全寿命周期成本分析在数字化变电站规划设计中的应用

2010-09-22李苏辉路晓明

电力建设 2010年2期

李苏辉，路晓明

(1.华北电力大学电气工程学院，北京市，102206；2.吉林省长春电力勘测设计院，长春市，130041）

0 引言

在变电站工程设计中，一直都偏重于典型设计方案和总体造价的权衡上，很少基于全寿命周期成本方法进行设计。同时，数字化变电站的迅速发展，运用全寿命周期成本（life cycle cost，LCC）方法对数字化变电站和综合自动化变电站进行分析，从长期经济投资方面说明数字化变电站的优势，达到经济技术的效能最大化[1]。

1 全寿命周期成本管理

全寿命周期成本是指为获得大型系统以及系统整个运行寿命期所消耗的总费用，包括开发购置、使用、保障和报废等费用[2]。

全寿命周期成本最优化设计要求从工程项目全寿命周期出发去考虑成本问题，它覆盖了工程项目的全寿命周期，要求从工程项目全寿命周期出发，不仅要考虑项目的初始投资，更要考虑项目在整个全寿命周期内的支持成本，包含运行、维修、更新直至报废的全过程[3-4]。从多个可行性方案中，按照全寿命周期成本最小化和效能最大化的原则，选择最佳的设计方案，从而实现更为科学的设计，更加合理地选择配套设备，以便在确保设计质量的前提下，实现工程项目寿命周期成本相对最小化的目标，同时实现工程项目建设的最大经济效能与最大社会效益[5-6]

2 电力系统中LCC的成本分析模型

LCC计算按变电站寿命周期成本：LCC=IC+OC+FC+DC进行。IC（Investment Costs）为一次投资成本；OC（Operation Costs）为运行成本；FC（Failure Costs）为故障引起的中断供电损失成本；DC（Discard Costs）为报废成本。各项成本在计算、分析时均根据有关规程规定并结合运行经验和习惯等进行计算[7-8]。

3 实例分析

3.1 配置方案

以长春某110kV变电站设计为例，主接线方式为内桥接线，一期1个进线间隔和1号主变间隔。该站按无人值班设计，配置1套计算机监控系统；保护配置按终端端变设计，内桥接线配置备自投保护，主变设1套微机保护测控装置，10kV侧采用保护测控一体化装置。本文主要对2种监控系统及保护配置方案进行分析（表1）。

3.2 2种方案的LCC计算

3.2.1 一次投资成本（IC）

根据本110kV变电站终期规模，本站分2期建设。本期上1号主变，考虑3年之后扩建2号主变增容，按2期投入。2种方案的一次投资项目如表2所示。

从变电分期建设成本分析：

（1）站控层的2种方案都是一期一次建成。

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

表2 2种方案的一次投资项目Tab.2 Primary investment items of 2 schemes

（2）间隔层2个方案的区别有：a）数字化变电站二期扩建几乎不用调整前期的二次接线，只需要调整保护装置内部的软件，全站停电时间可以结合调试一起停电。可研方案1号主变高压差动保护和高压侧后备保护一期时考虑有2个进线间隔进行切换，二期扩建需把1个线路间隔调整到桥路间隔，调整时考虑需要浪费电缆500m，备自投保护一期时线路备自投，二期时需要改为桥路备自投，全站停电时间相对会比数字化变电站多2天，经济损失34万元。三期扩建类似于二期扩建。b）数字化变电站目前全国还没有进入大量使用阶段，电子式电流互感器、合并单元和智能终端等设备厂家还没有进入批量生产阶段，设备价格浮动比较大。按综自产品折算，二期扩建时数字设备应不大于目前价格的70%。而可研方案所选用的设备已经进入批量生产，后期的价格调整不大。c）采用数字化变电站在建设周期方面要比可研方案缩短15～20天，可以多创造经济效益252万元。

（3）过程层把原来的控制电缆改为了光纤，大大节省了电缆。本期每个间隔配置光纤分别有：进线2个间隔8根，1个主变间隔6根，1个公用设备间隔1根。柜内的连接光纤由设备厂负责，本期不做统计。

3.2.2 其他成本

（1）本工程按无人值班变电站设计，二次系统整合后运行人员配置不变；另外，被整合部分二次设备运行期间系统损耗可忽略不计，因此，OC按不变考虑。

（2）二次系统整合后，稳定性有所提高，将降低二次设备故障导致电网停电的概率，FC肯定减小。

（3）二次系统整合后，设备报废成本都按0计算。