输变电工程造价影响因素识别及数据建模分析

胡晋岚，高晓彬

(广东电网发展研究院有限责任公司，广东 广州 510080)



输变电工程造价影响因素识别及数据建模分析

胡晋岚，高晓彬

(广东电网发展研究院有限责任公司，广东 广州 510080)

由于变电工程造价的影响因素众多，造价数据离散程度大，给造价分析与控制工作带来很大困难。本文对变电工程造价影响因素进行了定性识别，分别采用主成分分析、多元线性回归和通径分析法，借助于SPSS软件的数据分析功能，筛选出110kv变电工程造价的关键影响因素，并对其影响程度排序。

工程造价；影响因素；主成分分析；多元线性回归；通径分析法

输变电工程造价是电网公司输电价格成本的重要组成部分。分析造价的水平、结构变动、影响因素和发展趋势，实现对造价的有效控制，对合理核定输电成本、提高电网投资效益、加强项目投资管理意义十分重大。但是由于影响输变电工程造价的因素众多，工程造价差异大、数据离散，对工程造价分类分析、指数编制和控制管理工作带来很大困难。本文对影响输变电工程造价的主要因素进行识别，并通过实际数据构建数学模型，筛选出主要因素集，验证其与造价的相关性，并对影响因素进行排序。

输变电工程主要包括变电工程、线路工程和电缆工程，本文以110kv新建变电站工程为例，研究其工程造价的影响因素。根据变电工程的技术特性和造价管理工作的实践经验，我们知道影响变电工程造价的因素有很多，其中包括电压等级、主变容量、主变数量、配电装置形式等多达十几个方面的因素[1]。通过定性和定量的研究分析，找到影响变电工程造价的最关键、合理、可靠的主要因素，有助于电网企业做出科学高效的输变电工程投资决策及造价分析管控。

一、变电工程造价影响因素识别

随着电网技术的不断发展和创新，变电工程技术方案更加多样化。变电工程在建设规模、设计条件、环境因素和施工要求等方面的差异，最终影响的是工程不同的技术方案选择，不同技术方案导致不同变电工程之间的造价水平具有显著的差异。按照变电工程的技术方案以及建设条件等其他因素，初步建立影响变电工程造价的因素集，包括电压等级、主变容量、主变台数、配电装置形式、高压侧出线回路数、中压侧出线回路数、低压侧出线回路数、地震烈度、海拔高度、无功补偿容量、高抗器容量、低压电容器、围墙内占地面积等。

(一)电压等级

电压等级是变电工程造价最基本的影响因素，主要可分为110kv、220kv、330kv、500kv等多个等级，不同电压等级的变电工程在电力设备、建设安装等方面存在很大差异，造成设备购置、建筑工程、安装工程及整体造价相差甚远。电压等级越高，对主变压器容量及其他配电设施、保电设施的要求也就越高，但由于集约效率，单位工程造价会越低。

(二)主变台数及容量

主变压器作为变电站最关键的设备，主变压器造价的高低对整个工程造价影响很大[2]。主变压器的容量会直接影响主变压器价格和断路器价格，主变容量增加会导致相关设备的购置费用以及安装费增加，另外在一定程度上决定总体建造面积。主变压器的数量会影响变电工程的配电装置结构，加大变电工程的项目总投资。

(三)配电装置形式

配电装置形式一般包括户外柱式、户外HGIS、户外GIS、户外罐式、户内GIS等形式。不同的配电装置形式有不同的设备以及安装建设需求，相应的设计和施工也不同。户内变电站占地面积小、造价高；户外变电站具有占地面积大、造价低廉等特点[3]。不同变电站型式对建筑工程费的影响较大，这会带来不同配电装置形式下的不同变电工程造价。变电站配电装置型式不同，设备价格水平也有所区别。

(四)出线回路数

此次研究抽取的胃溃疡患者76例,收治时间为2016年3月至2017年3月。将所有患者依据治疗方法的差异性均分研究和参照两组,患者各38例。研究组中,男性患者、女性患者分别为21例、17例,最大年龄为73岁,最小年龄为21岁,中位年龄统计后为(53.48士7.36)岁。参照组中,男性患者、女性患者分别为25例、13例,最大年龄为74岁,最小年龄为22岁,中位年龄统计后为(54.19士7.40)岁。在统计软件SPSS19.0中将研究组和参照组胃溃疡患者的基本信息输入,组间差异呈P>0.05,则表示数据结果不具有统计学意义。

高、中、低压侧出线规模显著影响控制电缆、电力电缆及光缆的消耗数量。变电工程中，出线回路数增加将导致导线数的增加，最终增加相关材料采购和安装费用，增加变电工程造价。

(五)地震烈度

在地震烈度高等级地区建设变电工程需要投入更多的设备购置费、建筑工程费等以提高变电设备抗震可靠性，增加变电工程造价，所以地震烈度也会对变电工程造价产生影响。

(六)海拔高度

高海拔地区，地势高低悬殊，特别是一些边远山区地域辽阔、人口稀少、交通不便、气候恶劣，电网网架构建存在难度，大大增加投资成本。同时，施工条件艰苦，施工降效和劳动保护等问题突出，导致工程造价进一步增加。因此，变电工程的海拔高度会对变电工程的造价产生影响。

(七)无功补偿容量

无功补偿在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，可以降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。无功补偿容量增加会导致相应的电抗器与电容器等设备的采购安装费用增加，最终导致变电工程整体造价增加。因此，将其作为影响变电工程造价的因素之一。

(八)高压断路器

(九)低压电容器

低压电容器通常指额定电压在400v～6kv之间的电力电容器。低压电容器作用是改善功率因素从而减小用电费用，并能够减轻设备的负荷，增加其使用寿命，减少供电端到用电端之间的线路损失。电容器的安装与否，以及安装容量与安装的位置都会对设备的安装费用带来不同的影响，最终会影响变电工程造价的水平。

(十)围墙内占地面积

占地面积的设计规模从侧面反映出建筑物的建设工程量水平，直接影响建筑工程费用，最终影响变电工程造价[4]。

二、影响因素集筛选的主成分分析法

通过影响因素的识别分析，定性的确定了电压等级、主变数量、主变容量、配电装置形式、高压侧出线回数、中压侧出线回数、低压侧出线回数、无功补偿容量、海拔高度、地震烈度等多个变电工程造价影响因素。在此基础上，运用SPSS软件，采用主成分分析模型，对110kv变电工程造价影响因素进行定量识别与筛选。

变电工程样本数据采用的是某电网公司2010-2014年110kv变电工程造价的历史数据。由于数据存在参差不齐、概念层次不清、数量级不同等实际缺陷，我们在构建模型分析时，对样本数据进行了全面系统的预处理工作，包括数据清理、数据集成、数据变换、数据归约等，并对残缺和不合理数据进行了剔除。

变电工程造价样本数据经过预处理，初步形成影响因素集，包括：海拔高度、地震烈度、主变数量、主变容量、主变单价、(高、中、低)本期出线回数、配电装置形式、高压断路器的数量与价格、低压电抗器的数量与价格、低压电容器的数量与价格、围墙内占地、进所道路长度。

将变电工程的初步影响因素集的2010-2014年的样本数据输入SPSS中进行主成分分析计算，输出结果如图1和表1所示。

图1 110 kV变电工程造价影响因素主成分分析碎石图

表1 110 kV变电工程造价影响因素主成分分析解释的总方差

如果特征根小于1，则证明基本变量的影响力度大于该主成分因素，应当删除该主成分因素，提取特征根大于1的主成分。根据画出特征值的碎石图，直观地看到110 kV变电工程中可以从初步影响因素集中提取7个主成分因素。

根据表1得出提取的7个主成分因素的累积贡献率达到了81.796%，因此只要选取7个主成分，其中所包含的信息量能代表110kv变电工程造价影响因素。进一步通过SPSS软件输出旋转成份矩阵如表2所示。

表2 110kv变电工程造价影响因素主成分分析旋转成份矩阵

成分载荷矩阵中的载荷值即为各变量与各主成分间的相关系数。对建立的前7个主要成分中每个成分中变量的相关系数进行比较，选择出其中的相关系数较大的主要变量。根据表2可以看到，第一列中，主变容量与主变单价的系数最大，说明第一主成分是主变容量。第二列中，主变数量的系数最大，说明第二主成分是主变数量。第三列中，低压电抗器的单价和数量的系数较大，而电压电抗器与变电工程中的无功补偿容量有关，说明第三主成分是无功补偿容量。第四列中，高压侧出线回数、中压侧出线回数和低压侧出线回数的系数较大，说明第四主成分是高、中、低压侧出线回数。第五列中，海拔是否高于2000米的系数最大，说明第五主成分是海拔高度。第六列中，配电装置形式的系数较大，说明第六主成分是配电装置形式。第七列中，进所道路长度的系数较大，说明第七主成分是进所道路长度。

由此，通过主成分分析法最终筛选出的重要影响因素是：主变容量、主变数量、无功补偿容量、高压侧出线回路数、中压侧出线回路数、低压侧出线回路数、海拔是否高于2000米、配电装置形式与进所道路长度。

三、相关性验证的多元线性回归法

通过多元线性回归方法进一步验证上述几个影响因素是否会是110 kV变电工程造价的主要影响因素。

将通过主成分分析识别出的主变容量、主变数量、无功补偿容量、高压侧出线回路数、中压侧出线回路数、低压侧出线回路数、海拔是否高于2000米、配电装置形式与进所道路长度等重要因素，与2010-2014年110 kV变电工程的竣工决算工程造价进行多元线性回归分析。运用SPSS的数据分析，输出结果如表3、表4和表5所示。

通过拟合优度输出结果可以看出，调整后的R2为0.578，说明经过主成分分析得出的几个主成分因素可以解释57.8%的110 kV变电工程的投资额的变化，拟合度较高。同时，回归方程整体显著性检验结果表明多元回归模型结果显著，即110 kV变电工程造价与主变数量、主变容量、海拔是否高于2000米、高压侧出线回数、中压侧出线回数、低压侧出线回数、配电装置形式、低压电容器数量与单价、进所道路长度指标之间存在显著的线性关系。

表3 110 kV变电工程多元线性回归分析的拟合度

表4 110 kV变电工程多元线性回归分析的显著性检验结果

表5 110kv变电工程多元线性回归方程的系数表

多元线性回归方程系数表显示了各个自变量即造价影响因素，对110 kV变电工程造价影响的显著性(Sig.值)。Sig.值越小代表越有把握说明该影响因素与110 kV变电工程造价之间存在相关关系，即该影响因素对对造价的影响越大。由表5可知，对于110 kV变电工程造价而言：主变数量、低压电容器的数量的Sig.值明显小于0.3，而低压电容器的数量与无功补偿容量相关，即无功补偿容量对工程造价有显著影响。主变容量、高压侧出线回路数、中压侧出线回路数的Sig.值同样小于0.3，说明这3个因素对工程造价也存在着显著影响。但是，海拔高度、低压侧出线回路数、配电装置形式、低压电容器的单价与进所道路长度的Sig.值均大于0.3，说明在30%的置信水平下这五类影响因素对工程造价的影响并不显著，因此不将其作为影响因素进行考虑。

根据多元线性回归分析，我们进一步筛选出110 kV新建变电站工程造价的显著性因素，即主变数量、无功补偿容量、主变容量、高压侧出线回路数、中压侧出线回数等5个显著性因素。

四、影响程度排序的通径分析法

上述因素集的确定和相关性分析，只能证明其显著性，不能明确分析出各影响因素对于110kv新建变电站工程造价的影响程度，因此下面通过通径分析法确定变电工程造价影响因素影响程度排序。

通径分析法是对相关分析和回归分析的深化分析，进一步探求结果和原因之间的量化关系，将相关系数的作用剖解为直接和间接作用，用以揭示各因素的重要性程度。因此本文进一步将通过多元线性回归分析法筛选出的关于静态投资的5个显著性因素(主变数量x1、主变容量x2、高压侧出线回数x3、中压侧出线回数x4、无功补偿容量x5)作为通径分析的输入因子，将运用SPSS软件计算多元线性回归模型估计时得到的相关系数分解，得到的直接通径与间接通径系数作和，得出的通径系数如表6所示。

表6 110 kV变电工程的关键因素通径系数表

依据表6，首先按照直接通径系数的大小对输入因子的影响程度进行排序，再结合间接通径系数的大小对由直接通径系数得出的排序进行略微的调整，最终得到对110kv变电工程造价影响排名前5的因素排序如下：主变数量>高压侧出线回路数>主变容量>中压侧出线回路数>无功补偿容量。

五、结论

影响110kv新建变电站工程造价的因素是多方面的，彼此之间还具有相互联系和相互影响。本文首先对变电工程进行影响因素的定性识别，通过实际造价数据构建系列模型，得出110 kV变电工程造价的5个方面的主要影响因素，按照影响程度由大到小的排序为：主变数量、高压侧出线回路数、主变容量、中压侧出线回路数、无功补偿容量。本文分析所筛选出的造价主要影响因素，可以为输变电工程造价分析和指数编制工作提供依据，也可在投资估算、项目决策、工程设计、造价各阶段控制提供依据。

[1] 王佼.500 KV变电工程造价主要影响因素分析[J].工程管理学报,2012(6).

[2] 王笑荔,林章岁,杨耿杰，等.220kV变电所变压器容量和台数的优化选择[J].电力与电工,2004(2).

[3] 卢艳超,郑燕,赵彪.输变电工程外部环境影响分析[J].中国电力,2012(10).

[4] 范新广,李先栋.输变电工程造价的控制与管理研究[J].山东工业技术,2013(14).

[5] 刘黄伟.论新形势下输变电工程造价的管理与合理控制[J].广东科技,2014(14).

(责任编辑：王 荻)

Identification and Data Modeling of Transmission and Transformation Projects′ Factors

HU Jin-lan, GAO Xiao-bin

(Development Research Institute of Guangdong Power Grid Co.,Ltd., Guangzhou 510080, China)

As transmission and transformation projects′ factors are numerous and the discrete degree of cost data is large, it′s difficult to analyze and control the cost. This paper qualitatively identifies the influence factors of power transformation projects cost. Data models of principal component analysis, multiple linear regression analysis and path analysis are successively used to select and rank the key influence factors of 110kv power transformation projects cost with the aid of the SPSS data analysis software.

project cost; influence factors; principal component analysis; multiple linear regression analysis; path analysis

2016-07-19

胡晋岚，女，广东电网发展研究院有限责任公司高级经济师；高晓彬，女，广东电网发展研究院有限责任公司高级经济师。

F206

A

1008-2603(2016)05-0055-06