4.5.5.1 水电站投资及运营的费用

    1.水电站的投资

    一般包括永久性建筑工程（例如大坝、溢洪道、输水隧洞等）、机电设备的购置和安装、临时工程及库区移民安置等费用所组成。从水电工程基本投资的构成比例看，永久性建筑工程约占32%～45%；机电设备购置和安装费约占18%～25%；临时工程投资约占15%～20%，其中主要为施工队伍的房建投资和施工机械的购置费等；库区移民费和水库淹没损失补偿费以及其它费用共约占10%～35%。由于水电站一般远离负荷中心地区，输变电工程的投资有时可能达到水电站本身投资的30%以上。

    水电站单位千瓦投资与电站建设条件关系很大，50年代平均约为1000元左右，后来由于水电站开发条件逐渐困难，库区移民安置标准适当提高，施工机械化程度不断增加，加上物价水平不断上升等原因，60年代约为1500元左右，70年代约为2000元左右，80年代约为3000元左右。90年代，长江三峡水利工程开工建设，三峡水电站枢纽工程投资，以1993年5月末价格水平为基准，批复三峡工程静态投资概算合计1352.66亿元，其中：枢纽工程500.9亿元，输变电工程322.74亿元，移民资金529.02亿元；该工程建设周期长，根据2013年长江三峡工程竣工财务决算草案审计结果，竣工决算为枢纽工程投资为871.95亿元人民币，输变电工程投资为344.28亿元人民币，工程建设投资合计为1216.23亿元人民币；移民资金856.53亿元人民币，工程合计总投资为2072.76亿元人民币，三峡电站装机容量达到2250万千瓦，折合单位千瓦投资为9212元人民币，这主要是由于三峡移民投资较高。

    同比建设白鹤滩、向家坝和溪洛渡水电站的技术经济指标十分优越，主要表现在工程总投资较低。白鹤滩水电站总投资840亿人民币，装机容量1600万千瓦，单位千瓦投资为5250元人民币；溪洛渡工程总投资792亿元，总装机容量为1260万千瓦，单位千瓦投资为6286元；向家坝水电站总投资434亿人民币，装机容量600万千瓦，单位千瓦投资为7233元人民币。

    由于在水电项目中，水库移民投资是控制工程总投资的一个主要因素。溪洛渡和向家坝两个水电站发电容量总和略大于三峡，静态总投资仅1200多亿元，水库移民人数仅10万人左右，相当于三峡工程移民总数的1/10，由于水库移民投资所占的比例小，两座电站单位千瓦投资和造价同目前国内在建和今后拟建的大型水电工程项目相比，经济指标优越。按当前正常建设条件下，国内水电站的单位千瓦投资平均约为10000元人民币左右，即10000元/kW。

    2.水电站的年运行费

    水电站维持正常运行所需的年运行费包括下列几个部分：

    （1）大修理费：一般每隔二、三年对主要的建筑物和机电设备进行一次大修理，大修理所需费用从每年的电费收入中提存一部分费用作为基金供大修理时使用。

     1%计大修理费=固定资产原值×大修理费率

    （2）维修费：对其建筑物及机电设备进行经常性的检查、维护与保养所需的费用。

    （3）材料费：指库存材料和加工材料的费用。

    （4）工资：包括基本工资和附加工资、各种津贴和奖金等，按职工编制计算。

    （5）水费：电厂发电按所用的水量和发电水价计算的水费，应向水库管理处或其主管单位缴付。发电用水的水价应与发电、灌溉等各部门综合利用水量的水价不同。汛期内水电站增发电量的水价更低廉些。

    （6）其他费用：包括劳保费、行政管理费、办公费、差旅费等。

    以上各种费用可根据电力工业有关统计资料结合本电站的具体情况计算求出。当缺乏资料时，为了便于初步估算，常用总投资的百分率计算，水电站年运行费可按其投资或造价的1%~2%估算，即每单位千瓦年运行费为100~200元，大型电站取较低值，中小型电站取较高值。

    3.水电站的年费用

    为了综合反映水电站所需的费用（包括一次性投资和经常性年运行费）的大小，常用年费用表示。

    （1）当进行静态经济评价时，水电站年费用为基本折旧费与年运行费之和；基本折旧费=固定资产原值×基本折旧率

    当采用直线折旧法并不计残值时；基本折旧率为：基本折旧率=1/折旧年限；折旧年限一般采用经济寿命。假设水电站主要建筑物的经济寿命定为50年，则其基本折旧率为2%；假设水电站机电设备的经济寿命为25年，则其基本折旧率为4%，余类推。

    水电站的发电成本包括基本折旧费与年运行费两大部分，即为水电站的年费用。

    （2）当进行动态经济评价时，水电站年费用NF水为本利年摊还值（资金年回收值）与年运行费之和，即年费用NF水=水电站造价现值×[A/P， i， n]+年运行费

    当进行国民经济评价时，式中造价现值与年运行费均应按影子价格计算，i为社会折现率；当进行财务评价时，则按现行价格计算，i为行业基准收益率；n为水电站的经济寿命；[A/P，i，n]为本利摊还因子（或称资金回收因子）。

    4.5.5.2 2013和2014年的维护总费用

    截至2013年末，全国水电总装机2.8亿千瓦，同比增长12.3%；截至2014年年底，水电总装机达3.02亿千瓦，占全国全部电力装机容量的22.2%，水电年发电量超越万亿大关，达到1.06万亿千瓦时；截至2015年底，我国水电总装机容量已达3.19亿千瓦，年发电量1.11万亿千瓦时，装机容量和发电量均居世界第一，中国毫无悬念地已成为全球最大的水电国家。

    水电站年运行费可按其投资或造价的1%～2%估算。目前水电站的单位千瓦平均投资约为10000元人民币，可知每单位千瓦年运行费为100~200元，即100~200元/kW，大型电站取较低值，中小型电站取较高值。我国大型水电站装机占比达63.1%，中小型水电站装机占比仅为36.9%，计算可知我国水电站维护费用为137元/kW，2013年我国水电站维护费用为383.6亿元人民币，2014年我国水电站维护费用为413.7亿元人民币，2015年我国水电站维护费用为437亿元人民币。

    4.5.5.3 加厚钢板和非加厚钢板的差价（腐蚀裕量）、混凝土和高性能混凝土的差价

    1.钢结构腐蚀裕量差价

    当采用腐蚀裕量作为防腐蚀手段时，不可避免的将增加材料用量，也就增加的了投资金额。以30万kW机组为例，材料为耐磨性较好的马氏体不锈钢0Cr13Ni5Mo为例，当流速为10m/s时，腐蚀速率为7gm-2h-1（当流速为5m/s，腐蚀速率为4gm-2h-1），设计使用年限为50年，30万kW机组中最易腐蚀的面积为蜗壳685m2和顶盖313m2，共计腐蚀面积998 m2。

    （1）当流速为10m/s时：

    材料腐蚀裕量：7×998×24×365×50=3059.9吨

    材料价格：17元/公斤×3059868公斤=5201.8万元

    （2）当流速为5m/s时：

    材料腐蚀裕量：4×998×24×365×50=1748.5吨

    材料价格：17元/公斤×1748496公斤=29724.4万元

    由上述计算可知，在不考虑重量增加导致其余设施费用增加的基础上，即使水流以10m/s的速度，30wkW机组仅蜗壳和顶盖因腐蚀裕量增加的材料费用也高达5201.8万元，可见，单纯采用腐蚀裕量并不是最优的防腐蚀的方式方法。

    2.混凝土和高性能混凝土的差价

    水工混凝土是大型水利水电工程中最主要的建筑材料。水工混凝土常用于水上、水下和水位变动区等部位，因此水工混凝土经常暴露在大气与水之中，将受到水流的冲刷、日晒和雨、雪、风、霜、水的侵蚀以及冰冻、干湿、酸碱等作用。一般情况下，设计时可根据结构所处的环境类别提出相应的耐久性要求。水工混凝土结构所处的环境条件类别划分为四类，针对不同环境类别，规定了不同的环境条件下混凝土最低强度等级、最大水灰比和最小水泥用量，这些规定与混凝土结构的耐久性关系极大。

    水工混凝土除应满足混凝土的一般要求外，因其用途不同，技术要求也有所不同。常与环境水相接触时，一般要求具有较好的抗渗性；在寒冷地区、特别是在水位变动区应用时，要求具有较高的抗冻性；与侵蚀性的水相接触时，要求具有良好的耐蚀性；在大体积构筑物中应用时，为防止温度裂缝的出现，要求具有抵热性和低收缩性；在受高速水流冲刷的部位使用时，要求具有抗冲刷、耐磨及抗气蚀性等。

    由于水工混凝土所处部位不同，技术要求也不同。因此，在同一建筑物中，常常需要浇筑几种不同要求的混凝土，有时在同一浇筑块中，也可能同时浇筑两种不同的混凝土。在不少情况下，水工混凝土的主要问题，往往不是设计要求的抗压强度而是受其他性能所控制，只要其他性能满足要求，设计要求的抗压强度一般是容易满足的。

    例如：大体积坝要求低热性，但外表部分又同时要求抗冻性。在这种情况下，只好内部浇筑低热性混凝土，外部浇筑抗冻性而同时具有低热性的混凝土。但是，为了施工上的方便，不应该把同一建筑物的混凝土种类分得太多太细，而应尽量能把不同要求的混凝土统一起来，以减少同一建筑中混凝土的种类。长期的实践证明，在水工混凝土中掺入具有减水、缓凝及增加耐久性的外加剂，如木质素磺酸盐减水剂、糖蜜塑化剂、松香皂引气剂（在有抗冻性要求的地区或部位必须掺入），以及掺入适量的优质掺合料，如粉煤灰等，对改善混凝土拌合物的和易性及提高耐久性都具有明显效果。

    白山发电站建筑物枢纽主要由混凝土重力拱坝、泄洪建筑物、一期右岸地下厂房和二期左岸地面厂房组成。混凝土重力拱坝坝顶高程423.5m，最大坝高149.5m，坝顶弧长676.5m，为单曲三心圆拱坝，中部小半径320m，两翼大半径770m，坝顶宽9~12m，坝底宽63.7m，宽高比为0.425。泄洪建筑物为4个12m×13m（宽×高）的堰顶溢流孔和3个出口控制断面、为6m×7m的深泄水孔。混凝土总量：231.7万立方米，钢材用量：7.38万吨，水泥用量：67.1万吨。

    以混凝土用量为参考：231.7万立方，普通混凝土的价格C20：280元/立方，C25：300元/立方；要抗渗抗冻性能要求的混凝土比普通混凝土的价格大约高出50~100元/立方，约为350~400元/立方。水工高性能混凝土与普通混凝土差价：（400-300）元/方×231.7万方=2317万元。

    可见，白山发电站混凝土材料差价可多达2317万元。

    4.5.5.4 使用涂料的数量和总费用

    水电站建设一般包括发电机组用钢、建筑工程结构用钢、土建工程用钢等。发电机组用钢主要包括硅钢、磁轭钢板和磁极钢板等。压力引水钢管一般采用单管引水，压力引水钢管要求强度较高，多采用低合金钢钢板。大部分钢结构表面均需采用涂料进行腐蚀防护涂装，许多部位甚至需要采用重防腐涂料。

    常用的重防腐涂料有：富锌底漆、环氧树脂涂料、聚氨酯树脂涂料、丙烯酸树脂涂料、氯化橡胶类涂料、玻璃鳞片涂料、环氧树脂粉末涂料、氟碳涂料、聚硅氧烷涂料、聚脲等等，其中环氧树脂涂料往往与富锌底漆配套使用，适用于工业生产中严重腐蚀环境。每年世界上约有40%以上的环氧树脂用于制造环氧涂料，其中大部分用于防腐领域。环氧防腐涂料是目前世界上应用最为广泛、最为重要的重防腐涂料之一。在我国重防腐涂料品种结构中，环氧类也是居于首位，占33%-39%；聚氨酯类次之，占22%-27%；富锌底漆占11%-17%；丙烯酸类和氯化橡胶类各占11%-16%；氟碳类占3.3%-6.6%；聚硅氧烷类占1.1%-2.2%；其他类（如聚脲等）占1.1%-2.2%。上述重防腐涂料可以组成多种配套体系，工程防护也可分为单层、底面双层和底中面三层三种涂装体系，不同的涂料配套体系和涂装体系，防护性能差异很大。

    锦屏二级水电站设计运行水头288m，最大水头318.8m，总装机容量8 × 600MW，是雅砻江干流梯级开发中装机规模最大的高水头、大容量引水式电站， 也是我国“西电东送”的重要组成部分。电站高压管道采用单机单管布置，共有 8条高压管道，均采用全钢板衬砌结构形式。压力钢管设计内径6.5m，单管长度540m～584m，单管最大流量232.5m3/s，管内最大流速约7.0m/s，合同工程量约2.5万t。其单项压力钢管制造安装和防腐工程量，均为目前国内同类水电站之首。压力钢管内壁采用厚浆型无溶剂超强耐磨环氧重防腐蚀涂料（双组份喷涂型），防腐涂料技术要求底漆、面漆均采用无溶剂厚浆型超耐磨环氧涂层（料），底漆漆膜厚度（干）≥400μm，面漆漆膜厚度（干）≥400μm，总干漆膜厚度（底漆+面漆）不小于800μm，防腐面积约 9.2万m2；外壁采用无机改性水泥砂浆，涂层厚度500μm，防腐面积约14.0万m2。

    环氧重防腐蚀涂料每公斤的涂布面积约为4~5平方米，800um的涂层厚度每平米材料价格约为25元，锦屏二级水电站仅压力钢管内壁防腐蚀涂料的总费用就达到：9.2×25=230万元。

    三峡电站大坝混凝土浇铸1600万m3，加辅助设施2800万m3，共使用钢材32.3万t（扣除永久性钢结构）；龙滩电站总装机630万千瓦，大坝混凝土浇筑800 m3，含钢结构安装共用钢20 万吨。根据三峡电站、龙滩电站等水电站装备用钢的分析，每万千瓦水电装机耗钢约320吨（ 含水轮机组、发电机组、永久性钢结构如船闸、闸门、引水管道，但不含大坝、厂房及辅助土建设施），即用钢量为32kg/kW。

    2013年我国水电装机容量增量为3112万千瓦，2014年我国水电装机容量增量为2181万千瓦；2013年水电用钢量为99.6万吨，2014年水电用钢量为69.8万吨。全国统一定额里，每吨钢材折算为面积是58平方/吨，可知2013年我国水电站需要涂装的钢材面积为5776万平方米，2014年我国水电站需要涂装的钢材面积为4048万平方米。

    按照常用的环氧类配套涂料计算，每平米用量0.6kg，2013年水电工程新增钢结构涂料用量可达3.5万吨，2014年水电工程新增钢结构涂料用量可达2.4万吨。每公斤涂料价格按18元计算，2013年和2014年水电工程涂料的总费用分别为62.38亿元人民币和43.72亿元人民币。

    4.5.5.5 外加剂使用

    水工混凝土常用的外加剂种类主要有减水剂、缓凝剂、引气剂以及各种复合性的外加剂， 如缓凝减水剂或缓凝高效减水剂、早强减水剂、引气减水剂。根据特殊需要，也掺用其它种类的外加剂，如泵送剂、防水剂、防冻剂等等，可根据混凝土的不同需要进行选用。

    以往水工混凝土使用的减水剂一般是纸浆废液、木钙、糖蜜一类的普通减水剂，减水率不高，一般为5%～10%。随着对水工混凝土质量要求的提高，对减水剂的质量要求也越来越高。二滩、三峡等大型水电工程大量应用的萘系高效减水剂，减水率高达20%～30%， 主要用来配制高强度和高流态混凝土或是需大幅度减少用水量的混凝土。

    现在水利水电工程中具有两种以上主要功能的复合外加剂应用更广泛，如缓凝减水剂同时具有缓凝和减水功能，引气减水剂同时具有引气和减水功能。许多水电工程，特别是三峡工程，将两种外加剂复合使用，如缓凝高效减水剂和引气剂复合，同时具有高效减水、引气、缓凝作用，取得了很好的效果，既满足了大仓面浇筑混凝土缓凝的要求，又达到了减水和提高耐久性的目的。