全寿命周期成本在电网规划中的应用分析

周江昕

1、上海交通大学电气工程系，上海 200240

2、上海市电力公司松江供电公司，上海 201600

全寿命周期成本在电网规划中的应用分析

周江昕12

1、上海交通大学电气工程系，上海 200240

2、上海市电力公司松江供电公司，上海 201600

本文全面介绍了全寿命周期成本（Life Cycle Cost）的含义，在国内外调研的基础上针对电网项目的全寿命周期成本概念和各个子成本的具体含义作了详细的分析，回顾了全寿命周期成本在电网规划中的应用，明确了全寿命周期成本在电网规划应用的难点，并且对全寿命周期成本在电网规划中的应用做了深入的总结和说明。

全寿命周期成本；电网规划

1.全寿命周期成本的概念

全寿命周期成本（Life Cycle Cost）指从设备、系统或项目的长期经济效益出发，全面考虑设备、系统或项目的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程中所发生的成本[1]。电网企业是典型的资金密集型企业，随着我国电网的快速持续发展，电网企业的资产规模和设备数量越来越大，当前我国的资产管理方式难以适应当前形势的发展。目前我国电网企业普遍应用全过程工程造价管理流程，把从项目建议书开始到项目竣工决算完工为止，这个工程造价管理流程相比早期仅仅对施工阶段进行概预算来说有了很大的进步，但它不包括项目使用期的运行和维护成本管理，没能形成一个闭环的控制过程，全寿命周期成本管理理念将有助于提高设备的健康水平，进而提升电网企业的发展质量、经济效益和安全水平，为电网企业取得巨大的成本节约。

2.国内外研究现状

全寿命周期成本概念最早起源于瑞典的铁路系统，但是全寿命周期成本的发展是在20世纪后半段，60年代美国军方把全寿命周期成本理念应用于武器系统，70年代，全寿命周期成本理念被很多国家应用在交通运输、能源工程、航天科技等领域。1999年美国总统克林顿签署了政府命令，要求各州所需装备及工程项目必须有全寿命周期成本评估报告，没有全寿命周期成本评估报告的项目，一律不准签约[2]。2004年国际大电网会议提出要用全寿命周期成本理念来管理设备，鼓励电力设备制造厂商提供设备的全寿命周期成本报告，部分制造厂商（如Siemens、ABB等）已经在产品的设计阶段考虑全寿命周期成本，以适应电力用户的需求。经过几十年的发展，全寿命周期成本理念在航天、军工等领域有了长足的发展，但是在电力系统中的应用起步较晚，美国首先将全寿命周期成本理念应用于核电站，并逐渐把该理念推广到发电机、变压器、低压输配电系统等[3]。全寿命周期成本理念在电力系统中应用主要集中在美国，瑞典等发达国家，因此该项技术在电力系统中的应用具有先进性。

随着全寿命周期成本理念的发展，我国也开始重视全寿命周期成本的作用和意义。1987年,中国设备管理协会组建了设备全寿命周期成本专业委员会，致力于推动全寿命周期成本理论的研究[4]。近些年全寿命周期成本理念才在电力系统中应用和推广。2003年，华东电网有限公司以全寿命周期管理技术为突破，开展了设备采购、技术改造等领域研究及应用。2004年，上海电力公司成立上海市电力公司设备全寿命周期成本管理研究项目。2005年，华东电网公司组织相关单位进行全寿命周期成本实施的讨论，在2006年结合江苏斗山500KV变电站改造的实例进行研究，开展全寿命周期成本方法在技术改造中进行技术经济基本方法的应用研究[5]。2007年，国家电网公司以“两型一化”变电站和“两型三新”线路为契机，开展了提高变电站工程全过程寿命周期内效率和效益的研究，并在2008年，举办全寿命周期成本理论培训班，对各网省公司的基建部门、省级设计院等相关人员进行全寿命周期成本理论和技术培训[6]。2008年，国家电网公司在南昌召开全寿命周期成本变电站试点建设现场会，把全寿命周期成本作为资产管理的一个重要的环节，大力推行建设项目的全寿命周期管理。2009年，山东电力集团召开会议，提出转变设备管理观念，优化设备检修周期，延长设备使用寿命，努力降低维护成本的要求。

3.电网项目全寿命周期成本模型

电网项目全寿命周期成本是电力系统经济寿命期内发生的所有费用的总和，主要包括一次投资成本（Investment Costs），运行成本（Operation and Costs），故障引起的缺电成本（Failure Costs）和报废成本（Discard Costs）。

①一次投资成本：电网项目在建设，改造和调试期间内，在项目正式投入运行前所要支付的一次性成本，也就是建设成本，包括投资、建设、购买、安装等成本。

②运行成本：电网运行期间所产生的一切费用的总和，包括能耗费用、人工费用、环境费用、维护保养费用及其他费用。

③缺电成本：因为电网发生故障或者供电不足而引起电网侧和用户侧的损失成本，包括电网因为少售电而产生的经济效益降低成本，故障检修、修复费用和用户停电损失。用户停电损失和电网故障发生时间、恢复供电时间、用户性质等因素有关。

④报废成本：电网项目在全寿命周期结束后，清理、销毁该项目所需支付的费用和设备残值。处理报废项目的时候既需要消耗一定的人力、物力和财力，又有可能产生一定的收入，所以报废成本可正可负。

图1 电网项目全寿命周期成本组成

图1包含电网项目全寿命周期成本的各个组成部分。

数学表达式为

其中，H为运行成本占一次投资成本的比例系数；λj为设备j的年平均故障数，Rj为设备j的故障检查、修复成本，An为设备集，MTTRj为设备j的平均修复时间， IEARk为节点k的缺电损失评价率（元/KW h），EENSk为节点k的电量不足期望值，也就是节点k的平均损失电量，ND为节点集，a为电价。

4.全寿命周期成本在电网规划中的应用实例及效益

电网规划一般包括输电网规划和配电网规划。电网规划就是在满足一定可靠性的基础上，规划电网的未来走向。全寿命周期成本在电网规划中的应用广泛，文献[7]中通过上海的实例分析了全寿命周期成本在电网黑启动方面的应用，通过计算两种黑启动中的电源配置方案的全寿命周期成本，分析两种方案的优劣；文献[8]把全寿命周期成本应用在数字化变电站规划设计中，在设计阶段考虑综合自动化方案和数字化方案的全寿命周期成本，得出的结论是从长远看，数字化变电站具有巨大的优势；文献[9]对±500KV蔡白线绝缘设计方案作出了全寿命周期成本的决策，取得了费用-效益的最优方案。文献[10]提出了基于全寿命周期成本的输电网二层规划模型，并且用优化算法进行了求解，证明了模型的正确性。以上文献可以证明全寿命周期成本在电网规划中的应用具有综合经济效益。

5.全寿命周期成本难点分析

电网项目全寿命周期成本模型中包含了四大成本，但是四大成本中却包含了数目众多的各种各样的成本，这就使得模型需要考虑各个子成本涉及的内容，下面就列举些需要注意的问题：

①贴现率i（电力行业基准收益率）：是属于经济管理类的名词，指将未来支付改变为现值的利率，也就是将将来资产折算成现值的利率，和银行利率、通货膨胀等因素有关。

②电网项目寿命n：文中的寿命n是固定的，但是实际情况下，电网的项目寿命是不能准确算出来的，运行方案、电网项目周边环境、自然灾害等情况都会影响到n的大小。

③缺点成本的计算：缺电成本应该包含两方面的成本，一方面是电网侧，另一方面是用户侧，电网侧的缺点成本可以包括检查维修成本和由于故障或供电不足损失掉的电量价值，用户侧的缺点成本是重点要研究的内容。

④运行成本中的环保成本的计算：实际操作种可能不会考虑这部分成本，但是在环境越来越重要的今天，提出合适的模型是很必要的。

6.展望

全寿命周期成本理念会使得电网项目在全寿命周期内实现经济、社会、环境等成本最低，综合效益最优，全寿命周期成本模型是实现全寿命周期成本在电网规划中应用的关键，需要深入的研究各个子成本的具体含义和模型，目前全寿命周期成本模型仍然有需要改进的地方，通过在全寿命周期成本在电网项目中的试点研究，以期能够建立更加合理有效的全寿命周期成本模型，引领电网公司的科学发展。

[1]Ahmed N U．A Design and Implementation Model for Life Cycle Cost Management System [J]．Information and Management，1995(28)：261—269 ．

[2]D.K.H Chua，D.Z. Li. Case-based Reasoning Approach in Bid Decision Making[J]. Journal of Construction Engineering and Management2001(1):34-35.

[3]H．Paul Ban-inger，Todd R．Mon roe. How to Justify Machinery Improvements Using Reliability Engineering Principles[M]．Pump Symposium Sponsored by Texas A&M Turbo Lab，1999，3.

[4]涂延军.飞机飞控系统全寿命周期成本和系统效能分析与评论[M].西北工业大学.2003年3月

[5]陈海波，薛玉兰,等.电力工程资产管理的趋势和挑战[J].华东电力.2009，37 (1):81-85

[6]庆蕾. 电网建设与全寿命周期管理[J].中国电力企业管理.2009，(7):52

[7]靳希，陆哲敏. 全寿命周期成本分析方法在电网黑启动设计规划中的应用[J].电力科学与技术学报.2007,22(1):67-71

[8]李苏辉，路晓明. 全寿命周期成本分析在数字化变电站规划设计中的应用[J].电力建设.2010,31(2):8-9

[9]邵长利，乔光林. ±500KV直流输电线路绝缘设计方案全寿命费用决策[J].吉林电力.2006,34(2):5-7

[10]柳璐，程浩忠，郑宇，等. 基于全寿命周期成本的输电网二层规划模型[C]. 华东六省一市电机工程(电力)学会第十七届输配电技术研讨会.2009

10.3969/j.issn.1001-8972.2011.09.127

周江昕：工程师，从事电力负荷预测、规划工作。