4.5.5.1 水電站投資及運(yùn)營的費(fèi)用

    1.水電站的投資

    一般包括永久性建筑工程（例如大壩、溢洪道、輸水隧洞等）、機(jī)電設(shè)備的購置和安裝、臨時(shí)工程及庫區(qū)移民安置等費(fèi)用所組成。從水電工程基本投資的構(gòu)成比例看，永久性建筑工程約占32%～45%；機(jī)電設(shè)備購置和安裝費(fèi)約占18%～25%；臨時(shí)工程投資約占15%～20%，其中主要為施工隊(duì)伍的房建投資和施工機(jī)械的購置費(fèi)等；庫區(qū)移民費(fèi)和水庫淹沒損失補(bǔ)償費(fèi)以及其它費(fèi)用共約占10%～35%。由于水電站一般遠(yuǎn)離負(fù)荷中心地區(qū)，輸變電工程的投資有時(shí)可能達(dá)到水電站本身投資的30%以上。

    水電站單位千瓦投資與電站建設(shè)條件關(guān)系很大，50年代平均約為1000元左右，后來由于水電站開發(fā)條件逐漸困難，庫區(qū)移民安置標(biāo)準(zhǔn)適當(dāng)提高，施工機(jī)械化程度不斷增加，加上物價(jià)水平不斷上升等原因，60年代約為1500元左右，70年代約為2000元左右，80年代約為3000元左右。90年代，長江三峽水利工程開工建設(shè)，三峽水電站樞紐工程投資，以1993年5月末價(jià)格水平為基準(zhǔn)，批復(fù)三峽工程靜態(tài)投資概算合計(jì)1352.66億元，其中：樞紐工程500.9億元，輸變電工程322.74億元，移民資金529.02億元；該工程建設(shè)周期長，根據(jù)2013年長江三峽工程竣工財(cái)務(wù)決算草案審計(jì)結(jié)果，竣工決算為樞紐工程投資為871.95億元人民幣，輸變電工程投資為344.28億元人民幣，工程建設(shè)投資合計(jì)為1216.23億元人民幣；移民資金856.53億元人民幣，工程合計(jì)總投資為2072.76億元人民幣，三峽電站裝機(jī)容量達(dá)到2250萬千瓦，折合單位千瓦投資為9212元人民幣，這主要是由于三峽移民投資較高。

    同比建設(shè)白鶴灘、向家壩和溪洛渡水電站的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)十分優(yōu)越，主要表現(xiàn)在工程總投資較低。白鶴灘水電站總投資840億人民幣，裝機(jī)容量1600萬千瓦，單位千瓦投資為5250元人民幣；溪洛渡工程總投資792億元，總裝機(jī)容量為1260萬千瓦，單位千瓦投資為6286元；向家壩水電站總投資434億人民幣，裝機(jī)容量600萬千瓦，單位千瓦投資為7233元人民幣。

    由于在水電項(xiàng)目中，水庫移民投資是控制工程總投資的一個(gè)主要因素。溪洛渡和向家壩兩個(gè)水電站發(fā)電容量總和略大于三峽，靜態(tài)總投資僅1200多億元，水庫移民人數(shù)僅10萬人左右，相當(dāng)于三峽工程移民總數(shù)的1/10，由于水庫移民投資所占的比例小，兩座電站單位千瓦投資和造價(jià)同目前國內(nèi)在建和今后擬建的大型水電工程項(xiàng)目相比，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)越。按當(dāng)前正常建設(shè)條件下，國內(nèi)水電站的單位千瓦投資平均約為10000元人民幣左右，即10000元/kW。

    2.水電站的年運(yùn)行費(fèi)

    水電站維持正常運(yùn)行所需的年運(yùn)行費(fèi)包括下列幾個(gè)部分：

    （1）大修理費(fèi)：一般每隔二、三年對主要的建筑物和機(jī)電設(shè)備進(jìn)行一次大修理，大修理所需費(fèi)用從每年的電費(fèi)收入中提存一部分費(fèi)用作為基金供大修理時(shí)使用。

     1%計(jì)大修理費(fèi)=固定資產(chǎn)原值×大修理費(fèi)率

    （2）維修費(fèi)：對其建筑物及機(jī)電設(shè)備進(jìn)行經(jīng)常性的檢查、維護(hù)與保養(yǎng)所需的費(fèi)用。

    （3）材料費(fèi)：指庫存材料和加工材料的費(fèi)用。

    （4）工資：包括基本工資和附加工資、各種津貼和獎(jiǎng)金等，按職工編制計(jì)算。

    （5）水費(fèi)：電廠發(fā)電按所用的水量和發(fā)電水價(jià)計(jì)算的水費(fèi)，應(yīng)向水庫管理處或其主管單位繳付。發(fā)電用水的水價(jià)應(yīng)與發(fā)電、灌溉等各部門綜合利用水量的水價(jià)不同。汛期內(nèi)水電站增發(fā)電量的水價(jià)更低廉些。

    （6）其他費(fèi)用：包括勞保費(fèi)、行政管理費(fèi)、辦公費(fèi)、差旅費(fèi)等。

    以上各種費(fèi)用可根據(jù)電力工業(yè)有關(guān)統(tǒng)計(jì)資料結(jié)合本電站的具體情況計(jì)算求出。當(dāng)缺乏資料時(shí)，為了便于初步估算，常用總投資的百分率計(jì)算，水電站年運(yùn)行費(fèi)可按其投資或造價(jià)的1%~2%估算，即每單位千瓦年運(yùn)行費(fèi)為100~200元，大型電站取較低值，中小型電站取較高值。

    3.水電站的年費(fèi)用

    為了綜合反映水電站所需的費(fèi)用（包括一次性投資和經(jīng)常性年運(yùn)行費(fèi)）的大小，常用年費(fèi)用表示。

    （1）當(dāng)進(jìn)行靜態(tài)經(jīng)濟(jì)評價(jià)時(shí)，水電站年費(fèi)用為基本折舊費(fèi)與年運(yùn)行費(fèi)之和；基本折舊費(fèi)=固定資產(chǎn)原值×基本折舊率

    當(dāng)采用直線折舊法并不計(jì)殘值時(shí)；基本折舊率為：基本折舊率=1/折舊年限；折舊年限一般采用經(jīng)濟(jì)壽命。假設(shè)水電站主要建筑物的經(jīng)濟(jì)壽命定為50年，則其基本折舊率為2%；假設(shè)水電站機(jī)電設(shè)備的經(jīng)濟(jì)壽命為25年，則其基本折舊率為4%，余類推。

    水電站的發(fā)電成本包括基本折舊費(fèi)與年運(yùn)行費(fèi)兩大部分，即為水電站的年費(fèi)用。

    （2）當(dāng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)經(jīng)濟(jì)評價(jià)時(shí)，水電站年費(fèi)用NF水為本利年攤還值（資金年回收值）與年運(yùn)行費(fèi)之和，即年費(fèi)用NF水=水電站造價(jià)現(xiàn)值×[A/P， i， n]+年運(yùn)行費(fèi)

    當(dāng)進(jìn)行國民經(jīng)濟(jì)評價(jià)時(shí)，式中造價(jià)現(xiàn)值與年運(yùn)行費(fèi)均應(yīng)按影子價(jià)格計(jì)算，i為社會(huì)折現(xiàn)率；當(dāng)進(jìn)行財(cái)務(wù)評價(jià)時(shí)，則按現(xiàn)行價(jià)格計(jì)算，i為行業(yè)基準(zhǔn)收益率；n為水電站的經(jīng)濟(jì)壽命；[A/P，i，n]為本利攤還因子（或稱資金回收因子）。

    4.5.5.2 2013和2014年的維護(hù)總費(fèi)用

    截至2013年末，全國水電總裝機(jī)2.8億千瓦，同比增長12.3%；截至2014年年底，水電總裝機(jī)達(dá)3.02億千瓦，占全國全部電力裝機(jī)容量的22.2%，水電年發(fā)電量超越萬億大關(guān)，達(dá)到1.06萬億千瓦時(shí)；截至2015年底，我國水電總裝機(jī)容量已達(dá)3.19億千瓦，年發(fā)電量1.11萬億千瓦時(shí)，裝機(jī)容量和發(fā)電量均居世界第一，中國毫無懸念地已成為全球最大的水電國家。

    水電站年運(yùn)行費(fèi)可按其投資或造價(jià)的1%～2%估算。目前水電站的單位千瓦平均投資約為10000元人民幣，可知每單位千瓦年運(yùn)行費(fèi)為100~200元，即100~200元/kW，大型電站取較低值，中小型電站取較高值。我國大型水電站裝機(jī)占比達(dá)63.1%，中小型水電站裝機(jī)占比僅為36.9%，計(jì)算可知我國水電站維護(hù)費(fèi)用為137元/kW，2013年我國水電站維護(hù)費(fèi)用為383.6億元人民幣，2014年我國水電站維護(hù)費(fèi)用為413.7億元人民幣，2015年我國水電站維護(hù)費(fèi)用為437億元人民幣。

    4.5.5.3 加厚鋼板和非加厚鋼板的差價(jià)（腐蝕裕量）、混凝土和高性能混凝土的差價(jià)

    1.鋼結(jié)構(gòu)腐蝕裕量差價(jià)

    當(dāng)采用腐蝕裕量作為防腐蝕手段時(shí)，不可避免的將增加材料用量，也就增加的了投資金額。以30萬kW機(jī)組為例，材料為耐磨性較好的馬氏體不銹鋼0Cr13Ni5Mo為例，當(dāng)流速為10m/s時(shí)，腐蝕速率為7gm-2h-1（當(dāng)流速為5m/s，腐蝕速率為4gm-2h-1），設(shè)計(jì)使用年限為50年，30萬kW機(jī)組中最易腐蝕的面積為蝸殼685m2和頂蓋313m2，共計(jì)腐蝕面積998 m2。

    （1）當(dāng)流速為10m/s時(shí)：

    材料腐蝕裕量：7×998×24×365×50=3059.9噸

    材料價(jià)格：17元/公斤×3059868公斤=5201.8萬元

    （2）當(dāng)流速為5m/s時(shí)：

    材料腐蝕裕量：4×998×24×365×50=1748.5噸

    材料價(jià)格：17元/公斤×1748496公斤=29724.4萬元

    由上述計(jì)算可知，在不考慮重量增加導(dǎo)致其余設(shè)施費(fèi)用增加的基礎(chǔ)上，即使水流以10m/s的速度，30wkW機(jī)組僅蝸殼和頂蓋因腐蝕裕量增加的材料費(fèi)用也高達(dá)5201.8萬元，可見，單純采用腐蝕裕量并不是最優(yōu)的防腐蝕的方式方法。

    2.混凝土和高性能混凝土的差價(jià)

    水工混凝土是大型水利水電工程中最主要的建筑材料。水工混凝土常用于水上、水下和水位變動(dòng)區(qū)等部位，因此水工混凝土經(jīng)常暴露在大氣與水之中，將受到水流的沖刷、日曬和雨、雪、風(fēng)、霜、水的侵蝕以及冰凍、干濕、酸堿等作用。一般情況下，設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境類別提出相應(yīng)的耐久性要求。水工混凝土結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件類別劃分為四類，針對不同環(huán)境類別，規(guī)定了不同的環(huán)境條件下混凝土最低強(qiáng)度等級、最大水灰比和最小水泥用量，這些規(guī)定與混凝土結(jié)構(gòu)的耐久性關(guān)系極大。

    水工混凝土除應(yīng)滿足混凝土的一般要求外，因其用途不同，技術(shù)要求也有所不同。常與環(huán)境水相接觸時(shí)，一般要求具有較好的抗?jié)B性；在寒冷地區(qū)、特別是在水位變動(dòng)區(qū)應(yīng)用時(shí)，要求具有較高的抗凍性；與侵蝕性的水相接觸時(shí)，要求具有良好的耐蝕性；在大體積構(gòu)筑物中應(yīng)用時(shí)，為防止溫度裂縫的出現(xiàn)，要求具有抵熱性和低收縮性；在受高速水流沖刷的部位使用時(shí)，要求具有抗沖刷、耐磨及抗氣蝕性等。

    由于水工混凝土所處部位不同，技術(shù)要求也不同。因此，在同一建筑物中，常常需要澆筑幾種不同要求的混凝土，有時(shí)在同一澆筑塊中，也可能同時(shí)澆筑兩種不同的混凝土。在不少情況下，水工混凝土的主要問題，往往不是設(shè)計(jì)要求的抗壓強(qiáng)度而是受其他性能所控制，只要其他性能滿足要求，設(shè)計(jì)要求的抗壓強(qiáng)度一般是容易滿足的。

    例如：大體積壩要求低熱性，但外表部分又同時(shí)要求抗凍性。在這種情況下，只好內(nèi)部澆筑低熱性混凝土，外部澆筑抗凍性而同時(shí)具有低熱性的混凝土。但是，為了施工上的方便，不應(yīng)該把同一建筑物的混凝土種類分得太多太細(xì)，而應(yīng)盡量能把不同要求的混凝土統(tǒng)一起來，以減少同一建筑中混凝土的種類。長期的實(shí)踐證明，在水工混凝土中摻入具有減水、緩凝及增加耐久性的外加劑，如木質(zhì)素磺酸鹽減水劑、糖蜜塑化劑、松香皂引氣劑（在有抗凍性要求的地區(qū)或部位必須摻入），以及摻入適量的優(yōu)質(zhì)摻合料，如粉煤灰等，對改善混凝土拌合物的和易性及提高耐久性都具有明顯效果。

    白山發(fā)電站建筑物樞紐主要由混凝土重力拱壩、泄洪建筑物、一期右岸地下廠房和二期左岸地面廠房組成。混凝土重力拱壩壩頂高程423.5m，最大壩高149.5m，壩頂弧長676.5m，為單曲三心圓拱壩，中部小半徑320m，兩翼大半徑770m，壩頂寬9~12m，壩底寬63.7m，寬高比為0.425。泄洪建筑物為4個(gè)12m×13m（寬×高）的堰頂溢流孔和3個(gè)出口控制斷面、為6m×7m的深泄水孔。混凝土總量：231.7萬立方米，鋼材用量：7.38萬噸，水泥用量：67.1萬噸。

    以混凝土用量為參考：231.7萬立方，普通混凝土的價(jià)格C20：280元/立方，C25：300元/立方；要抗?jié)B抗凍性能要求的混凝土比普通混凝土的價(jià)格大約高出50~100元/立方，約為350~400元/立方。水工高性能混凝土與普通混凝土差價(jià)：（400-300）元/方×231.7萬方=2317萬元。

    可見，白山發(fā)電站混凝土材料差價(jià)可多達(dá)2317萬元。

    4.5.5.4 使用涂料的數(shù)量和總費(fèi)用

    水電站建設(shè)一般包括發(fā)電機(jī)組用鋼、建筑工程結(jié)構(gòu)用鋼、土建工程用鋼等。發(fā)電機(jī)組用鋼主要包括硅鋼、磁軛鋼板和磁極鋼板等。壓力引水鋼管一般采用單管引水，壓力引水鋼管要求強(qiáng)度較高，多采用低合金鋼鋼板。大部分鋼結(jié)構(gòu)表面均需采用涂料進(jìn)行腐蝕防護(hù)涂裝，許多部位甚至需要采用重防腐涂料。

    常用的重防腐涂料有：富鋅底漆、環(huán)氧樹脂涂料、聚氨酯樹脂涂料、丙烯酸樹脂涂料、氯化橡膠類涂料、玻璃鱗片涂料、環(huán)氧樹脂粉末涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料、聚脲等等，其中環(huán)氧樹脂涂料往往與富鋅底漆配套使用，適用于工業(yè)生產(chǎn)中嚴(yán)重腐蝕環(huán)境。每年世界上約有40%以上的環(huán)氧樹脂用于制造環(huán)氧涂料，其中大部分用于防腐領(lǐng)域。環(huán)氧防腐涂料是目前世界上應(yīng)用最為廣泛、最為重要的重防腐涂料之一。在我國重防腐涂料品種結(jié)構(gòu)中，環(huán)氧類也是居于首位，占33%-39%；聚氨酯類次之，占22%-27%；富鋅底漆占11%-17%；丙烯酸類和氯化橡膠類各占11%-16%；氟碳類占3.3%-6.6%；聚硅氧烷類占1.1%-2.2%；其他類（如聚脲等）占1.1%-2.2%。上述重防腐涂料可以組成多種配套體系，工程防護(hù)也可分為單層、底面雙層和底中面三層三種涂裝體系，不同的涂料配套體系和涂裝體系，防護(hù)性能差異很大。

    錦屏二級水電站設(shè)計(jì)運(yùn)行水頭288m，最大水頭318.8m，總裝機(jī)容量8 × 600MW，是雅礱江干流梯級開發(fā)中裝機(jī)規(guī)模最大的高水頭、大容量引水式電站， 也是我國“西電東送”的重要組成部分。電站高壓管道采用單機(jī)單管布置，共有 8條高壓管道，均采用全鋼板襯砌結(jié)構(gòu)形式。壓力鋼管設(shè)計(jì)內(nèi)徑6.5m，單管長度540m～584m，單管最大流量232.5m3/s，管內(nèi)最大流速約7.0m/s，合同工程量約2.5萬t。其單項(xiàng)壓力鋼管制造安裝和防腐工程量，均為目前國內(nèi)同類水電站之首。壓力鋼管內(nèi)壁采用厚漿型無溶劑超強(qiáng)耐磨環(huán)氧重防腐蝕涂料（雙組份噴涂型），防腐涂料技術(shù)要求底漆、面漆均采用無溶劑厚漿型超耐磨環(huán)氧涂層（料），底漆漆膜厚度（干）≥400μm，面漆漆膜厚度（干）≥400μm，總干漆膜厚度（底漆+面漆）不小于800μm，防腐面積約 9.2萬m2；外壁采用無機(jī)改性水泥砂漿，涂層厚度500μm，防腐面積約14.0萬m2。

    環(huán)氧重防腐蝕涂料每公斤的涂布面積約為4~5平方米，800um的涂層厚度每平米材料價(jià)格約為25元，錦屏二級水電站僅壓力鋼管內(nèi)壁防腐蝕涂料的總費(fèi)用就達(dá)到：9.2×25=230萬元。

    三峽電站大壩混凝土澆鑄1600萬m3，加輔助設(shè)施2800萬m3，共使用鋼材32.3萬t（扣除永久性鋼結(jié)構(gòu)）；龍灘電站總裝機(jī)630萬千瓦，大壩混凝土澆筑800 m3，含鋼結(jié)構(gòu)安裝共用鋼20 萬噸。根據(jù)三峽電站、龍灘電站等水電站裝備用鋼的分析，每萬千瓦水電裝機(jī)耗鋼約320噸（ 含水輪機(jī)組、發(fā)電機(jī)組、永久性鋼結(jié)構(gòu)如船閘、閘門、引水管道，但不含大壩、廠房及輔助土建設(shè)施），即用鋼量為32kg/kW。

    2013年我國水電裝機(jī)容量增量為3112萬千瓦，2014年我國水電裝機(jī)容量增量為2181萬千瓦；2013年水電用鋼量為99.6萬噸，2014年水電用鋼量為69.8萬噸。全國統(tǒng)一定額里，每噸鋼材折算為面積是58平方/噸，可知2013年我國水電站需要涂裝的鋼材面積為5776萬平方米，2014年我國水電站需要涂裝的鋼材面積為4048萬平方米。

    按照常用的環(huán)氧類配套涂料計(jì)算，每平米用量0.6kg，2013年水電工程新增鋼結(jié)構(gòu)涂料用量可達(dá)3.5萬噸，2014年水電工程新增鋼結(jié)構(gòu)涂料用量可達(dá)2.4萬噸。每公斤涂料價(jià)格按18元計(jì)算，2013年和2014年水電工程涂料的總費(fèi)用分別為62.38億元人民幣和43.72億元人民幣。

    4.5.5.5 外加劑使用

    水工混凝土常用的外加劑種類主要有減水劑、緩凝劑、引氣劑以及各種復(fù)合性的外加劑， 如緩凝減水劑或緩凝高效減水劑、早強(qiáng)減水劑、引氣減水劑。根據(jù)特殊需要，也摻用其它種類的外加劑，如泵送劑、防水劑、防凍劑等等，可根據(jù)混凝土的不同需要進(jìn)行選用。

    以往水工混凝土使用的減水劑一般是紙漿廢液、木鈣、糖蜜一類的普通減水劑，減水率不高，一般為5%～10%。隨著對水工混凝土質(zhì)量要求的提高，對減水劑的質(zhì)量要求也越來越高。二灘、三峽等大型水電工程大量應(yīng)用的萘系高效減水劑，減水率高達(dá)20%～30%， 主要用來配制高強(qiáng)度和高流態(tài)混凝土或是需大幅度減少用水量的混凝土。

    現(xiàn)在水利水電工程中具有兩種以上主要功能的復(fù)合外加劑應(yīng)用更廣泛，如緩凝減水劑同時(shí)具有緩凝和減水功能，引氣減水劑同時(shí)具有引氣和減水功能。許多水電工程，特別是三峽工程，將兩種外加劑復(fù)合使用，如緩凝高效減水劑和引氣劑復(fù)合，同時(shí)具有高效減水、引氣、緩凝作用，取得了很好的效果，既滿足了大倉面澆筑混凝土緩凝的要求，又達(dá)到了減水和提高耐久性的目的。