Ocena techniczno-ekonomiczna

Ocena techniczno-ekonomiczna lub analiza techniczno-ekonomiczna (w skrócie TEA) to metoda analizy wydajności ekonomicznej procesu przemysłowego, produktu lub usługi. Zwykle wykorzystuje modelowanie oprogramowania do szacowania kosztów kapitałowych, kosztów operacyjnych i przychodów na podstawie technicznych i finansowych parametrów wejściowych. Jednym z pożądanych rezultatów jest podsumowanie wyników w zwięzłej i spójnej wizualnie formie przy użyciu narzędzi do wizualizacji, takich jak diagramy tornada i wykresy analizy wrażliwości .

Obecnie TEA jest najczęściej wykorzystywana do analizy technologii w przemyśle chemicznym , bioprocesowym , naftowym , energetycznym i podobnych. Ten artykuł koncentruje się na tych obszarach zastosowań....

Przypadków użycia

TEA można wykorzystać do badania nowych technologii lub optymalizacji istniejących. W idealnej sytuacji model techno-ekonomiczny przedstawia najlepsze obecne zrozumienie modelowanego systemu. Poniżej przedstawiono przykłady typowych zastosowań.

Ocena wykonalności ekonomicznej: TEA można wykorzystać do przewidywania, czy proces będzie wystarczająco opłacalny przy określonych założeniach. W ten sposób może pomóc firmom uniknąć ślepych uliczek.
Kierowanie pracami badawczo-rozwojowymi: w połączeniu z analizami wrażliwości, takimi jak diagramy tornada , TEA może służyć do identyfikowania celów badawczo-rozwojowych (R&D) o największym potencjale poprawy rentowności. W ten sposób może pomóc firmom wydajniej wprowadzać swoje technologie na rynek.
Kwantyfikacja niepewności i ryzyka: Analizy wrażliwości, takie jak diagramy tornada i analiza Monte Carlo, mogą być wykorzystane do ilościowego określenia niepewności ekonomicznej w wynikach modelu. Można ich również użyć do określenia, które zmienne są źródłem największej niepewności.

Metodologia

Analiza techniczno-ekonomiczna jest przeprowadzana przy użyciu modelu techniczno-ekonomicznego. Model techniczno-ekonomiczny to zintegrowany model procesowy i kosztowy . Łączy w sobie elementy projektowania procesów , modelowania procesów , wymiarowania sprzętu, szacowania kosztów kapitałowych i szacowania kosztów operacyjnych .

Projekt procesu

Na początek system jest zdefiniowany w postaci diagramu przepływu procesu (PFD). Typowy PFD pokazuje główne strumienie sprzętu i materiałów. Termin „strumień materiału” odnosi się do cieczy, ciał stałych lub gazów wchodzących lub wychodzących z systemu lub przepływających z jednego elementu wyposażenia do drugiego.

Modelowanie procesów

Model procesu wykorzystuje obliczenia inżynierskie i bilansu materiałowego w celu pełniejszego scharakteryzowania analizowanego systemu. Wyniki są często podsumowywane w postaci tabeli bilansu materiałowego lub tabeli strumienia, która odpowiada PFD.

Rozmiary sprzętu

Dane wyjściowe z modelu procesu są wykorzystywane do:

Oszacuj parametry wielkości dla każdego elementu wyposażenia (tj. jeden lub więcej parametrów korelujących z kosztem)
Oszacuj zapotrzebowanie na media dla każdego elementu wyposażenia (np. energia elektryczna, paliwo, woda chłodząca itp.)

Szacowanie kosztu kapitału

Koszty kapitałowe są zwykle szacowane przy użyciu podejścia opartego na głównych czynnikach wyposażenia. Po pierwsze, koszt zakupu każdego elementu wyposażenia jest szacowany na podstawie wyników obliczeń wielkości sprzętu, często z wykorzystaniem zależności skalowania prawa potęgowego . Następnie szacuje się saldo kosztów kapitałowych, stosując mnożniki oparte na podobnych systemach.

Szacowanie kosztów operacyjnych

Typowe koszty operacyjne obejmują surowce, robociznę operacyjną, przetwarzanie i usuwanie odpadów, media i koszty ogólne . Koszty surowców i unieszkodliwiania odpadów szacuje się stosując ceny do natężenia przepływu surowców i odpadów z modelu procesu. Podobnie koszty mediów szacuje się, stosując ceny do stawek za media z wielkości sprzętu.

Pracę operacyjną można oszacować na podstawie wielkości, ilości i rodzaju sprzętu. Koszty ogólne są zwykle szacowane poprzez zastosowanie heurystycznych do kosztów kapitałowych i pracy operacyjnej.

Analiza przepływów pieniężnych

Modele techniczno-ekonomiczne mogą również obejmować analizę zdyskontowanych przepływów pieniężnych w celu obliczenia wskaźników, takich jak wartość bieżąca netto i wewnętrzna stopa zwrotu. Analiza przepływów pieniężnych zazwyczaj obejmuje parametry finansowe, takie jak podatki i stopy dyskontowe.

Platformy

TEA jest zwykle wykonywana przy użyciu jednej z dwóch platform: arkusza kalkulacyjnego , takiego jak Microsoft Excel, lub symulatora procesu , takiego jak Aspen lub SuperPro Designer, lub otwartej wersji opartej na Pythonie BioSTEAM. Ogólnie rzecz biorąc, trzy platformy wykorzystują metodologię opisaną powyżej.

w arkuszu kalkulacyjnym jest często preferowane w przypadku technologii na wczesnym etapie i startupów, ponieważ zazwyczaj zapewnia większą elastyczność, dostępność i przejrzystość. Z drugiej strony symulatory procesów oferują potężniejsze możliwości symulacji procesów, większą standaryzację i zintegrowane moduły szacowania kosztów.

Niedawno naukowcy wykazali, że modele uczenia maszynowego można trenować na podstawie danych wyjściowych symulacji, aby tworzyć tak zwane modele zastępcze zdolne do przewidywania kosztów, bilansu masy i bilansu energii.

Dokładność

Zakładając kompletny projekt procesu, podejście uwzględniające główny sprzęt, które jest często stosowane w TEA, ma oczekiwaną dokładność od -30% do +50%. Jednak na wczesnych etapach rozwoju projekt procesu jest często niekompletny lub niedokładny, więc granice błędów są często znacznie większe. Przykłady zarządzania niepewnością w modelowaniu procesów i analizie ekonomicznej technologii na wczesnym etapie można znaleźć w przypadku materiałów stosowanych w długotrwałym magazynowaniu energii i magazynowaniu wodoru.

Zasoby

Materiał edukacyjny

Ocenia CCUS z University of Michigan

Narzędzia internetowe

Wytyczne

Wytyczne oceny techniczno-ekonomicznej wykorzystania CO ₂
Analiza techniczno-ekonomiczna biopaliw i bioproduktów

^ ^ab ^Burk , C. (styczeń 2018). „Modelowanie techno-ekonomiczne dla rozwoju nowych technologii”. Postęp inżynierii chemicznej : 43–52.
Bibliografia _ Zielony, Don W. (2008). Podręcznik inżyniera chemika Perry'ego (wyd. 8). Nowy Jork: McGraw-Hill. s. 9–10. ISBN 978-0-07-159313-7 . OCLC 194071107 .
^ ^a ^b AACE International (2005). System klasyfikacji kosztorysów – stosowany w inżynierii, zaopatrzeniu i budownictwie dla przemysłu przetwórczego; Ramy TCM: 7.3 – Szacowanie kosztów i budżetowanie. Strona 2.
^ Burk, C. (październik 2019). „Stosowanie praw skalowania w inżynierii procesowej”. Postęp inżynierii chemicznej : 52–55.
^ ^abc ^{Peters , Max S.}⁽ 2003). Projektowanie instalacji i ekonomika dla inżynierów chemików . Klaus D. Timmerhaus, Ronald E. West (wyd. 5). Nowy Jork: McGraw-Hill. P. 273. ISBN 0-07-239266-5 . OCLC 50410278 .
^ Cortes-Peña, Yoel; Kumar, Deepak; Singh, Vijay; Gość, Jeremy S. (2020-03-02). „BioSTEAM: szybka i elastyczna platforma do projektowania, symulacji i analizy techniczno-ekonomicznej biorafinerii w warunkach niepewności” . ACS Zrównoważona chemia i inżynieria . 8 (8): 3302–3310. doi : 10.1021/acssuschemeng.9b07040 . ISSN 2168-0485 .
Bibliografia _ Baral, Nawa Raj; Yang, Minliang; Sundstrom, Eric; Scown, Corinne D. (1 lutego 2023). „Uczenie maszynowe dla zastępczych modeli procesów ścieżek bioprodukcji” . Technologia biozasobów . P. 128528. doi : 10.1016/j.biortech.2022.128528 .
Bibliografia _ Anastasopoulou, Aikaterini; Brooks, Kriston; Furukawa, Hiroyasu; Bowden, Mark; Długi, Jeffrey; Autrey, Thomas; Breunig, Hanna (25 kwietnia 2022). „Koszt i potencjał ram metaloorganicznych do rezerwowego zasilania wodorem” . Energia natury . s. 448–458. doi : 10.1038/s41560-022-01013-w .
Bibliografia _ Yang, Lin; Menon, Akansha; Weger, Nataniel; Prasher, Ravi; Prasher, Breunig; Hanna Lubner; Sean (16 stycznia 2022). „Analiza techniczno-ekonomiczna wysokotemperaturowego magazynowania energii cieplnej do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej na żądanie” . Chem Rxiv . doi : 10.26434/chemrxiv-2022-3l03r .
^ Zimmermann, Arno W.; Wunderlich, Johannes; Müller, Leonard; Buchner, Georg A.; Marxen, Annika; Michał, Stawros; Armstrong, Katie; Naims, Henriette; McCord, Stephen; Styring, Piotr; Chory, Volker (2020). „Wytyczne dotyczące oceny techniczno-ekonomicznej wykorzystania CO ₂ ” . Granice w badaniach nad energią . 8 . doi : 10.3389/fenrg.2020.00005 . ISSN 2296-598X .
Bibliografia _ Baral, Nawa Raj; Yang, Minliang; Wora, Nemi; Huntington, Tyler (1 lutego 2021). „Analiza techniczno-ekonomiczna dla biopaliw i bioproduktów” . Aktualna opinia w biotechnologii . s. 58–64. doi : 10.1016/j.copbio.2021.01.002 .

[:0-1] Burk , C. (styczeń 2018). „Modelowanie techno-ekonomiczne dla rozwoju nowych technologii”. Postęp inżynierii chemicznej : 43–52.

[2] Bibliografia _ Zielony, Don W. (2008). Podręcznik inżyniera chemika Perry'ego (wyd. 8). Nowy Jork: McGraw-Hill. s. 9–10. ISBN 978-0-07-159313-7 . OCLC 194071107 .

[:1-3] AACE International (2005). System klasyfikacji kosztorysów – stosowany w inżynierii, zaopatrzeniu i budownictwie dla przemysłu przetwórczego; Ramy TCM: 7.3 – Szacowanie kosztów i budżetowanie. Strona 2.

[4] Burk, C. (październik 2019). „Stosowanie praw skalowania w inżynierii procesowej”. Postęp inżynierii chemicznej : 52–55.

[:2-5] {Peters , Max S.}⁽ 2003). Projektowanie instalacji i ekonomika dla inżynierów chemików . Klaus D. Timmerhaus, Ronald E. West (wyd. 5). Nowy Jork: McGraw-Hill. P. 273. ISBN 0-07-239266-5 . OCLC 50410278 .

[6] Cortes-Peña, Yoel; Kumar, Deepak; Singh, Vijay; Gość, Jeremy S. (2020-03-02). „BioSTEAM: szybka i elastyczna platforma do projektowania, symulacji i analizy techniczno-ekonomicznej biorafinerii w warunkach niepewności” . ACS Zrównoważona chemia i inżynieria . 8 (8): 3302–3310. doi : 10.1021/acssuschemeng.9b07040 . ISSN 2168-0485 .

[7] Bibliografia _ Baral, Nawa Raj; Yang, Minliang; Sundstrom, Eric; Scown, Corinne D. (1 lutego 2023). „Uczenie maszynowe dla zastępczych modeli procesów ścieżek bioprodukcji” . Technologia biozasobów . P. 128528. doi : 10.1016/j.biortech.2022.128528 .

[8] Bibliografia _ Anastasopoulou, Aikaterini; Brooks, Kriston; Furukawa, Hiroyasu; Bowden, Mark; Długi, Jeffrey; Autrey, Thomas; Breunig, Hanna (25 kwietnia 2022). „Koszt i potencjał ram metaloorganicznych do rezerwowego zasilania wodorem” . Energia natury . s. 448–458. doi : 10.1038/s41560-022-01013-w .

[9] Bibliografia _ Yang, Lin; Menon, Akansha; Weger, Nataniel; Prasher, Ravi; Prasher, Breunig; Hanna Lubner; Sean (16 stycznia 2022). „Analiza techniczno-ekonomiczna wysokotemperaturowego magazynowania energii cieplnej do wytwarzania ciepła i energii elektrycznej na żądanie” . Chem Rxiv . doi : 10.26434/chemrxiv-2022-3l03r .

[10] Zimmermann, Arno W.; Wunderlich, Johannes; Müller, Leonard; Buchner, Georg A.; Marxen, Annika; Michał, Stawros; Armstrong, Katie; Naims, Henriette; McCord, Stephen; Styring, Piotr; Chory, Volker (2020). „Wytyczne dotyczące oceny techniczno-ekonomicznej wykorzystania CO ₂ ” . Granice w badaniach nad energią . 8 . doi : 10.3389/fenrg.2020.00005 . ISSN 2296-598X .

[11] Bibliografia _ Baral, Nawa Raj; Yang, Minliang; Wora, Nemi; Huntington, Tyler (1 lutego 2021). „Analiza techniczno-ekonomiczna dla biopaliw i bioproduktów” . Aktualna opinia w biotechnologii . s. 58–64. doi : 10.1016/j.copbio.2021.01.002 .