全壽命周期成本分析在數(shù)字化變電站規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用

李蘇輝，路曉明

(1.華北電力大學(xué)電氣工程學(xué)院，北京市，102206；2.吉林省長春電力勘測設(shè)計院，長春市，130041）

0 引言

在變電站工程設(shè)計中，一直都偏重于典型設(shè)計方案和總體造價的權(quán)衡上，很少基于全壽命周期成本方法進行設(shè)計。同時，數(shù)字化變電站的迅速發(fā)展，運用全壽命周期成本（life cycle cost，LCC）方法對數(shù)字化變電站和綜合自動化變電站進行分析，從長期經(jīng)濟投資方面說明數(shù)字化變電站的優(yōu)勢，達到經(jīng)濟技術(shù)的效能最大化[1]。

1 全壽命周期成本管理

全壽命周期成本是指為獲得大型系統(tǒng)以及系統(tǒng)整個運行壽命期所消耗的總費用，包括開發(fā)購置、使用、保障和報廢等費用[2]。

全壽命周期成本最優(yōu)化設(shè)計要求從工程項目全壽命周期出發(fā)去考慮成本問題，它覆蓋了工程項目的全壽命周期，要求從工程項目全壽命周期出發(fā)，不僅要考慮項目的初始投資，更要考慮項目在整個全壽命周期內(nèi)的支持成本，包含運行、維修、更新直至報廢的全過程[3-4]。從多個可行性方案中，按照全壽命周期成本最小化和效能最大化的原則，選擇最佳的設(shè)計方案，從而實現(xiàn)更為科學(xué)的設(shè)計，更加合理地選擇配套設(shè)備，以便在確保設(shè)計質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)工程項目壽命周期成本相對最小化的目標(biāo)，同時實現(xiàn)工程項目建設(shè)的最大經(jīng)濟效能與最大社會效益[5-6]

2 電力系統(tǒng)中LCC的成本分析模型

LCC計算按變電站壽命周期成本：LCC=IC+OC+FC+DC進行。IC（Investment Costs）為一次投資成本；OC（Operation Costs）為運行成本；FC（Failure Costs）為故障引起的中斷供電損失成本；DC（Discard Costs）為報廢成本。各項成本在計算、分析時均根據(jù)有關(guān)規(guī)程規(guī)定并結(jié)合運行經(jīng)驗和習(xí)慣等進行計算[7-8]。

3 實例分析

3.1 配置方案

以長春某110kV變電站設(shè)計為例，主接線方式為內(nèi)橋接線，一期1個進線間隔和1號主變間隔。該站按無人值班設(shè)計，配置1套計算機監(jiān)控系統(tǒng)；保護配置按終端端變設(shè)計，內(nèi)橋接線配置備自投保護，主變設(shè)1套微機保護測控裝置，10kV側(cè)采用保護測控一體化裝置。本文主要對2種監(jiān)控系統(tǒng)及保護配置方案進行分析（表1）。

3.2 2種方案的LCC計算

3.2.1 一次投資成本（IC）

根據(jù)本110kV變電站終期規(guī)模，本站分2期建設(shè)。本期上1號主變，考慮3年之后擴建2號主變增容，按2期投入。2種方案的一次投資項目如表2所示。

從變電分期建設(shè)成本分析：

（1）站控層的2種方案都是一期一次建成。

表1 2種方案配置Tab.1 Configuration of 2 schemes

表2 2種方案的一次投資項目Tab.2 Primary investment items of 2 schemes

（2）間隔層2個方案的區(qū)別有：a）數(shù)字化變電站二期擴建幾乎不用調(diào)整前期的二次接線，只需要調(diào)整保護裝置內(nèi)部的軟件，全站停電時間可以結(jié)合調(diào)試一起停電?？裳蟹桨?號主變高壓差動保護和高壓側(cè)后備保護一期時考慮有2個進線間隔進行切換，二期擴建需把1個線路間隔調(diào)整到橋路間隔，調(diào)整時考慮需要浪費電纜500m，備自投保護一期時線路備自投，二期時需要改為橋路備自投，全站停電時間相對會比數(shù)字化變電站多2天，經(jīng)濟損失34萬元。三期擴建類似于二期擴建。b）數(shù)字化變電站目前全國還沒有進入大量使用階段，電子式電流互感器、合并單元和智能終端等設(shè)備廠家還沒有進入批量生產(chǎn)階段，設(shè)備價格浮動比較大。按綜自產(chǎn)品折算，二期擴建時數(shù)字設(shè)備應(yīng)不大于目前價格的70%。而可研方案所選用的設(shè)備已經(jīng)進入批量生產(chǎn)，后期的價格調(diào)整不大。c）采用數(shù)字化變電站在建設(shè)周期方面要比可研方案縮短15～20天，可以多創(chuàng)造經(jīng)濟效益252萬元。

（3）過程層把原來的控制電纜改為了光纖，大大節(jié)省了電纜。本期每個間隔配置光纖分別有：進線2個間隔8根，1個主變間隔6根，1個公用設(shè)備間隔1根。柜內(nèi)的連接光纖由設(shè)備廠負責(zé)，本期不做統(tǒng)計。

3.2.2 其他成本

（1）本工程按無人值班變電站設(shè)計，二次系統(tǒng)整合后運行人員配置不變；另外，被整合部分二次設(shè)備運行期間系統(tǒng)損耗可忽略不計，因此，OC按不變考慮。

（2）二次系統(tǒng)整合后，穩(wěn)定性有所提高，將降低二次設(shè)備故障導(dǎo)致電網(wǎng)停電的概率，F(xiàn)C肯定減小。

（3）二次系統(tǒng)整合后，設(shè)備報廢成本都按0計算。

4 結(jié)論

（1）全壽命周期成本方法提供了一種新的決策方法,全壽命周期成本的決策最重要階段為設(shè)計規(guī)劃階段,可考慮用全壽命周期成本方法達到技術(shù)經(jīng)濟上的最優(yōu)選擇。在變電工程規(guī)劃決策中，可采用LCC最小方法對變電工程系統(tǒng)配置進行分析，優(yōu)化建設(shè)方案，追求在全壽命周期內(nèi)整體系統(tǒng)成本最低。

（2）基于全壽命周期成本方法對于數(shù)字化變電站的成本分析看，從長遠來看它存在巨大的經(jīng)濟優(yōu)勢。

（3）LCC應(yīng)用中會出現(xiàn)理念沖突、數(shù)據(jù)積累缺乏及與原管理制度的協(xié)調(diào)等問題，因而需要各級領(lǐng)導(dǎo)的大力支持，持之以恒，才能取得實際效果。

[1]郭基偉，謝敬東，唐國慶.電力設(shè)備管理中的壽命周期費用分析[J].高電壓技術(shù)，2003，34（29）：13-15.

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[3]史京楠，韓紅麗，徐濤.全壽命周期成本分析在變電工程規(guī)劃設(shè)計中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2009，33（9）：63-66.

[4]靳希，陸哲敏.全壽命周期成本分析方法在電網(wǎng)黑啟動設(shè)計規(guī)劃中的應(yīng)用[J].電力科學(xué)與技術(shù)學(xué)報，2007，22（1）：67-71.

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