محاسبات اقتصاد مهندسي در بخش انرژي

 

سيستم عرضه انرژي مجموعه اي از فن آوريهاي فرآورش، تبديل و انتقال است. يكي از ابعاد مشخص كننده ساختار بخش انرژي فن آوريهاي سيستمهاي انرژي است. شناسايي و انتخاب فن آوري بهينه موضوع عمده تصميم گيري در بخش انرژي است. گزينش فن آوري مناسب در هر يك از سطوح پخش انرژي بر اساس معيارهايي صورت مي پذيرد كه موارد عمده آن توجيه پذيري اقتصادي، سازگاري با محيط زيست و مقبوليت اجتماعي است. توجيه پذيري اقتصادي عرضه حاملهاي انرژي تحت تاثير هزينه توليد و عرضه آنها قرار دارد و يكي از اقلام عمده هزينه، هزينه توليد است. برآورد و تخمين هزينه توليد و عرضه هر يك از حاملهاي انرژي يكي از اطلاعات مهم و مورد نياز در فرآيند تصميم گيري در بخش انرژي است.

سيستم ها و فن آوريهاي مورد بهره برداري در بخش انرژي به دليل ويژگيهاي خود داراي طول عمر خدماتي طولاني هستند و هزينه عملياتي نيز بطور وسيع از مقدار جريان انرژي تبعيت مي كند. هزينه عملياتي تابعي از بازده انرژي است و تغييرات بازده انرژي نيز تحت تاثير حجم سرمايه گذاري قرار دارد. براي درك عميق ارتباط تابعي بين هزينه توليد و عرضه حاملهاي انرژي و ويژگيهاي سيستم هاي فرآورش و تبديل انرژي، روش محاسبه هزينه و توليد انرژي با عنايت به مباني اقتصاد مهندسي مورد بحث قرار    مي گيرد. در قسمت اول، محاسبات در حالت ايستا موضوع بحث است و در بخش دوم ضمن تشريح اهميت بكارگيري روشهاي پويا، نحوه برآورد هزينه به كمك روش پويا توضيح داده مي شود. در قسمت پاياني يك مثال مشخص مورد بحث قرار مي گيرد.

 

4 – 1 تعاريف و مفاهيم

هدف از بكارگيري روشهاي اقتصاد مهندسي

هدف اصلي از انجام محاسبات اقتصاد مهندسي در بخش انرژي آن است كه اطلاعات قابل اتكا و واقعي براي تصميم گيري در مورد سرمايه گذاري تهيه گردد. دسترسي به اطلاعات مزبور كمك مي كند به سوالهاي زير پاسخ داده شود.

الف – ارزيابي اقتصادي هر يك از طرحهاي موضوع سرمايه گذاري

آيا تخصيص منابع مالي لازم براي سيستم مورد نظر داراي توجيه اقتصادي است؟

ب – مسئله انتخاب

سرمايه گذار امكان آن را دارد كه از ميان گزينه هاي مختلف انتخاب كند. كدام گزينه بهترين است؟

ج – موضوع جايگزيني

آيا لازم است تاسيسات موجود با سيستم هاي جديد جايگزين شود؟

از طريق كاربرد روشهاي محاسبات اقتصاد مهندسي مي توان به هر يك از پرسشهاي فوق پاسخ مناسب را ارائه نمود و از اينرو، استفاده از روشهاي اقتصاد مهندسي يك اقدام لازم براي توسعه پايگاه اطلاعاتي در فرآيند  تصميم گيري است.

 

مفاهيم اوليه

برخي از اصطلاحات و مفاهيم اوليه كه بطور وسيع در محاسبات اقتصاد مهندسي بخش انرژي مورد استفاده قرار مي گيرد به ترتيب زير است.

سرمايه گذاري: تخصيص منابع مالي به تجهيزات و تسهيلات مربوط به سيستم هاي انرژي

مخارج : ارزش پولي كالاها، تجهيزات و خدمات خريداري شده در طول يك دوره زماني

درآمد: ارزش پولي فروش كالاها و خدمات در طول يك دوره زماني

هزينه: ارزش استهلاك كالاها و خدمات در فرآيند توليد تا هنگاميكه توليد محصول لازم است

فروش: ارزش پولي كالاها و خدمات حاصل از عمليات فرآيند توليد در يك دوره زماني

هزينه و قيمت جاري: هزينه ها يا قيمتها در زمانهاي مشخص و براساس قیمت روز در آن زمان

هزينه و قيمت واقعي: هزينه يا قيمت كالاها و خدمات در زمانهاي مختلف كه تاثير تورم بر آن حذف شده است. در اين حالت اطلاعات اقتصادي به قيمتهاي ثابت سال پايه ارائه مي شود.

براي توضيح تفاوت عمده بين هزينه ها و قيمتهاي جاري و واقعي با يكديگر به مثال زير اشاره مي شود.

نرخ تورم در يك كشور بطور متوسط برابر 0/3% در سال در طول دو دهه گذشته است. اگر قيمت نفت در سال 2000 برابر 25 دلار براي يك بشكه باشد بهاي نفت خام بر اساس قيمتهاي سال 1980 چه مقدار است؟

براي پاسخ به اين سوال لازم است تاثير نرخ تورم حذف شود. اگر قيمت نفت خام در سال 1980 برابر P₈₀ و نرخ تورم برابر r درصد در سال باشد در آن حالت، قيمت نفت در سال 2000 P₀₀ طبق رابطه (4-1) قابل محاسبه است:

(4-1)                                                                             

 

بنابراين بهاي نفت براساس قيمتهاي 1980 به ترتيب رابطه (4-2) قابل محاسبه است:

(4-2)                                                                                 

 

با توجه به رابطه فوق قيمت نفت كه در سال 2000 برابر 25 دلار براي يك بشكه بوده براساس قيمتهاي سال 1980 برابر 6/12 دلار براي يك بشكه است. لذا، P₀₀=$25 قيمت جاري نفت در سال 2000 است و P80=$12.6 قيمت واقعي نفت خام در سال 2000 براساس قيمتهاي سال 1980 است. هنگاميكه قيمت جاري نفت براساس متوسط نرخ تورم در 20 سال گذشته (1980-2000) طبق رابطه (4-2) تعديل مي شود اثر تورم بر تغييرات قيمت نفت حذف مي گردد و به اين ترتيب، قيمت واقعي كه معادل قيمت جاري است محاسبه مي شود.

 

محاسبه اقتصادي از نظر واحد توليدي: از نقطه نظر صاحب و بهره برداري يك سيستم، محاسبات اقتصادي بايد موارد زير را در بر داشته باشد:

-         ماليات ها و يارانه ها

-         زمان بهره برداري از تاسيسات = زمان استهلاك

 

محاسبات اقتصادي براساس اقتصاد ملي: محاسبات بر اساس مباني اقتصاد كلان (ملي) بايد داراي موارد زير باشد.

-         ماليات يا يارانه ملحوظ نمي شود.

-         زمان بهره برداري از تاسيسات برابر طول عمر آن باشد.

 

مرزبندي بين محاسبات هزينه و سرمايه گذاري

محاسبات مربوط به هزينه و سرمايه گذاري قابل تفكيك از يكديگر هستند. چكيده نقاط تمايز بين محاسبات هزينه و سرمايه گذاري به ترتيب جدول 4-1 است.

جدول 4-1  نقاط تمايز بين محاسبات هزينه و سرمايه گذاري

معيار مرزبندي		محاسبات هزينه	محاسبات سرمايه گذاري توجيه اقتصادي
1	تناوب	بطور مرتب در دوره هاي زماني معين انجام مي گيرد	در مواردمشخص (يعني گسسته) و در صورت لزوم انجام مي گيرد
2	دوره برنامه ريزي	براي يك دوره برنامه ريزي اجرا مي شود (محاسبات دوره اي)	محاسبات چندين دوره زماني را شامل مي شود (محاسبات چند دوره اي)
3	موضوع محاسبات	كل مجتمع توليدي	واحدهاي توليدي مشخص
4	هدف محاسبات	كنترل كوتاه مدت و هدايت كل مجتمع (ارزيابي عمليات مجتمع)	تعيين سودآور بودن (مطلق يا نسبي) يك مورد سرمايه گذاري؛ تعيين زمان بهينه جايگزيني
5	اجزاء محاسبات	هزينه ها و دستاوردها (محصولات)	پرداختها و دريافتها

 

روشهای محاسبات اقتصاد مهندسي

-     دو روش عمده محاسبات اقتصاد مهندسي تحت عنوان ‌«روش ايستا(Static)»  و «روش پويا (Dynamic)» قابل تفكيك هستند. زير مجموعه هاي عمده هر يك از روشها به ترتيب زير است:

الف – روش ايستا

-         مقايسه هزينه

-         مقايسه سود

-         محاسبه استهلاك

-         محاسبه سودآوري

-     در اين نوع محاسبات تفاوت زماني در مورد دريافتها و پرداختها منظور نمي گردد و حجم دريافت و پرداخت در دوره زماني مورد محاسبه ثابت فرض مي شود.

ب – روش پويا

-         ارزش كنوني

-         نرخ داخلي

-         متوسط هزينه سالانه

-         تفاوتهاي زماني از طريق تنزيل نمودن كليه پرداختها و دريافت در نقاط زماني مختلف منظور مي شود.

 

4-2 روش محاسباتی ايستا

 مقايسه هزينه

موضوع اصلي «مقايسه هزينه» محاسبه هزينه سالانه يك واحد توليدي (C) و مقايسه آن با هزينه سالانه واحد ديگر (C_z) است. هزينه سالانه يك واحد توليدي مشتمل بر دو قسمت به ترتيب زير است:

-         الف – هزينه سرمايه اي (C) مشتمل بر هزينه استهلاك و سود سرمايه

-         ب – هزينه عملياتي (B) مشتمل بر هزينه هاي مزد و حقوق، مواد، سوخت و انرژي، تعمير و نگهداري

(C_a = C+ B)

 

براي مثال مقايسه هزينه يك سيستم حرارتي يك خانوار تك واحدي با توجه به اطلاعات مندرج در جدول (4-2) به ترتيب زير خواهد بود.

 

جدول 4 – 2 اطلاعات لازم براي مقايسه هزينه سيستم حرارتي

-         معيار مرزبندي	علائم	واحد	باسوخت نفت	با سوخت گاز
قيمت مستقيم	A	$	50000	4000
بازده	h	%	70	60
طول عمر بهره برداري	n	سال	15	15
قيمت سوخت	p	$/kWh	37%	65%
نرخ سود	i	%	8	8
تقاضاي حرارت	D	kWh	20000	20000

 

 

هزينه هاي سرمايه اي سالانه به ترتيب زير محاسبه مي شود.

(4-4)                                                                                       

: سود محاسباتي سرمايه   

: استهلاك محاسباتي

هزينه عملياتي مرتبط با سوخت و انرژي به ترتيب زير قابل محاسبه است.

(4-5)                                                                                          

با توجه به مجموعه مباحث فوق، هزينه سالانه سيستم حرارتي با سوخت فرآورده نفتي و گاز طبيعي به قرار زير است:

الف – با سوخت فرآورده نفتي

 

-         با سوخت گاز طبيعي

 

بطوريكه مشاهده مي شود سيستم حرارتي با سوخت گاز طبيعي ارزانتر از سيستم حرارتي با سوخت فرآورده نفتي است. روش مقايسه هزينه داراي مزايا و كاستي هايي است كه مي توان آنها را به ترتيب زير جمع بندي نمود.

روش مقايسه هزينه محاسبات سريع و ساده را منعكس مي سازد.

در روش مقايسه هزينه فرض بر آن است كه محصول دو سيستم مورد مقايسه يكسان است و ارزش اقتصادي محصول آنها يكي مي باشد.

اطلاعات مورد مقايسه مقادير متوسط در طول دوره زماني است كه ثابت فرض مي شود. (مانند هزينه هاي متوسط، ضريب بهره برداري و بازده)

مقايسه هزينه يك ميزان و مقياس مطلق براي ارزيابي سرمايه گذاري را منعكس مي سازد. اطلاعاتي در مورد سود دهي سرمايه گذاري ارائه  نمي شود.

 

مقايسه سود

در روش مقايسه سود مقدار متوسط سود سالانه يك پروژه ديگر مقايسه  مي شود. اگر هزينه ها در يك دوره برابر C و فروش برابر S باشد مقدار سود در نقطه زماني معين به ترتيب زير خواهد بود.

P= S - C

 

روش مقايسه سود سالانه امكان مقايسه دو پروژه با توليد متفاوت را فراهم  مي آورد. به این ترتيب مي توان سود يك نيروگاه برق را با يك نيروگاه دو منظوره (برق و حرارت توام) مقايسه نمود. در جدول (4-3) مقايسه سود سرمايه گذاري براي توسعه يك واحد نشان داده شده است.

 

4 – 3  مقايسه سود سرمايه گذاري براي توسعه

موضوع	علائم	واحد	وضع موجود	وضع برنامه ريزي شده
هزينه	C	1000$	2370	3020
فروش	S	1000$	2500	3250
سود	P	1000$	130	230

 

با توجه به ارقام مندرج در جدول، اجراي طرح توسعه سودآور است و وضع برنامه ريزي شده بر وضع موجود ترجيح داده مي شود. چكيده مزايا و كاستي ها روش مقايسه سود به ترتيب زير است.

-         روش محاسباتي ساده و سريع است

-         كاربرد روش مقايسه سود براي ارزيابي طرحهاي توسعه و مقايسه آن با وضع موجود امكان پذير است.

-         عامل زمان در محاسبات منظور نمي شود.

-         اطلاعات در مورد سود دهي طرح و پروژه ها ارائه نمي گردد.

 

محاسبات زمان برگشت سرمايه

حاصل محاسبات زمان برگشت سرمايه، برآورد زمان برگشت سرمايه است كه در طول آن زمان منابع مالي تخصيص يافته برگشت پيدا    مي كند. زمان برگشت سرمايه به كمك رابطه 4-7 قابل محاسبه است.

(4-7)                                                                                             

 

-         C:   منابع مالي تخصيص يافته (سرمايه) ]واحد پول[

-         T:    زمان برگشت سرمايه ]سال[

-         CF: جريان پولي سالانه ]واحد پول در سال[

-     جريان پولي سالانه (CF) حاصل تفاضل فروش متوسط و هزينه متغير متوسط سالانه است كه به ترتيب زير قابل محاسبه مي باشد.

CF = S - V

-         CF: جريان سالانه پولي

-         S: فروش سالانه

-         V: هزينه متغير سالانه

يك پروژه مورد سرمايه گذاري هنگامي مثبت ارزيابي مي شود كه زمان برگشت سرمايه تا حد امكان كوتاه باشد. زمان برگشت سرمايه شاخصي است كه به كمك آن ريسك از دست رفتن سرمايه قابل ارزيابي است. هنگاميكه زمان برگشت سرمايه يك پروژه نسبت به ديگري كوتاهتر باشد ريسك آن نيز كمتر خواهد بود. بطور كلي براي يك پروژه مورد سرمايه گذاري لازم است شرط زير براي توجيه پذير اقتصادي آن برقرار باشد.

T_P  £ T_L

-         T_P: زمان برگشت سرمايه

-         T_L: طول عمر بهره برداري از موضوع سرمايه گذاري

 

جدول 4-4 اطلاعات لازم براي محاسبه زمان برگشت سرمايه جهت انتخاب بين دو پروژه داده شده است.

با توجه به روابطه فوق الذكر زمان برگشت سرمايه به ترتيب زير محاسبه  مي شود.

 

CF=S-V

 

 

جدول 4-4  اطلاعات براي ارزيابي زمان برگشت سرمايه جهت انتخاب پروژه برتر

ردیف	-         موضوع	علائم	واحد	پروژه اول	پروژه دوم
1	-     حجم سرمايه گذاري	C	$	25000	30000
2	-     طول عمر بهره برداري	TL	سال	5	5
3	-     متوسط هزينه متغير	V	$/a	1750	4000
4	-         متوسط فروش	S	$/a	8500	14000

براي پروژه اول

CF₁=8500-1750  = 6750  $/a

 

سال

براي پروژه دوم

CF₂= 1400 – 4000 = 10000   $/a

 

سال 

 

-         ملاحظه مي شود كه پروژه دوم  داراي توجيه اقتصادي بيشتر نسبت به پروژه اول است.

-         خلاصه مزايا و كاستي هاي روش برآورد زمان برگشت سرمايه به ترتيب زير است.

-         زمان برگشت سرمايه برآورد مي شود و اين شاخص را مي توان به عنوان ميزاني براي ارزيابي ريسك بكار گرفت.

-     طول زمان بهره برداري در محاسبات منظور نمي گردد. بعد از پابان زمان برگشت سرمايه، امكان تحصيل سود فراهم خواهد بود.

-         عامل زمان در محاسبات منظور نمي گردد.