随着我国第三代核电发展, 以模块化建造技术等为特征的先进建造技术的研发与应用是自主化三代核电技术的主要特征之一。先进建造技术主要包括三个方面, 具体为:模块化技术、主设备引入开顶施工和分层按区域平行施工。现行核电工程经济性评估方法基于传统的建造技术, 工程开工后, 以明确的工期为前提条件进行费用的计算及经济效益的测算, 没有将工期提前的收益与实施先进建造技术的额外成本进行综合考虑, 其应用于先进建造技术评估有一定局限性, 亟需建立适用新技术应用的核电厂经济评估方法。

　　 本文借鉴国外核电工程实施模块化技术的经济性评估方法, 从先进建造技术带来的直接经济效果、间接经济效果、财务效益、全周期经济性评估四方面评估方法进行介绍, 并通过实例数据对此评估方法的合理性及实操性进行验证。

　　 先进建造技术经济性评估方法是全周期的评估方法, 按照费用科目的属性划分及经济性评估的步骤, 主要从直接经济费用、间接经济费用、财务效益及全周期经济效益四个方面进行评估。

　　 直接经济费用影响是指先进建造技术应用带来的直接经济效果, 主要是工程实体费用及建设管理、设计等涉及人力投入成本的工程其他费变化。

　　 先进建造技术包括模块化技术、主设备引入开顶施工和分层按区域平行施工。其中模块化技术涉及结构模块及机械模块。结构模块按照其应用特点又分为内部大型结构模块、一般结构模块 (不含内部结构大型模块和楼板模块) 以及开顶区域的楼板模块;主设备开顶式施工是在建安阶段反应堆穹顶安装前, 通过使用大型起重机将主设备引入房间就位的一种施工方式;分层按区域平行施工是指土建施工与机电安装深度交叉、大范围平行开展, 达到平衡现场用工高峰、缩短局部施工工期及单体调试提前开展的目的。

　　 基于如上先进建造技术, 需要建立起模块化技术、主设备引入开顶式施工及分层按区域平行施工等技术变化要素与工程费和工程其他费用的变化之间关系, 具体的评估方法如下。

　　 1) 模块技术对工程费用的影响

　　 为清晰分析采用模块化技术后对工程直接费的影响和变化, 评估具体某个单位区域内采用模块化技术施工, 相比常规的建设施工方法, 对于费用的影响效果, 其效果可通过如下公式测算:

　　 其中, f_i:第i区域内实施模块化施工的直接经济费用;f_ih:第i区域内实施模块化的费用;f_iq:第i区域内传统施工的费用。

　　 实施模块化后f_ih的测算将采用分项详细费用估算法测算, 即具体模块在单位区域内的费用, 应包括按照建造先后顺序划分的不同阶段 (k) 的费用之和, 即工厂制造 (B) 、海 (陆) 运输 (C) 、现场拼装及吊装 (D) 三个阶段费用之和, 计算公式为:

　　 其中, f_kih为实施模块化后第i个区域内k个不同阶段的工程费用, 其中不同阶段的费用需要结合具体模块的施工工艺和方案, 以下进行分项详细估算。

　　 (1) 实施模块化技术后费用测算 (f_ih)

　　 单个模块分为工厂制造 (B) 、海 (陆) 运输 (C) 、现场拼装及吊装 (D) 三个阶段, 测算方法分别如下:

　　 (1) 工厂制造阶段费用估算 (B)

　　 模块在模块化工厂的制造费用参考行业内《核电厂建设工程预算定额第15部分模块及钢制安全壳制作》为基础, 工程量以预算定额的计量单位为准, 由设计专业提资或根据所提的图纸计算相应工程量。

　　 各模块费用组成分为直接费 (分部分项直接工程费及措施费) 、间接费 (规费及企管费) 、利润、价差及税金。其中:

　　 分部分项直接工程费用以实施模块化后建造后实际消耗量及相应费用为准。理论上以每个分项工程实际消耗的人工工日或参考《核电厂建设工程预算定额第15部分模块及钢制安全壳制作》。在无相关数据的情况下, 结合西屋公司AP600的相关资料考虑。

　　 措施费包括通用措施费、模块制作临时费用、模块化工厂分摊费用。通用措施费是指核工业建筑安装工程费用定额中涵盖的环境保护费、文明施工费、安全施工费、临时设施费等, 可按照类似合同价格调整;模块制作临时措施费用是指模块在工程制造中为保持运输、吊装过程稳定而增加的保证结构强度的构件等临时措施, 具体需要结合现场的措施方案对应的分部分项工程计算;模块化工厂分摊费用是指将建造的模块化工厂的费用, 根据其生产能力, 分摊到具体的模块的费用。

　　 (2) 海 (陆) 运输阶段费用估算 (C)

　　 由于模块均为工厂化预制, 相比传统施工方式, 须增加从模块化工厂至现场的运输费用。运输方式包括海运和陆路运, 有两种测算方法:

　　 费率的形式:首先以运距为基础, 根据不同的运距确定模块的运杂费模块, 即运杂费=模块化工厂制造阶段的费用×模块运杂费率。建议参考《核电厂建设项目建设预算编制方法》的规定, 运距50km以内, 费率为0.7%;运距超过50km, 每增加50km费率增加0.1%, 运距不足50km按照50km计取。后期需要结合项目的实际情况, 考虑市场竞争因素, 对相关运杂费率进行修正及调整。

　　 实物量的形式:模块运杂费=集装箱的单价×集装箱的数量。相比常规的设备等运输, 模块运输因模块化施工, 产生运输物件的外形尺寸、重量增大的现象, 导致运输费用装载密度降低, 需在单价中进行考虑。

　　 (3) 现场拼装及安装的费用估算 (D)

　　 模块在现场的拼装及安装 (含吊装) 费用, 以核电行业《核电厂建设工程预算定额第16部分模块及钢制安全壳拼装和安装》为基础, 考虑项目所在地的人材机差异后进行计算。

　　 各模块的费用组成为直接费 (分部分项直接工程费及措施费) 、间接费 (规费及企管费) 、利润、价差及税金, 相比常规建造方式, 其中需要关注的问题为:

　　 采用模块化建造方式, 因模块物件的外形尺寸、重量增大的现象, 导致吊装难度增大, 需要考虑一定的吊装难度系数;

　　 拼装场地、吊机的费用, 需要根据项目的实际情况考虑此部分费用并单独列项。

　　 综上, 完成上述各阶段的费用估算后, 按照公式:第i个区域实施模块化施工费用可将B、C、D各阶段的费用汇总, 从而得出某一模块的总成本费用。

　　 (2) 非模块化施工 (f_iq) 测算

　　 非模块化施工f_iq的测算方法与常规建设采用费用计算方法一致。对于结构模块, 即按照正常的混凝土和钢结构施工方法进行费用测算;对于机械模块, 则按照分别采购设备、阀门、管道等部件逐个运输至现场进行安装施工的方法进行费用测算。测算方法按照概 (预) 算定额法测算, 根据设计提资深度, 按照国内计价体系确定对应模块化建造相同区域、相同工作阶段的非模块化建造的费用。需要关注的是:

　　 (1) 其费用所体现工作范围内涵应与实施模块化所包含的多阶段工作内涵保持一致, 以便同口径对比计算。

　　 (2) 同样费用项目, 费率标准应与模块估算的费率标准相同, 如税金;

　　 (3) 传统建造的工程量消耗量以传统定额为准。

　　 2) 主设备开顶引入施工对工程费用的影响

　　 主设备开顶引入施工不改变原设计, 不产生实体费用变化。费用影响主要体现在现场实施所需的吊装工具、吊机以及防护措施上, 主要包括主设备专用工具、吊机、设备防护等方面的费用。

　　 3) 分层按区域平行施工对工程费用的影响

　　 分层按区域平行施工主要采用开顶技术带来施工逻辑改变。相对传统施工模式, 分层按区域平行施工改变的主要为施工逻辑的变化 (由原有的土建安装有序串行施工改为土建安装并行施工, 其各区域的设计内容变化、作业工程量不变, 但将会增加相应的配套措施费, 包括吊机及吊具、以及现场临时措施。

　　 4) 先进建造技术特有的配套设施费用

　　 采用模块化技术、主设备开顶引入施工、分层按区域平行施工等先进建造技术, 除上述各项技术和施工方式带来的工程直接费用的增减以外, 还将带来其他配套措施的变化, 包括共用的3200t的大吊机等费用。

　　 采用先进建造技术后, 由于工程费用的增加, 对以工程费为基数进行测算的建设单位管理费、工程设计与技术服务费等也将带来人力投入方面的变化。工程其他费用变化值测算按照工作量法或费率法进行计算, 具体有两种测算方法。

　　 1) 对于实施模块化建造技术后, 由于工作方式导致人力配置或直接工作量发生变化的项目如建设单位管理费、设计费等, 由各板块提资, 以增减变化的工作量 (人月数) 乘以单价测算变化后的费用;

　　 2) 对于无法明显判断是否增加工作量的工程其他费用项目, 按照NB/T20025-2010《核电厂建设项目工程其他费用编制规定》, 直接按照模块化的工程费总费用为基数, 以费率法计算。

　　 综上, 采用先进建造技术后对于工程费用及工程其他费用的影响, 按照实施先进建造技术各分项要素分类汇总或按照三项先进建造技术分类汇总, 计算直接经济费用。

　　 间接经济费用影响是指采用先进建造技术后, 除了上述带来的对工程费及工程其他费的增加或减少外, 对预备费、建设期利息等变化进行测算, 即间接效果主要针对整个核电厂建设项目全周期的建成价的变化进行评估。具体分为投资增加带来的间接经济费用增加及工期缩短带来的间接经济费用减少两个方面。

　　 在直接经济费用增加的前提下, 间接经济费用将会增加, 具体为:

　　 1) 对基本预备费 (P₁) 的影响测算

　　 基本预备费是为模块化建造技术实施后可能的设计变更、一般自然灾害可能造成的损失和预防自然灾害所采取的临时措施费或其他不确定的因素可能造成的损失而预留的费用。该部分的费用测算按照NB/T20024-2010《核电厂建设项目建设预算编制方法》的相应规定计算。计算时, 应区分人民币和外币部分分别计算。

　　 2) 对建设期价差预备费 (P₂) 的影响测算

　　 价差预备费是指建设工程项目在建设期间内, 预测价格等变化引起工程造价变化的预留费用, 包括外币价差和人民币价差两部分。采用先进建造技术后, 对价差的影响主要来自于工期的变化。

　　 价差预备费P₂的测算公式如下:

　　 式中:P₂——价差预备费;e——年度造价上涨指数;n₁——建设预算编制年至工程开工年时间间隔 (单位:年) ;n₂——工程建设周期 (单位:年) ;i——从开工年开始的第i年;F_i——第i年投入的工程建设资金。年度造价上涨指数依据国务院相关部门颁布的有关规定执行。

　　 当工期缩短时, 对于工期缩短对建设期价差影响测算同建设期价差预备费的测算方式相同。即计算不同工期对应的建设期价差, 不同价差之差即为工期缩短对建设期价差的影响。

　　 3) 对建设期利息 (P₃) 的影响测算

　　 实施模块化及先进建造技术, 工作效率提高, 将会缩短工期。位于关键路径上的模块化及主设备开顶施工会直接缩短核电建设工期, 从而提前商运。因此, 产生的经济效果即是建设期缩短而导致财务利息的节约。本项费用估算方法如下:

　　 其中f_e:工期缩短导致建设期利息的变化;f_eq:未实施先进建造技术前, 以正常建设工期、传统施工模式下 (未采用模块化及先进建造技术) 下的工程费为基础, 测算建设期利息;f_eh:实施先进建造技术后, 以缩短后的工期、实施模块化及先进建造技术后的工程费为基础, 测算建设期利息。

　　 主要的步骤如下:

　　 a) 项目部确定实施先进建造技术后, 关键线路上变化要素工期对总工期的影响;

　　 b) 确定测算财务评价假定参数;

　　 c) 确定采用先进建造技术后对资金投入比例模型。

　　 技经专业按照行业规定, 按照一定的工期、确定的财务评价参数以及预测的资金流, 分别测算采用先进建造技术之前和之后的建设期利息, 两者之差即为利息的变化。

　　 综上, 在投资增加的条件下, 间接经济费用测算如表1。

　　 工期缩短对建设期间接经济费用影响为:工期缩短将降低建设期利息、建设单位管理费、建设期价差预备费。其中建设期利息及建设期价差计算方法同上述章节的介绍方法, 按照缩短后实际工期重新计算;建设单位管理费按照现场项目部工程管理人力曲线和业主的工程管理人力资源配置方案进行测算, 即汇总计算出不同的工期对应不同人年数, 根据计算出的人年数乘以人年单价, 得出不同工期下的建设单位管理费及变化值。

　　 工期缩短对运营期间接经济费用影响为:工期缩短, 导致运营期间现金流提前, 增加项目投资现金流的时间价值净现值。具体的方法为:先计算出工期不提前的运营期间净现金流现值, 然后计算出工期提前后运营期间的净现金现值, 两者之差即为工期缩短对运营期间的间接经济费用。

　　 财务效益评价是指实施先进建造技术后, 由于项目基础价的变化, 分析对项目财务效益影响, 主要包括分析对上网电价、单位发电成本的影响值, 具体的评价方法执行《核电厂建设项目经济评价方法》 (NB/T20048-2011) , 本文不再展开详细描述。

　　 全周期经济性评估指项目实施先进建造技术后, 全周期范围内费用的变化值, 以表格的形式体现上述直接经济效果、间接经济效果和财务效益的费用, 即为全范围的经济评估。

　　 依托某项目的各板块及专业提资, 对如上经济性评估方法进行验证。其中模块化技术涉及的结构模块分为大型结构模块、一般结构模块、开顶楼板模块三大类, 单机组共选取438个模块测算, 机械模块按照设计提供的《机械模块经济性评估物项清单》进行计列, 单机组共选取77个模块测算。

　　 主设备引入开顶施工及分层按区域平行施工主要影响为施工现场增加吊机、临时措施的费用增加, 按照与施工板块沟通后的现场实际费用计列。经计算, 全周期综合经济效益测算结果如表2。

　　 经过测算, 实施先进建造技术后带来的投资成本增加约171000万元 (表中为正值) 。同时, 实施模块化先进建造技术后, 将会影响关键线路上的工期缩短及带来项目的提前发电, 经测算两者增加综合收益为175000元 (表中为负值) 。成本和收益两者相抵后, 综合经济效益为4000万元投资 (表中为负值) , 说明收益略大于成本。即基于目前的技术方案及边界条件, 经济上可行。

　　 全周期综合经济性效果中, 建设期成本增加比重较大的为开顶楼板模块, 而此类模块对应为分层按区域平行施工技术, 其建造技术并不能给工期提前带来显著的贡献。若仅实施结构模块技术及主设备引入开顶施工, 不考虑实施分层按区域平行施工, 则可省去开顶楼板以及分层按区域施工的相关费用, 经济性优势将增加, 预计将产生71000万元的效益。

　　 综上, 实施先进建造技术, 需要优化技术方案, 主要针对大型结构模块开展设计及应用, 同时需要慎重选用对费用影响较大且对工程进度影响不大的分层按区域平行施工技术。

　　 本文探索性提出项目实施先进建造技术后, 带来的直接经济效果、间接经济效果及财务效益的全范围经济性评估的方法, 并通过实例对此评估方法的实操性及合理性进行验证, 有效解决先进建造技术的经济性费用评估在行业内没有形成完整体系理论的问题, 为后期先进建造技术应用于实际项目经济费用的测算提供一套方法作为参考。