基于全生命周期成本的核电设备采购策略优化

引言

传统的核电设备采购策略往往聚焦于设备的初始购置成本，忽视了设备在运行维护、升级改造、退役处置等阶段产生的费用。通过科学优化设备采购策略，可使核电站全生命周期成本降低 10%-15% 。因此，开展基于全生命周期成本的核电设备采购策略研究，对提升核电项目的经济效益与安全水平、推动核电行业可持续发展具有重要的现实意义。

1 核电设备全生命周期成本构成与采购现状

核电设备的全生命周期成本由购置成本、运行维护成本、升级改造成本、退役处置成本以及风险成本五大阶段构成。购置成本在全生命周期成本中占比 35%45% ；运行维护成本占比 30%35% ；升级改造成本占比 10%-15% ；

退役处置成本占比 8%-12% ；风险成本占比 5%-8% 。

2 采购策略现存问题

2.1 成本管控碎片化问题突出

采购部门往往只关注设备的购置成本，与负责设备运行维护的部门缺乏有效的数据共享与沟通协作。某核电站在采购主泵时，未充分考虑其特殊的密封结构对后续运维工作的影响，导致在运行过程中，因密封结构复杂，维修难度大、成本高，运维成本比预期增加了 23% 。

2.2 供应商评估体系片面

在选择供应商时，过于侧重价格和交货期等短期指标，忽视了技术兼容性和售后服务等长期关键因素。某反应堆压力容器供应商，虽然报价较低且按时交货，但由于焊接工艺存在缺陷，导致设备在使用过程中出现安全隐患，不得不提前退役。

2.3 风险应对机制不足

缺乏对设备故障概率和损失的科学评估模型。由于无法准确预测设备故障可能带来的风险，在面对主泵密封失效等故障时，不能及时采取有效的应对措施，导致年均停机 72 小时，造成巨大的经济损失。

3 基于全生命周期成本的采购策略优化模型

3.1 三维分析框架构建

3.1.1 成本维度

运用全生命周期成本分析法，对设备从购置、运行维护、升级改造到退役处置全过程的成本进行系统分析和预测。综合考虑设备的使用寿命、各阶段成本的发生时间和金额，以及资金的时间价值，评估不同采购方案下设备的全生命周期成本，为采购决策提供全面的成本依据。

3.1.2 技术维度

关注设备的技术特性，建立包含可靠性、可维护性和兼容性等方面的评价指标体系。可靠性以平均故障间隔时间（MTBF）衡量，要求关键设备的 MTBF 不低于 10000 小时，以确保设备在运行过程中稳定可靠；可维护性通过维修时间来体现，规定设备单次维修时间不超过 48 小时，便于快速修复故障，减少停机时间。

3.1.3 风险维度

采用故障模式与影响分析（FMEA）方法，对设备可能出现的故障模式进行识别和分析，评估每种故障模式的严重性、发生概率和检测难度，计算风险优先数，从而确定设备的风险等级，为制定针对性的风险应对策略提供支持。

3.2 优化策略设计

3.2.1 供应商分级管理

建立科学的供应商分级管理体系，根据供应商在技术能力、质量体系、全生命周期成本方案、售后服务和财务状况等方面的综合评分，如表 2 所示。

为有效应对市场价格波动和技术变更带来的风险，设计弹性采购合同。

在价格调整条款方面，当铀价波动超过 ±5% 、钢材价格波动超过 ±8% 时，允许采购方与供应商重新谈判合同价格，根据市场实际情况调整设备价格，避免因原材料价格大幅波动导致采购成本失控。

3.2.3 全流程成本监控

在购置阶段要求供应商提供详细的全生命周期成本预测模型，采购方对比三家以上供应商的预测模型，综合考虑设备的购置成本、运行维护成本、升级改造成本、退役处置成本和风险成本等因素，选择全生命周期成本最优的供应商和采购方案。运行阶段每季度对设备的维护成本进行分析，设定成本偏差允许范围为 ±5% 。当实际维护成本超出允许范围时，及时查找原因，采取相应的措施进行调整，确保成本控制在合理范围内。在退役阶段提前 5 年制定详细的处置预算，通过对设备退役处置过程中各项费用的预估，合理安排资金，确保退役处置工作顺利进行，同时将预算误差控制在10% 以内。

4 实证研究

4.1 项目概况

某百万千瓦级压水堆核电站主泵采购项目，在初始采购方案中，选择了 A 供应商，设备购置成本为 6800 万元，预测该主泵的全生命周期成本为 1.85 亿元。随着对全生命周期成本理念的深入理解和采购策略优化的需求，决定对该主泵采购策略进行重新评估和优化。

4.2 策略实施

引入 B、C 两家供应商参与竞争，对三家供应商进行全面综合评分。A 供应商最终得分为 78 分，主要由于其技术能力方面存在不足，专利数量较少，设备平均故障间隔时间（MTBF）未达到较高标准；B 供应商凭借出色的全生命周期成本方案和良好的技术能力，获得 86 分，成为评分最高的供应商；C 供应商得分为 72 分，虽然在技术和质量方面基本满足要求，但财务风险相对较高。经过综合评估，选择与 B 供应商签订弹性合同。合同约定价格将随钢材价格波动进行调整，调整系数为 0.6，即钢材价格每波动 1% ，设备价格相应调整 0.6% ；设备平均故障间隔时间（MTBF）每超过标准 1000 小时，采购方支付合同价 1.5% 的奖金；同时，供应商需承担 30% 的非计划停机损失，以此激励供应商提高设备质量和服务水平，降低设备故障风险。

4.3 实施效果

通过实施优化后的采购策略，取得了显著的经济效益。购置成本方面，虽然从 6800 万元增加到 7200 万元，增长了 5.9% ，但在运行维护成本、退役处置成本和风险成本方面实现了大幅降低。运行维护成本从 8200 万元降至 6500 万元，降低了 20.7% ；退役处置成本从 2500 万元降至 2200 万元，降低了 12.0% ；风险成本从 1000 万元降至650 万元，降低了 35.0% 。最终，主泵全生命周期成本从 1.85 亿元降至 1.62 亿元，降低了 12.7% ，有效实现了成本控制目标，同时减少了设备故障带来的经济损失，提高了核电站的经济效益和安全性。5 结论

本研究构建的“成本-技术-风险”三维分析模型，为核电设备采购策略优化提供了科学的理论框架和分析方法，能够全面、系统地考虑设备全生命周期成本的各个影响因素，有效指导采购决策。随着数字孪生技术的不断发展和成熟，未来可将其引入核电设备采购领域，建立设备全生命周期虚拟模型。通过实时采集设备运行数据，在虚拟模型中模拟设备的运行状态和性能变化，实现对设备全生命周期成本的动态预测，为采购决策和设备管理提供更精准的支持。

参考文献