поскольку через некоторый период эксплуатации (принято 25 лет), воздуходувные агрегаты не потеряют работоспособности, но остаточная амортизация основных средств приведет их к нулевой стоимости. Расчет Cd ограничился бы вопросами затрат на утилизацию оборудования, что возможно учесть, но не диктуется целью последующих расчетов. Цель исследований определяет состав комплекса LCC.

Механизм регулирования затрат во времени

Учетные составляющие Ce , Co и Cm, относятся к эксплуатационным затратам, при расчете которых во внимание принимается годовой темп инфляции p, который требуется компенсировать процентной ставкой i, выраженной в долях единицы:

где n – расчетный период: n = 7, 8, … 30 лет, в зависимости от расчетного периода эксплуатации оборудования (в проекте принято n = 25 лет; Сp, Cn – текущие и предстоящие через n лет затраты; i – процентная ставка, принимаемая с учетом депозитных ставок банков высшей категории надежности; p – годовой темп инфляции.

Для приведения затрат и результатов, полученных в различные моменты времени в ходе реализации проекта, к сопоставимому виду необходимо использовать коэффициент дисконтирования, так как очевидно, что ценность эквивалентных денежных средств в разные периоды не одинакова.

С учетом коэффициента дисконтирования a формула (2) примет вид:

Параметры i и p для настоящих условий Российской Федерации трудно определить по следующим причинам. Так, например, i реально (для потребителя) составляет 19–20 %, при этом ставка рефинансирования Центробанка РФ – 7,5 %. В свою очередь, годовой темп инфляции p по данным Росстата и Минэкономразвития России, статистически объявляется 4,5–6,5 %, что реально не соответствует уровню роста цен. Разница (i – p) на момент слишком велика – 14 %. В странах со стабильной экономикой и поддержанием реальной отчетности она составляет ~4–5 %. Поэтому, исходя из приведенной логики, целесообразно было бы обозначить параметры: i = 20 %, p = 15 %, где i – p = 5 %, что более типично для долгосрочных проектов [1, с. 94]2.

Механизм регулирования затрат (приведение настоящих величин к постоянным) не эквивалентен дисконтированию будущих затрат к текущим величинам, что является достаточно распространенным заблуждением. Данный экономический механизм основан на способности инвестора выполнить анализ в прогнозируемых условиях i и p с точки зрения инвестиционной привлекательности проекта в целом. Инфляция снижает покупательскую способность любой валюты во времени. Таким образом, для Ce , например, на условные 100 руб. будущих затрат приобретается значительно меньшее количество кВт·час электроэнергии, чем в настоящем времени, аналогично и для Co, Cm.

Цель и задачи исследования

Цель исследований: сравнить варианты технологически неуправляемой и управляемой подачи воздуха для систем аэрации аэротенков в условиях нового строительства здания насосно-воздуходувной станции с учетом и без учета инвестиционной привлекательности проектов для инвестора.

Задачи исследований:

• выполнить экономический анализ для условий неравномерности (суточной и сезонной) подачи воздуха в системы пневматической аэрации,

• в расчетных вариантах использовать крупные воздухонагнетатели центробежного типа, используемые в практике РФ: многоступенчатые и одноступенчатые поворотно-лопастные (П-Л).

Для экономического анализа был выбран объект условной производительностью 300 тыс. м3/сут со средней неравномерностью подачи воздуха в аэротенки 7 м3/м3 (рис. 1), что соответствует расчетным величинам, м3/час: макс. – 107 114,76; сред. – 87 500; мин. – 58 107,23.

К допущениям при сравнении вариантов следует отнести:

• Недостаток расхода подаваемого воздуха в вариантах 1 и 2 (102 600 м3/час) компенсировался в математической модели рассчитанной тенденцией за пределом указанной величины расхода, поскольку суть исследований не в обеспечении инженерного варианта, а в экономических параметрах, типичных для оборудования в целом.

• Принятое к устройству количество рабочих единиц оборудования (6, 2 ед.) соответствует обеспечению расчетных расходов воздуха и подающей способности агрегатов.

• Паспортные характеристики ТВ-300-1,6 содержат 2 параметра с допускаемыми отклонениями +5 %: по мощности, по расходу. Один из них целесообразно рассмотреть.

• К расчетам приняты реальные характеристики агрегатов ТВ-300- 1,6 (подача, давление, мощность) без глубокого научного анализа технологической способности к управлению. В качестве исходных данных принимались величины прямых паспортных технических характеристик.

• В качестве рабочего давления принято избыточное 0,6 бар, включая потери напора в системе распределения воздуха.

Исследования, проведенные в MS Excel, наглядно демонстрируют работу агрегатов в условиях принятой суточной неравномерности (рис. 2). Из графика видно, что по варианту 3 «Управление Поворотно-лопастное» обеспечивается меньшее энергопотребление при полном соответствии с заданной неравномерностью подачи воздуха. А для варианта 2 «Управление РЭП» при расходах воздуха менее 71 000 м³/ч происходит перерасход и по подаче, и по энергопотреблению из-за риска помпажа. Данный график, учитывая динамику суточных колебаний, не охватывает критерий сезонного регулирования

Для компенсации сезонной неравномерности дальнейшие исследования выполнялись на базе расчетной системы MathCAD, поскольку расчетно-графичекая среда MS Excel не обладает рядом востребованных функций. Результат, определенный для климатических условий Московской области, совместно с другими технико-экономическими показателями по вариантам сравнений представлен в табл. 3.

Из приведенных данных видно, что капитальная часть затрат опирается на типовой проект ЦНИИЭП инженерного оборудования 902-1-135.88 «Насосно-воздуходувная станция с 8 турбокомпрессорами ТВ-300- 1,6». Корректировка капитальных затрат в ценах 1984 г. к текущим выполнялась в соответствии с [8], исходя из средних величин по Центральному федеральному округу. Общая сметная стоимость включает затраты на строительство совмещенной насосной станции, что обусловлено типовым проектом

Резервное количество оборудования по вариантам 1 и 2 принято в соответствии с [9]. По варианту 3 – 1 ед., поскольку удельный вес цен 2 рабочих агрегатов не разумно распространять на 2 дополнительных резервных. Надо заметить, что в вариантах 1 и 2 соотношение «резерв/рабочие» составляет 1/3, а вариант 3 явно ущемлен в экономическом аспекте соотношением 1/2. Хотя на практике, например в проекте Новокурьяновской станции аэрации, данное соотношение составляет 1/4.

Цены на воздуходувное оборудование и запасные части (элементы затрат Cic, Cm) сформированы в соответствии с учетом транспортных затрат до потребителя, затрат на услуги таможни, НДС. В расчетах Cm принята стоимость нормо-часа – 2820 руб. Были составлены графики технического обслуживания агрегатов за расчетный период (ежемесячный: ТО-0, периодические: ТО-1 и ТО-2). В расчетах принят валютный курс – 47 руб./евро.

Численность рабочего персонала по элементам затрат Co определена документом [10].

Вариант 2 включает одноразовую замену ПЧТ за расчетный период, поскольку срок службы составляет 12–15 лет, а также периодическое обслуживание с заменой конденсаторных батарей и вентиляторов.

В настоящей публикации не рассматриваются теоретические основы управляемых технологических воздействий. С этой целью целесообразно порекомендовать источники [5, 6, 7].

В табл. 4 приведены результаты сравнения вариантов, выполненные:

• в привычной форме – без инфляции и дисконта (включает данные из табл. 3);

• с использованием рассмотренного механизма регулирования затрат во времени (формулы 2, 3, 4 при принятых параметрах i и p).

Из приведенных данных видно, что использованный механизм регулирования затрат во времени существенно снижает величины перспективных эксплуатационных затрат. В таком виде он функционирует, как отражение средств инвестиционной привлекательности проектов. Для наглядности представим данные табл. 4 в графическом виде (рис. 3)

Самым инвестиционно привлекательным проектом выглядит вариант 3 «Управление на базе поворотно-лопастного механизма», обеспечивающий годовую экономию электроэнергии 6 603 850 кВт час с экономией энергозатрат на первый год эксплуатации 19,81 млн руб. (по отношению к базовому варианту 1). По отношению к варианту 2 «Управление РЭП» затраты совокупной стоимости владения LCC снижены: на 23,07 % – в случае обеспечения экономических расчетов учета без инфляции и дисконта, на 21,0 % – в случае подобных расчетов с использованием механизма регулирования затрат во времени (с учетом инфляции и дисконта).

Вариант 2 «Управление РЭП», наоборот, потерял свою инвестиционную привлекательность в процессе учета инфляции и дисконта. По отношению к базовому варианту 1 «Неуправляемый» затраты комплекса LCC выросли на 4,86 %, хотя в привычной форме (без инфляции и дисконта) были чуть ниже – на 1,57 %.

Таким образом, применение методов расчета LCC позволяет: оценивать и оптимизировать инвестиционные и эксплуатационные затраты; сравнивать тендерные предложения различного уровня техники; экономически учитывать исходные КПД и качество используемого оборудования (технологии) как элементы затрат и пр.

Выводы

1. Предложены к практике использования экономические расчеты на базе совокупной стоимости владения LCC – как критерия экономического обоснования технических решений для вновь строящихся объектов – воздуходувных станций. Рассмотрены практические примеры, включающие варианты технических решений с использованием неуправляемого и управляемого вариантов оборудования многоступенчатыми воздухонагнетателями ТВ-300-1,6 и одноступенчатыми поворотно-лопастными Siemens TE KA-66 двойного регулирования.

2. Для сравнения расчеты выполнялись по двум экономическим методикам расчета: 1 – в привычной для технических специалистов форме (без инфляции и дисконта), 2 – с использованием механизма регулирования затрат во времени при принятых параметрах i (процентная ставка банков) и p (инфляция).

3. В рассмотренном примере инвестиционную привлекательность имеет проект, связанный с внедрением одноступенчатых поворотно-лопастных турбовоздуходувок двойного регулирования. В условиях использования первой методики экономических расчетов по сравнению с вариантом РЭП он обеспечивает снижение затрат на 23,07 %, второй методики – 21,0 %.

4. Использование методики, учитывающей инфляцию, показало потерю инвестиционной привлекательности варианта с регулируемым электроприводом.