基于全寿命周期管理的输电工程规划设计

方兵华

（广州天河供电局计划建设部，广东 广州 510075）

0 引言

目前，我国传统的输电工程规划设计主要依据的是电力工程限额设计制度。电力工程限额设计的核心思想就是在初步设计和施工图设计前，就对各电力工程项目、各单位工程、各分部工程进行合理的投资分配，以控制设计，主动地对投资进行控制。但是如果发生超概预算的情况，在不考虑是否有利于降低工程寿命周期成本的情况下就必须变更设计，满足限额设计要求，这样不但降低了设计的合理性，同时也使投资处于很被动的地位。

同时，传统的输电规划设计侧重对不同规划方案进行技术经济比较，寻求最佳的电网投资决策，对整个工程在寿命周期中的经济、环保、可靠性等各方面的效益和成本缺乏整体考虑；二是规划、可研、初步设计、运行维护各环节的决策方法不统一和协调，这种决策依据的不统一使规划、可研、初步设计流程中方案调整幅度较大，最终决策出的方案没有达到最优。因而，传统的输电工程规划设计是存在不足的。

本文在传统的输电工程规划设计流程的基础上，融入全寿命周期管理的理念，设计出一种基于全寿命周期管理的输电工程规划设计模式。

1 全寿命周期管理的引入

全寿命周期管理（Life Cycle Management，LCM）是起源于美国军方武器装备采办过程的一种设计思想和管理原则。它强调全寿命发展过程实施持续不断、协调统一的管理，综合考虑各个阶段的问题，保证各个阶段的活动前后衔接，各个阶段决策的一致性，通过并行设计方法，达到全寿命周期内技术最优、质量最可靠、时间最短、成本最低、服务最好、环保最佳。

全寿命周期管理作为一种先进的管理理念和决策方法，基于系统的观点，通过对规划、可研、设计、建设、运行维护直至退役等全过程的统筹管理，在保证安全可靠运行和满足使用需求的条件下，使工程全寿命周期的整体成本最低。国外实践证明，推行全寿命周期管理能够为企业节约可观的成本，促进经济效益的显著提升。

2 基于全寿命周期管理的输电工程规划设计

输电工程的全寿命周期成本在设备的选型和设计阶段已确定大部分（70%以上）。设计阶段是第一个阶段，其设计的合理性直接影响到建设和运营阶段的经济性和可靠性，是项目全寿命周期管理中最为关键的阶段。因此在设计阶段开始实施全寿命周期管理是必要的也是可行的。

2.1 规划设计理念

基于全寿命周期管理的输电工程规划设计是一种基于可靠性和寿命管理基础上的利益最大化的管理方式的工程设计，它运用集成的思想，综合考虑规划设计、施工建设、运营维护到报废的各个环节，使电网规划面向运行，以较低的全寿命费用，实现功能，创造最大的经济效益、社会效益和环境效益。

与传统的设计相比，这种新型的设计模式充分考虑了输电工程的规划、设计、设备购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程的所发生的成本费用，使输电工程设计方案更加合理化，全寿命周期收益最大化。

2.2 规划设计流程

基于全寿命周期管理的输电工程规划设计按阶段可划分为：决策设计阶段、施工建设阶段、运营管理阶段。

2.2.1 决策设计阶段

决策设计阶段是指项目从项目立项至设计方案确定这一时间段，主要包括现场勘测与调研、市场调研、路径勘测选择、导地线选型、铁塔规划、绝缘配合等。

2.2.2 施工建设阶段

施工建设阶段是指工程从开始施工到全部建成投产的时间段，主要包括设备采购、送电线路本体工程和辅助设施工程等工程建设施工。

2.2.3 运营管理阶段

运营管理阶段是指工程建设投产到主要固定资产报废为止所经历的阶段，主要包括运行和检修2大部分。

基于全寿命周期管理的输电工程规划设计以决策设计为导向，运营管理阶段为重点，兼顾建设施工阶段。也就是在设计阶段就重点考虑线路工程建成投产后，设计方案对线路运行管理产生的影响，如对线路的维修费用的影响、对线路停电损失的影响等，同时也考虑施工建设对运营管理阶段带来的影响，并将这些影响转化为对全寿命周期费用的影响，最后从不同方案中选出最优设计方案。规划设计流程如图1所示。在常规设计的基础上，进行LCC（Life Cycle Cost）计算比较，决策出推荐方案并进行经济评价。评价结果显示该方案为合理，即推荐方案为最终工程设计方案；不合理，需要重新设计。

2.3 输电工程全寿命周期费用（LCC）决策

输电工程规划设计方案全寿命费用决策，采用“寿命期相同互斥方案比选法”。即参与比较的方案只能选取一个，其余的必须放弃，且各方案均能满足线路输电的要求。我们假设各方案的收益（即输送电量）是相等的，比较各方案的费用，根据效益极大化目标的要求，以及依据费用较小的项目之收益较大的项目更为可取的原则来选择最佳方案，这种方法称为最小费用法。

LCC最小费用法不同于传统最小费用法。首先，费用比较的内容发生了变化。全寿命周期费用（LCC）还考虑了运行维护、检修、设备更新改造等各项费用以及事故损失费用，这些是传统最小费用法不考虑的。其次，费用比较的意义发生了变化。全寿命周期费用（LCC）比较，不是单纯意义上费用的比较，同时包含了线路工程质量等的比较。线路工程质量比较通过停电损失、社会成本等体现。

图1 基于全寿命周期管理的输电工程规划设计流程图

LCC为全寿命周期内所发生的全部费用，它包括项目的可研决策、设计、施工、运行维护、检修、设备更新改造等各项费用以及事故损失费用。

输电工程全寿命周期费用LCC计算模型在图2的基础上结合设计的具体情况进行细化，输电工程全寿命周期费用组成如图2所示。

3 某直流输电工程设计方案的全寿命费用决策

本文以某直流输电工程为例在常规设计的基础上进行设计方案的全寿命费用决策。

3.1 某直流输电工程规划设计概述

工程电力系统条件：系统额定电压为660kV、系统最高运行电压为680kV、额定电流为3000kA、系统输送功率为4000MW、最大利用小时数为6500h。经过初步设计规划后，形成2个方案分别成为方案1（现推荐方案）、方案2（原推荐方案），如表1所示。

3.2 输电工程设计方案LCC费用计算

输电工程设计方案的LCC费用计算结果如表2所示。

计算说明：

（1）方案1和方案2的工程静态投资单价分别为494.4万元/km、459.9万元/km。

（2）运行成本主要考虑包括运行维护费和运行损耗费。根据工程经验大致估算，年运行维护费=初投资费用×1.5%=投入成本×1.5%。

表1 某直流输电工程设计方案

表2 设计方案的LCC费用计算结果 单位：亿元

（3）运行损耗主要考虑线路电阻损耗和电晕损耗。运行损耗成本=年运行损耗×电价成本×寿命期。

（4）故障成本包括停电损失费用和社会成本。由于社会成本难以估计，本文中不予以考虑。停电损失费=能量不可用率×总输送电量×电价。

3.3 结果分析

根据表2的计算结果可以看出，方案1的静态投资66.645亿元大于方案2的61.322亿元。基于传统的输电工程设计，得出方案2为最优方案；方案1的LCC费用228.84亿元小于方案2的238.023亿元，基于全寿命周期管理的输电工程规划设计，得出方案1为最优推荐方案。

方案1在充分考虑输电工程的全寿命维护成本、全寿命运行损耗和全寿命周期故障成本后，较方案2费用更低，所以方案1应为较优推荐方案。

4 结语

基于全寿命周期管理的输电工程规划设计出的方案充分考虑了工程寿命周期中的经济、环保、可靠性等各方面的效益和成本，统一协调了决策设计阶段、运营管理阶段和建设施工阶段的相互影响，实现了工程的全寿命费用最低。

［1］金正军.考虑环境影响评估的中小城镇电网规划研究［D］.浙江大学，2012