伍謨煊

（九江供電公司，江西九江 332000）

0 引言

隨著經(jīng)濟社會高速發(fā)展，電力已經(jīng)成為了關系國家經(jīng)濟社會發(fā)展命脈的戰(zhàn)略性能源。面對新的形勢，國內電力企業(yè)均加大了對電網(wǎng)設備的建設和投資。同時設備修理費作為生產成本項目，其支出直接影響當期損益，而技改項目支出會導致固定資產價值的變動，增加折舊費用，影響企業(yè)未來的損益。如何根據(jù)自身實際情況，積極探索大修及技改項目成本管理的新途徑，成為企業(yè)迫切需要解決的問題。為此，用先進的管理理念指導科學決策，是提高發(fā)展效率和經(jīng)濟效益，優(yōu)化資產管理策略，延長設備資產使用壽命和增收節(jié)支、降本增效的必備要求。

本文將設備壽命周期成本(LifeCycleCost，LCC)引入技改修理項目決策，建立設備從初投、運行、檢修、故障以及廢棄整個壽命周期過程中的所有費用預測模型，針對設備在使用過程中發(fā)生費用的不確定性，對各壽命階段成本進行分析，確定準確科學的全壽命周期成本，達到平均LCC最低的目標，使大修技改項目決策過程更加科學合理化。

1 全壽命周期成本管理

1.1 LCC基本理論

設備全壽命周期成本(LCC)是指設備在其壽命周期內研制、生產、使用以及退役所支付的所有費用之和。從設備、項目的長期經(jīng)濟效益出發(fā)，將設備在其壽命周期內所耗費的全部資源，通過量化計算的方式，轉化為相應的貨幣價值，然后累加而得。此方法科學地列出了設備在壽命周期內的一切項目及其費用，再利用統(tǒng)計資料的方法建立費用計算關系式和費用模型，從而可按不同需要較準確地計算出設備壽命周期費用，供決策和管理之用，其最終目標即為選擇出一項相對最經(jīng)濟的決策去執(zhí)行，降低成本，提高經(jīng)濟效益。

設備全壽命周期成本(LCC)主要包括投入（初投）成本(C1)、運行成本(CO)、檢修成本(CM)、故障成本(CF)以及廢棄成本(CD)，具體可表達為：

LCC=CI+CO十CM+CF十CD(2-1)

以斷路器為例，其LCC成本包括，如圖1所示：

圖1 電氣設備全壽命周期成本分解結構圖

投入成本CI(cost of investment)主要包括設備的配置費、安裝調試費和運輸費。其中配置包括設備費、供貨商運輸費，是支付給生產廠家的費用。安裝調試費包含了建筑費、電氣安裝費、系統(tǒng)調試費，是指支付給建設單位員工的人工費、安裝工程必須的材料費及機械費。投入成本對設備全壽命周期成本的影響主要體現(xiàn)為以折舊的方式轉化為費用成本，與總成本及年度折舊費用成正相關關系。

運行成本CO(cost of operation)主要包括設備能耗費、巡視檢查費和在線監(jiān)測費。設備能耗費包括設備日常的能源消耗費用。巡視檢查費主要是人工費，指工作人員巡視設備所產生的設備和材料損耗，以及培訓費、工資、特殊崗位人員的補貼等。在線監(jiān)測費是指在不中斷供電的情況下對設備的測試和維修等所產生的費用。

維護成本CM(cost of maintenance)主要包括例行試驗費用，指支付給技術工的人工費，購置維護材料的材料費，以及使用檢修所需機械的機械費等。

故障成本CF(cost of failure)主要包括故障檢修費、故障損失費、返廠修理費，亦稱懲罰成本，是指設備出現(xiàn)故障后，更換設備的本體或部件所需的成本，包括支付給設備供貨方材料、專家調試費和故障導致的停電期間，電網(wǎng)企業(yè)由于少供電造成的收入損失以及對停電用戶的停電賠償。

廢棄成本CD(cost of discard)為設備退役處理費，設備殘值以負數(shù)計入，即設備資產退役后拆除、運輸?shù)荣M用減去變電設備報廢后可回收的費用，包括設備處置成本和設備凈值。退役處置成本只對總成本產生影響，與設備安全運行沒有直接關系。

1.2 LCC管理的特點

全壽命周期管理要求擁有最低成本的管理。也就是說在選擇和采購設備時，不能僅僅考慮設備采購成本，還需要同時考慮設備購置后產生的運行維護、故障維修、報廢退役等的一系列其他費用。事實上，采購價格低往往不等于全壽命周期成本最低。電網(wǎng)公司LCC管理的核心內容是對設備或系統(tǒng)的LCC進行分析計算，以量化進行決策。另外電力系統(tǒng)中LCC管理體現(xiàn)了全周期和全方位管理的“三全”的特點：

1）全系統(tǒng)：打破職能部門界限，統(tǒng)籌考慮規(guī)劃、設計、基建、運行等不同階段的成本，以企業(yè)總體效益為出發(fā)點，尋求最佳方案。

2）全費用：考慮所有可能發(fā)生的費用，將可靠性數(shù)據(jù)差異演化為成本，在合適的可用率和全費用之間尋求平衡，找出LCC最小方案。

3）全過程：考慮從規(guī)劃設計到報廢的整個壽命周期，避免了臨時的思想，并要求從制度上來保證LCC方法的應用。

1.3 實施LCC管理的意義

資產全壽命周期管理是國家電網(wǎng)公司2013年重點推進的一項工作，是以公司總體發(fā)展目標為指導，運用系統(tǒng)工程的方法和資產評價模型，統(tǒng)籌協(xié)調資產在規(guī)劃、設計、采購、建設、運維、改造、報廢處置等全壽命周期的管理行為和技術要求，實現(xiàn)資產全壽命周期內安全、效能、成本的綜合最優(yōu)?？偠灾?，LCC管理的本質就是要求決策者從宏觀、長期利益的角度考慮原則和方法，關注總費用，而不僅僅是年度或某些單項經(jīng)費，從而避免只注重眼前短期利益的短視行為。

2 基于LCC的技改大修項目優(yōu)選模型

斷路器在電網(wǎng)公司固定資產中占有較大比重，在斷路器使用壽命的中后期對其進行大修或技改的科學判斷，可防止一味追求新技術、新產品而盲目更換新的斷路器。在220 kV六氟化硫斷路器全壽命周期成本的基礎上，研究大修技改策略，有利于把握技改前后的資金投入，對斷路器的技改方案做出更合理經(jīng)濟的決策，從而降低資產全壽命周期成本，提高其技改決策的精益化管理水平，提升公司的總體效益。因此，本文在參閱大量文獻和前人相關經(jīng)驗的基礎上，構建了220 kV六氟化硫斷路器的大修技改項目決策模型。

2.1 大修技改項目決策模型

2.1.1 設備故障浴盆曲線

浴盆曲線是指產品從投入到報廢的整個壽命周期內，其可靠性的變化呈現(xiàn)的規(guī)律。事實證明大多數(shù)設備的故障率是隨時間變化的函數(shù)，而典型故障曲線又稱之為失效率曲線，俗稱浴盆曲線(Bathtub?Curve)。如果取產品的失效率作為產品的可靠性特征值，它是以使用時間t為橫坐標，以失效率為縱坐標的一條曲線。因該曲線兩頭高、中間低，有些像浴盆，整條浴盆曲線如圖2所示可分為三個階段。

圖2 浴盆曲線

第一階段為早期失效期(1nfantMortality)：產品在開始使用時，設備質量差異主要表現(xiàn)在故障率高低，質量較差的設備故障率普遍高于質量較好的設備，失效率很高，但隨著產品工作時間的增加，失效率迅速降低，這一階段失效的原因大多是由于設計、原材料和制造過程中的缺陷造成的。

第二階段為偶然失效期(RandomFailures)：在此期間，故障發(fā)生時隨機的，其故障率最低，大致處于穩(wěn)定狀態(tài)，可近似看作常數(shù)，這一時期是產品的良好使用階段，產品可靠性指標所表述的就是這個時期。在設備偶發(fā)故障期，設備質量差異主要表現(xiàn)在兩個方面：一是設備偶發(fā)故障期時間的長短，二是故障率高低。質量較好的設備偶發(fā)故障期長，故障率低。在設備耗損故障期，設備質量差異主要表現(xiàn)在是否提前進入設備耗損故障期。

第三階段為耗損失效期(WearOut)：在設備使用中后期，由于設備零部件的磨損、老化、腐蝕等原因，失效率隨時間的延長而急速增加，故障率不斷上升。質量較好的設備均是在設備壽命周期的最后階段才進入設備耗損故障期，而質量較差的設備往往在設備壽命周期的中間階段就進入設備耗損故障期。在耗損失效期開始，即圖2的P點時，面臨著對設備進行更換或者修理后繼續(xù)使用的選擇，也就是是否實施技改的問題，此時可利用LCC管理理論來研究大修技改策略。

2.1.2 技改策略的影響因素

在設備的更新改造階段，也是“故障浴盆曲線”的第三階段，即耗損失效期，研究資產全壽命周期中的LCC成本控制，與公司技術路線、資產運維策略、EVA財務策略等息息相關。概括而言，設備的更新改造原因一是出現(xiàn)了不可修復的缺陷，二是設備到期、超期服役，可靠性下降，三是增容改造，四是節(jié)能改造，五是改善勞動環(huán)境。

因此在進行技改決策時，一是需要考慮到設備可靠性，即設備健康水平、缺陷情況，是否允許繼續(xù)提供安全穩(wěn)定的供電要求。二是考慮使用壽命，即設備的實際使用壽命與設計使用壽命。三是需要考慮使用效率和在系統(tǒng)運行中的作用、地位。四是考慮技改成本，即包括設備殘值、改造成本、改造后的預期效益、改造前的運維成本、設備損壞造成的后果成本等。

2.1.3 決策模型

對于需要大修或需要技改的設備，要根據(jù)上述的決策影響因素來制定設備的最終處置方案。設備大修，需花費較大的人、財、物，且大修后的設備運行時間又受到設備剩余年限的限制。更換新設備，一次性投入巨大，但新設備能夠安全運行較長的時間。無論在哪一種處置方式，都必須以滿足可靠性為前提，然后再采用全壽命周期計算出分別的成本，選擇成本最低的一種決策方法。因此，應通過計算比較技改LCC年均值與大修LCC年均值，選擇最低成本。

LCC年均值等于初始投資及后續(xù)使用的成本凈現(xiàn)值之和除以剩余使用年限。其中，成本凈現(xiàn)值是折算到當年的成本(等于“成本／(1+利率)的N次方”，N等于差異年)；剩余使用年限：大修=設計使用年限-已使用年限，技改=設計使用年限。

采用大修方式的年均費用模型：

式中：N PVAl、N PVA2分別為設備進行大修和技改兩種不同方案的LCC年均值，在以后N年內的總費用，以一定的利率折算到每一年的費用年平均值。

CI1表示對設備進行大修估算的設備總投資，CI2表示用新設備更新時的總投資；CO1、2、CM1、2、CF1、2、CD1、2分別表示設備進行大修、技改兩種方案的運行成本、檢修維護成本、懲罰成本、在期望使用壽命期末的退役處置成本；i為銀行利率；N為計算年均費用的未來某一年與所在年的差異年值：n為設備已經(jīng)使用的年限。

2.2 電力設備LCC成本計算方法

電力設備的全壽命周期成本是指包括設備購置、安裝、運行、檢修、改造直至報廢的全過程發(fā)生的費用。主要是應用式(1)的模型，LCC=CI+CO+CM+CF+CD。

3 LCC的大修技改項目計算模型的應用

3.1 算例概述

某變電站出線間隔211開關為ABB生產的220 kV六氟化硫斷路器，1993年出廠并投入使用，設備原值40萬，該設備故障后可完全轉負荷。

根據(jù)檢修導則和制造廠維護說明書要求，其大修年限為20年，目前該斷路器已出現(xiàn)漏氣癥狀，每年需補氣一次。為了研究211開關采取哪一種措施(大修或技改)才是最經(jīng)濟的，根據(jù)2013年的設備狀態(tài)和運行操作次數(shù)，采用全壽命周期成本進行建模計算，模擬211開關大修和技改的LCC年均值，然后對兩者進行對比，為類似的大修技改決策提供參考意見。

方案一：在2013年對斷路器進行大修，繼續(xù)運行20年，屆時運行壽命達到設計運行壽命，再進行更新；方案二：2013年更換新的斷路器，然后繼續(xù)運行40年。

3.2 模型應用

3.2.1 計算模型

假定兩個方案的產出均一樣，凈現(xiàn)金流以NPV為依據(jù)。主要從成本方面予以計算，LCC的計算模型為LCC=CI+CO+CM+CF+CD。

3.2.1.1 投入（初投）成本CI

對于方案一來說，2013年大修發(fā)生的費用都應計入投入成本，包括修理費和調試費的人工成本、材料費用、機械費用，以及基本預備費。

方案二的初始投入成本為技術改造投入，包括安裝工程費、調試單位調試費、啟動試運費、斷路器耐壓試驗費用、拆除費，以及基本預備費。

3.2.1.2 運行成本CO

運行成本包括裝置運行的能源成本、人工成本和運行管理成本，這里主要指斷路器的常規(guī)巡視總成本。由于不同年限的斷路器的CO凈現(xiàn)值不同，因而要方案一和方案二的運行成本不一樣。

3.2.1.3 維護成本CM

維護成本是各種維修活動成本的總和，包括它們的人工費、材料費、機械費、規(guī)費及相應的利潤和稅費。與運行成本類似，由于兩個方案斷路器的年限不同，故它們的檢修維護成本凈現(xiàn)值也不一樣。

3.2.1.4 故障成本CF

故障成本可分為直接成本和間接成本。直接成本是故障發(fā)生概率，故障時間和損失電能、維修更換成本的函數(shù)，計算的是由電量損失而引起的直接經(jīng)濟損失。間接成本是指由于故障導致停電或降低負荷，對用電客戶造成的損失及其對社會的綜合影響。本模型只考慮直接成本。由于大修方案的斷路器運行年限為20年，技改方案是更換新模型，根據(jù)浴盆曲線，同一時期內大修方案的故障發(fā)生率更高。

3.2.1.5 廢棄成本CD

指設備運行壽命或經(jīng)濟壽命終結時，將其拆除或因環(huán)境保護要求進行廢棄處理時所發(fā)生的成本。由于兩個方案斷路器的年限不同，故二者的檢修維護成本凈現(xiàn)值也不一樣，同時，方案二的技改LCC還包含設備的凈值。

3.2.2 參數(shù)選擇

通過梳理全壽命周期成本模型及計算公式，得出全壽命周期成本數(shù)據(jù)來源包括定額、公式計算和統(tǒng)計分析三類，針對不同的數(shù)據(jù)來源，會采用不同的數(shù)據(jù)標準：

1）定額：屬于定額類型的數(shù)據(jù)有電網(wǎng)技術改造工程預算定額和電網(wǎng)檢修工程預算定額。其中，人工、材料、機械的費用按照電力行業(yè)定額(造價)管理機構定額。編制年價差根據(jù)本省、市地區(qū)定額調整標準得出，實現(xiàn)本省、市的人工、材料、機械成本定額調差。220kV六氟化硫斷路器系數(shù)按照變電站和220kV的調整系數(shù)。

2）公式計算：公式計算的數(shù)據(jù)不同地方也有不同的來源標準，各省、市公司根據(jù)本省、本市的取費標準。其中，數(shù)據(jù)標準根據(jù)本省、市的定額調整標準來計算。數(shù)據(jù)包括間接費、利潤、稅金和其它費。技改項目、大修項目和拆除的計算依據(jù)有差別。

3）統(tǒng)計分析：需要統(tǒng)計分析的中數(shù)據(jù)類別有采購價格，可以參考斷路器及其配件的采購合同。財務信息，可以用固定資產折舊計算公式。統(tǒng)計故障發(fā)生概率、故障后設備檢修方式概率。統(tǒng)計網(wǎng)絡架構、主變運行參數(shù)、線路運行參數(shù)。

統(tǒng)計分析所需的取數(shù)標準有三種，分別是類比法、統(tǒng)計計算以及從其他部門獲取。其中，類比法是取最近2次的平均值。統(tǒng)計計算需要采集一定范圍和時間的數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計計算，如故障率。從其它部門獲取的數(shù)據(jù)有調度相關數(shù)據(jù)(負載率、停電時間)。

3.2.3 計算結果

從表1可以看出，大修的LCC年均值和技改項目的LCC相比節(jié)約了近15 000元，為此，對于本算例中的211開關，采用大修與技改決策相比更加經(jīng)濟。

表1 兩個方案的LCC計算結果元

4 結束語

本文以220 kV六氟化硫斷路器大修技改決策為背景，根據(jù)斷路器設計使用壽命為40年為參考，闡述了大修方案和技改方案的具體情況，得出大修方案優(yōu)于技改方案的結論。應用上述模型計算當六氟化硫斷路器運行至26年時，大修的LCC年均值將會超過技改，也就是說在無家族性缺陷的斷路器在使用壽命周期大約在65%壽命周期左右時，可以選擇更換斷路器，浴盆曲線的P點約在此時出現(xiàn)，即設備申請技改的最佳時間點。

對故障損失成本中的設備更換成本考慮了價格因素，但是故障概率未按廠家設定，此項會受生產廠家的影響，據(jù)有關資料統(tǒng)計電網(wǎng)近五年六氟化硫斷路器的故障，國產設備與進口設備故障概率差異較大，應依據(jù)近國產、進口設備平均故障率設置生產廠家調整系數(shù)，對設備決策的故障損失成本做進一步的分析。因此本模型還有完善優(yōu)化的空間，盡量減少生產廠家對LCC的影響。同時電網(wǎng)公司還應大力推動可靠性管理，為設備故障數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析提供數(shù)據(jù)依據(jù)。

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