在国家各类基础设施建设中,大量使用了高能耗的机电类产品,如变压器、不间断电源、变频器、锅炉、汽轮机、水泵、电焊机等,其自身的能耗值占日常运营及使用成本的比重较大,合理地权衡该类设备的购置成本与运营及使用成本,成为产品采购方关注的焦点问题之一。
对于传统的采购模式而言,无论是采用公开招标还是邀请招标方式,通常非常关注产品的购置价格,“经评审的最低价法”在采购环节中被经常使用。即使是在采用“综合评估法”采购的项目中,投标人“设备报价”的分值比重也都超过了40%,有的甚至达到70%,在这种情况下投标人的报价高低将直接决定是否中标。上述传统采购方式及理念有利于投标人之间的充分竞争,有效降低招标人的产品购置成本。但对于高能耗产品而言,设备运行期间的运营及使用成本(如耗电量、耗油量等)甚至远超产品的购置成本,以数据中心中大量使用的2000kVA配电变压器产品为例(见表1),其单台年耗电量达6万—8万kWh,年折合电费4万—5万元,以10年的产品生命周期计列,其电费总额高达40万—50万元,已远超单台变压器产品的购置金额。因此,在该类型产品的采购中,需以“全生命周期成本”的视角充分权衡“购置成本”与“运营及使用成本”,保证所采购的设备“全生命周期成本”最低。

1.全生命周期内使用成本的确定
对于如何确定高能耗产品的全生命周期内的使用成本,首先需要解决如何较为准确地计量所采购产品的能耗水平,因此,搭建所采购产品的全生命周期能耗计算模型成为该采购模式的重要环节。
以数据中心使用的配电变压器产品为例,其全生命周期内的主要使用成本为变压器自身的能耗,准确地模拟出变压器在全生命周期内的能耗即可估算出生命周期内的主要使用成本。依据《电机学》中的相关理论知识,变压器损耗为= Sn×cosɵ×(P0+β2×Pk)/(Sn×cosɵ×β+P0+β2 ×Pk),其中,Sn为变压器容量, P0、Pk分别为变压器的空载损耗(铁耗)和负载损耗(铜耗),β为变压器的负载率,cosɵ为负载的功率因数。因Sn、P0、Pk均可以在相关的产品型式试验报告中读取,故较为准确地估算β值与cosɵ值成为计算变压器能耗水平的关键。中国电信在变压器产品采购中考虑到数据中心负载率逐年增加的特点,通过大量调研现有数据中心的实际运行情况,确定了变压器生命周期内各时间段的负载率以及对应的负载的功率因数cosɵ值,较为准确地模拟出了变压器产品的全生命周期内的能耗水平,同时还利用工程经济理论,将资金的时间价值考虑到计算模型当中,使得全生命周期的使用成本估算更加合理(见表2)。

2.产品购置成本与使用成本的平衡
在采用传统的“综合评估法”进行采购时,仅关注产品的“购置成本”而忽视“使用成本”,但对于高能耗的机电类产品,往往存在购置成本低、能耗水平高,购置成本高则其能耗水平低的情况,因此需平衡好“购置成本”与“使用成本”的分值比重,才能使得所采购产品的全生命周期内总成本最低。若采用简单的“购置成本”+“使用成本”的评分方式,对于高能耗产品而言,全生命周期内的“使用成本”将远远高于“购置成本”(以表1所示的变压器产品为例,10年生命周期的“使用成本”约为50余万元,而“购置成本”仅仅20余万元), “购置成本”的高低对于投标总体价格影响较小,不利于投标人之间的价格竞争,无法使得招标人获得最优的“购置成本”。同时,考虑到 “使用成本”的计算模型只能大致模拟总体能耗的数量级水平,无法精确得出实际运行时的准确值,因此将价格得分按一定比重分配给“购置成本”和“使用成本”是一种行之有效的方法。以中国电信变压器产品采购为例,40分的价格得分中,将28分分配给了“购置成本”,将12分分配给了“使用成本”,分别对“购置成本”与“使用成本”进行独立评分。在采用了全生命周期成本采购模式的情况下,投标人综合得分、招标人总体采购成本均发生一定的变化(见表3),基于全生命周期成本的采购方式既有效地体现了投标人之间的价格竞争,又充分考虑了产品的能耗水平,使得招标人采购总成本最低。

3.基于全生命周期成本采购模式的适用范围
基于全生命周期成本的采购模式主要针对自身长期运行中能耗水平较高,能耗费用大于 “购置成本”,且能耗水平有较为准确的计量方法的产品。以变压器产品为例,如表1所示,其10年生命周期内的电费(能耗水平)已远超“购置成本”,且变压器产品的国家各类标准较为完善,能效等级水平划分明确,有着专业的产品质量监督中心出具对应的型式试验报告,各性能参数详实、准确,为估算产品的能耗水平提供了可靠的参考依据。但许多高能耗产品缺乏相应的技术标准或能耗计量方法,无法较为准确地估算能耗水平,进而无法适用基于全生命周期成本的采购模式。
另外,由于不同能效等级的产品在全生命周期内的能耗水平相差较大,若采用基于全生命周期成本的采购模式将不同能效等级的产品进行对比,以变压器产品为例,一级能效产品与二级能效产品其全生命周期内(按10年计列)的使用成本相差约在15万元,几乎已达到了一台设备购置成本的75%(如表4所示),低等效等级产品几乎毫无胜算,这使得高能效产品的购置成本无法形成有效的价格竞争,导致高能效产品的购置成本居高不下。因此,在同一采购项目中,若采用全生命周期成本的采购模式,还需明确产品的能效等级,并在同一能效等级水平上进行能耗水平的对比,才能既促使购置成本的下降,又优选出同一能效等级中的能耗水平较低者,达到全生命周期采购成本最低的目标。

“全生命周期采购成本”的采购方式摒弃了以往只关注“一次性购置成本”而忽视“全生命周期内的使用成本”的观念,为高能耗产品的采购提出了一种创新的评价方式,对于不间断电源、变频器、锅炉、汽轮机、水泵、电焊机等设备的采购,有着较极强的借鉴作用。该方式还有力地促进了高能效等级产品的规模化应用,激发了制造业的产业升级,推动了各类高能耗产品能效等级划分标准制定的进程,积极响应了国家“双碳”战略的有效实施。