燃料乙醇生命周期成本模型及分析

【摘要】 文章探讨了建立生命周期评价成本分析模型的思想，生命周期评价成本分析模型的组成要素，在此基础上建立了燃料乙醇生命周期成本分析模型。最后以燃料乙醇项目为例对其全生命周期成本进行了分析研究。结果表明：木薯燃料乙醇的成本比汽油高，无论以何种形式应用木薯燃料乙醇，都需要政府的补贴支持。

【关键词】 燃料乙醇； 生命周期； 成本模型

能源短缺和环境污染将是今后世界各国发展的最大制约瓶颈。以低能耗、低污染、低排放为基础的低碳经济是人类社会的必然选择。随着汽车清洁代用能源研究的深入，生命周期评价方法已广泛应用于汽车清洁代用能源的研究和开发。通过对汽车清洁代用能源（包括汽车代用燃料和代用动力）进行生命评价与比较，为政府选择合适的汽车清洁代用能源，进行正确决策提供依据。

全生命周期成本（LCC）也被称为寿命周期费用。美国国防部给出的LCC的定义为政府为了设置和获得系统以及系统一生所消耗的总费用，其中包括开发、设置、使用、后勤支援和报废等费用。文献认为LCC是指产品从开始酝酿，经过论证、研究、设计、发展、生产和使用一直到最后报废的整个生命周期内所耗费的研究、设计与发展费用、生产费用、使用和保障费用及最后废弃费用的总和。国内对汽车代用清洁能源生命周期评价的研究还处于起步阶段，上海交通大学建立了木薯乙醇燃料周期经济、能源和环境评价（EEE）模型，清华大学对燃料电池车基础设施进行了生命周期排放评价。重庆大学对车用替代燃料方案进行了生命周期EEE分析与应用研究。本文采用价值流分析建立LCC模型。价值流（Value flow）是指企业将一种产品从概念设想到投产，将一种产品从原材料状态加工成客户可以接受的产成品，并送至顾客手中的一系列活动。最后以燃料乙醇项目为例对其成本进行了分析研究。

一、成本模型构建

燃料乙醇的生命周期成本由其生命周期过程中各阶段成本组成的成本链构成，如图1所示。C1～C5分别为“原料生产”、“燃料生产”、“加油站”及“运输”单元的成本输出，T1～T3分别为“原料生产”、“燃料生产”和“加油站”的利润。前一阶段的成本输出和利润作为后一阶段的成本输入。

（一）原料生产及运输成本

燃料乙醇的“原料生产”单元成本是燃料乙醇生产原料种植阶段的成本。包括化肥、农药、种子等直接原材料成本；电力、柴油等能源成本；运输成本；种植、收获过程租用使用机械形成的其它成本等，如图2所示。

其计算公式：C1=Cm+Ce+Ct+C0（1）

式中，C1―原料生产阶段输出成本；

Cm―直接原料成本；

Ce―能源成本；

Ct―运输成本；

C0―其它成本。

燃料乙醇“原料生产”单元后的“运输”单元指把木薯等燃料乙醇生产原料（干物质）运输到乙醇生产厂的过程。

式中，C2―运输过程输出成本；

Pr1―原料成本；

Pi―第i种运输方式的单位距离成本；

yi―第i种运输方式的运输距离；

Y2―原料运输量。

（二）燃料生产、运输及销售成本

“燃料生产”单元是把木薯等生产原料加工成燃料乙醇的生产过程。此阶段的成本构成包括生产成本、期间成本和副产品收益等，如图3所示。

C3=Cp+Ci-Cb（3）

式中，C3―燃料乙醇生产阶段输出成本

Cp―生产成本

Cp=Cm+Ce+Cs+Cmn（4）

式中，Cm―直接原料成本。

Cm=C2+Ca+C0（5）

式中，Ca―生产辅助材料成本；

C0―生产过程其他材料成本；

Ce―能源成本；

Cs―工资及附加；

Cmn―制造成本。

Cmn=CD+CR+COT （6）

式中，CD―折旧费用。

CD=Fx（1-RL）RF/DFY（7）

式中，Fx―固定资产原值；

RL―残值率；

RF―固定资产原形成率；

DFY―折旧年限；

CR―保养及维修成本；

COT―其它成本。

Ci=Cm a+Cf+Cs c（8）

式中，Ci―期间费用；

Cm a―管理费用；

Cf―财务费用；

Cs c―销售费用；

Cb―副产品收益。

乙醇的生产价格为：

Pr2=C3+Tx2+Pf2（9）

式中，Pr2―燃料乙醇生产价格；

Tx2―乙醇生产环节税金；

Pf2―乙醇生产厂家利润。

税金的计算参考国家计委的《建设项目经济评价方法与参数》。在燃料乙醇生产过程中，税金主要包括增值税、营业税、消费税、城市维护建设税、教育费附加及企业所得税等。由于燃料乙醇为绿色环保，是国家政策鼓励扶持范围，在燃料乙醇的生命周期成本计算中，仅涉及增值税及附加（城市维护建设税和教育附加税），增值税的计算方法为：

VT=S*Tr+Pc*Dt （10）

式中，S―销售额；

Tr―税率；

Pc―应税产品外购部分的费用。

Pc=Cm+Ce+Cmn （11）

Dt―扣除率。

“燃料生产”单元的利润为“产品计划利润”。

Pf=C×f （12）

式中，Pf―产品计划利润；

C―产品成本；

f―产品成本利润率。

燃料乙醇“燃料生产”单元后的“运输”单元是指把燃料乙醇运输到加油站的过程。

式中，C4―运输过程输出成本；

Pi―第i种运输方式的单位距离成本；

yi―第i种运输方式的运输距离；

Y3―燃料运输量。

加油站是燃料乙醇生命周期过程中的销售环节，其成本计算方法与乙醇生产过程的成本计算方法相同。

C5=Cp+Ci（14）

Cp=Cm+Ce+Cs+Cm n （15）

Cm=C4+Ca+C0 （16）

Cm n=CD+CR+COT（17）

Ci=Cm a+Cf+Cs c（18）

Pr3=C5+Tx3+Pf3（19）

式中，Pr3―燃料乙醇销售价格；

Tx3―乙醇销售环节税金；

Pf3―乙醇销售利润。

（三）燃烧/车辆使用

“燃烧/车辆使用”单元指含一定比例燃料乙醇的汽油（或纯乙醇）在发动机气缸中燃烧，释放化学能，驱动汽车行驶的过程。在这个单元，由于燃料导致的汽车使用成本为：

Cv=Pr3*FEG （20）

式中，FEG为乙醇―汽油混合燃料汽车燃油经济性指标，升/100公里。

二、成本模型应用

（一）项目概况

生命周期成本（Life Cycle Cost，LCC）是衡量燃料能源贡献度的另一个主要方面，燃料乙醇的生命周期成本是燃料乙醇从“原料生产”到“燃烧”整个生命周期所消耗费用的总和。

木薯燃料乙醇项目是新建项目，年生产10万吨乙醇（95.6%）。主要原材料为木薯，每年需要的木薯干片为26万吨，从而需要木薯种植面积30万亩。另外，销售这些燃料乙醇需加油站658个。该项目由三个子项目组成，即：木薯种植、乙醇生产和燃料乙醇添加站。它们的概况见表1、表2和表3。

（二）成本分析

除了作汽油含氧添加剂和E10（木薯乙醇汽油车）外，燃料乙醇还有E22、E10～E85（灵活燃料汽车）和E95等应用形式。分别评价木薯乙醇E22、E85（灵活燃料汽车燃料中乙醇与汽油混合比例的最高值）和E95应用形式的生命周期指标，通过运用构建的成本分析模型和有关资料计算，木薯乙醇―汽油生命周期成本如表4所示。显然，木薯乙醇―汽油混合燃料的成本都比汽油高。因此，木薯乙醇―汽油混合燃料的价格也相应较高，所以无论以何种形式应用木薯乙醇，都需要政府的财政补贴支持。

木薯乙醇生命周期成本主要构成如图4所示。可见，原料成本是影响木薯乙醇价格的决定性因素（占木薯乙醇价格的59%），其次是木薯乙醇生命周期中（从木薯种植到乙醇生产）相关各方的利润和税收。

木薯乙醇的原料成本包括木薯干片的成本，乙醇生产中淀粉酶、糖化酶、酵母、硫酸等辅助材料的成本，及生产中副产品的收益，表5列出了木薯乙醇原料成本的构成。显然，木薯干片成本是影响木薯燃料乙醇成本的关键因素。

木薯干片的成本构成如图5所示。可见，化学品、木薯种植和农民收益分别占木薯干片成本的21%、22%和21%。新的化学品生产技术、新型木薯种植技术和农民收益是降低木薯干片成本的主要因素。

木薯干片（生产厂买入价）和木薯燃料乙醇价格之间的关系如图6所示。可见，木薯燃料乙醇的价格随木薯干片价格的降低而降低，当木薯干片的价格降低到710元/吨时，木薯燃料乙醇的价格将降低到可以在价格上与汽油竞争的水平：2.61元/升。

木薯的平均产量（鲜木薯）与木薯燃料乙醇价格之间的关系如图7所示。可见，当木薯的平均产量增加到50吨/公顷时，木薯燃料乙醇的价格将降低到可以在价格上与汽油竞争的水平：2.61元/升。可见，提高木薯的平均产量可以较大增强木薯燃料乙醇的价格竞争潜力。

三、结论

本文详细分析了木薯燃料乙醇生命周期的各个阶段：木薯的生产、乙醇转化、运输、燃料乙醇配送和燃料乙醇的使用，建立了燃料乙醇全生命周期成本模型，对以木薯为原料的燃料乙醇进行了生命周期成本分析评价，结果表明：木薯燃料乙醇的成本比汽油高，无论以何种形式应用木薯燃料乙醇，都需要政府的财政补贴支持。

【参考文献】

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［7］ 黎贞崇，李军，韦昌联.提高单产是解决木薯燃料乙醇原料问题的出路［J］.可再生能源，2008（03）.

［8］ 周和生.政府投资项目全生命周期项目管理［M］.天津大学出版社，2010.

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