基于设备LCC的技改大修策略优化研究

赵阳，何秋月，张伟国，王虎

（1.国网吉林供电公司运维检修部；2.国网吉林省电力有限公司设备部，吉林 吉林 132001；3.南京南瑞信息通信科技有限公司咨询服务部，江苏 南京 211102）

1 研究背景及意义

电网企业作为资金技术密集型企业，具有资产量级大、资产覆盖范围广等特点，固定资产管理是企业管理的一个重要环节，而技术改造支出、大修费用又是固定资产使用过程中重要的两项后续支出。同时设备修理费作为生产成本项目，其支出直接影响当期损益，而技改项目支出会导致固定资产价值的变动，增加折旧费用，影响企业未来的损益。

结合设备经济技术寿命分析结果，开展技改大修策略优化研究，对比多种方案分析项目投资的必要性、经济性，研究确定项目最优投入方式及资金，辅助电网生产技改大修项目立项，做好项目储备。

2 研究内容及做法

2.1 全寿命周期成本模型研究

2.1.1 全寿命周期成本模型研究原则

（1）成本分解范围。全面考虑其规划、设计、购置、安装、运行、故障维修、改造、更新、报废的全过程内成本输出与输入。

（2）成本结构分解。需按照五个阶段划分，分为投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本、退役处置成本。

（3）成本类型的选择。初始投资成本是指取得投资时实际支付的全部价款，其成本结构分解时必需考虑初始投入设备购买费用，其他费用可按照实际情况估算。

运行成本是设备在正常运行或非正常运行情况下本体内部损耗或流失的费用，其成本结构分解时必须考虑设备能耗费，其他费用可按照实际情况估算。

检修成本可保证设备持续正常运行，减少故障时的损失费用，其成本结构分解时需考虑周期大修及小修费用。

故障处置成本是设备故障后产生的费用，必须考虑故障检修及故障可能损失费用以及对重要用户的赔偿。

退役处置成本包括设备报废后可回收利用价值及处置设备可能花费的支出成本，是全寿命周期过程中必须考虑的费用成本。

2.1.2 构建单体设备全寿命周期成本模型

（1）初始成本。初始投入成本，指设备投运前所发生的成本，主要包括设备的购置成本、安装调试成本、保险费用。

购置成本主要由设备购置成本、监控装置购置成本、现场服务成本、设备运输成本等组成; 安装调试成本主要由设备安装工时成本、运行人员的培训费用、试运行阶段的成本等组成。这部分成本可以通过收集设备投建时期资金支出的统计数据得到，不考虑资金的时间价值，把单体设备的资产原值按照设备运行年限分摊到每年，其主要体现是年度折旧费用。折旧费是将资产原值采用双倍余额折旧法按运行年限分摊到每年。以全寿命周期20年为例，该种方法第1年资产原值为总资产原值按20年均摊后再乘以2倍，即为总原值的10%；第2年为第1年的9/10，最后两年为总资产原值减去5%的总资产原值，再减去前面18年的资产总值，公式如下：

式中，A为总资产原值，Cn为分摊到第n年的资产原值。

保险费为每年一保，财产一切、机器损坏险为资产原值乘以费率，供电责任险、公众责任险为保额乘以费率，保额为需要进行分摊，分摊原则为单间隔设备除以输变配总资产原值。公式如下：

（2）运维成本。设备的运维成本指设备投运后，为保证其安全稳定经济的运行，必须对其进行维护，维护过程中所消耗的费用称为运行成本。设备运维成本包括设备能耗费用、日常巡视费用、操作费用、检测费用、维护费用、环保费用。其中，设备能耗费用及环保费用比重较小且颗粒度无法对应单体，故不做统计。

运维成本各成本项均为自营成本，设备某作业类型成本的计算规则是作业次数乘以对应标准作业成本库中作业类型定额，公式如下：

式中，n为作业类型数量；Pi为第i类作业类型数量；Qi为第i类作业对应的标准作业成本库中作业类型定额。

（3）检修成本。检修是指对已投运的变电和线路设施进行的预防性试验、计划检修等活动。检修成本主要包括设备大修费用、例行检修费用、消缺费用和试验费用等。

检修成本中例行检修费用、消缺费用、试验费用各成本项均为自营成本，设备某作业类型成本的计算规则是作业次数乘以对应标准作业成本库中作业类型定额，公式如下：

式中,n为作业类型数量；Pi为第i类作业类型数量；Qi为第i类作业对应的标准作业成本库中作业类型定额。

大修费用为项目化费用，立项时要求挂接大修对象，将项目费用归集到主件大修、附件大修、消防大修。针对同样的作业类型，采用平均的方式分摊到单体设备，公式如下：

式中，n为设备对应的大修项目数量；Ei为第i个大修项目的项目费用；Qi为第i个大修项目的项目挂接的设备数量。

（4）故障处置成本。故障处置成本主要指因故障导致停电或紧急停运，需要立即恢复运行状态而发生的一系列费用，主要包括故障抢修费、故障损失费（停电损失费、社会负面影响、重要用户赔偿等）。

注：目前ERP系统中通过大修项目记录成本，没有专门的抢修项目类型，与大修项目无法区分，所以并入大修费用合并计算。

重要用户赔偿需要按照供用电合同的约定条款支付赔偿金，获取难度过大，本次计算暂不考虑。社会负面影响，由于并未发生实际成本或者实际成本无法合理估计，故暂不归集。

故障损失费用以故障停电时间及损失电量为基础，主要考虑停电导致的售电量损失，公式如下：

式中，T为变压器每年故障对外停电时间；W为的变压器寿命期内平均负荷；J为平均电价，单位需要换算为万元。

（5）退役处置成本。退役处置成主要指设备在寿命周期结束后拆解、回收、废弃物排放等处理成本，包括报废处置费用（拆除人工费、运输费、环保费）以及设备退役残值。报废处置费用因无法精确到单体，通过清理费费率乘以安装费用计入，设备退役残值为设备资产原值的5%，公式如下：

式中，a为设备清理费费率，参考《电力企业资产全寿命周期管理理论、方法及应用》，取值32%；E为设备资产原值；C为设备购置成本；b为残值率，取值5%。

2.2 测算运维检修标准作业成本

针对运维检修阶段成本难以归集至单体资产的问题，引入运维检修标准作业库。将运维检修标准作业库作为运维检修成本分摊归集的基础。首先明确标准作业类型，再明确各项作业如人工、材料和折旧等其他费用相关作业的定额，进而开展人工、材料和折旧等作业定额的测算，建立标准作业成本。通过运维检修作业量与标准作业成本关联，实现运维检修成本归集至单体资产。

2.3 设备经济寿命分析

经济寿命是根据设备全寿命周期成本分析结果，研究使用成本最低的运行年限，在设备使用过程中因充分考虑设备经济寿命，对设备维修、维护、更换有着重要意义，同时也能保证企业投资利润最大化。

根据设备LCC成本结构及发生情况，设备年度总成本包括设备年度投资成本和设备年度使用成本两部分。由于设备的初始投入成本（CI）实际上是设备投运前的一次性投入成本，年度投资成本随着使用年限的增大被摊薄而减小。设备年度使用成本是一个长期的投入过程，涉及不定期的维护和停电损失事件，随着使用年份的增加,设备的生产效率、工作精度将下降，材料、动力消耗增加，导致设备年度使用成本增大。

在整个变化过程中，设备年度总成本是时间的函数，因此可以找到某个时间平衡点，在该时间平衡点上，设备的年度总成本可以达到最小，这个时间平衡点就是设备的经济寿命。

图1 设备经济寿命曲线示意图

2.4 技改大修策略应用

2.4.1 优化思路

本课题以每一台设备全寿命周期成本最优为目标，若单体设备的数据或记录不全，则以同类型设备投入、运行、检修、报废数据为样本，应用最小二乘法拟合LCC曲线，预测LCC发展趋势，测算设备经济寿命，并以年均成本最优作为设备技改、大修的辅助参考因子，对比技改、大修项目的必要性和经济性，为存量资产的技改、大修方案以及项目储备开展经济性评价，给出维修后继续使用或直接更换的建议，确保设备运行维护经济最优，从而确定项目最优执行方式及资金需求，做好项目储备。设备技改大修方案研判思路如图2所示。

图2 设备技改大修方案研判思路

（1）对电网设备进行状态评价，如果评价结果为正常状态，该设备不做进一步评判；如果评价结果为非正常状态（注意、异常、严重），则进行下一步评判：可修复判断。

（2）经可修复判断，缺陷不能通过检修进行修复的设备，给出技术改造的建议；缺陷能通过检修进行修复的设备，则进行下一步评判：经济寿命判断。

（3）经济寿命判断，根据主设备经济寿命和当前设备运行年限之间的关系，判断采取技改或大修方案。当运行年限大于经济寿命时，说明后续年份的年均LCC成本会逐年升高，可考虑选择技改方案；小于经济寿命时，可考虑选择技改方案或大修方案。

（4）针对运行年限小于经济寿命的设备，计算设备技改和大修两种方案的年均LCC成本，当技改方案的年均LCC成本大于大修时选择大修，小于大修时选择技改。

2.4.2 数据收集

以LCC模型为基础，选取220kV主变压器作为测算对象，收集、测算近五年设备初始投入成本、设备检修运维成本、设备退役处置成本等数据。考虑到预测结果的精准度与数据样本量直接相关，需要覆盖所有的使用年限，共选定42台设备。收集PMS设备台账、巡视记录、运行记录、操作票、工作票，ERP资产卡片等信息。

2.4.3 数据处理

数据处理的主要目的是从收集的运检工作记录中获取工作设备和与标准作业成本库对应的作业类型。对数据准备阶段所采集的原始数据进行去除重复数据、去除错误数据等操作。

2.4.4 运维检修成本预测

设备运维检修阶段各项费用存在一定程度的线性关系，考虑当前的数据基础，在测算过程中可能出现因数据不足导致年度成本缺失的情况，需基于发生成本的实际统计进行曲线拟合，并设置科学计算模型对缺失年份进行补全，对未来成本发生趋势进行预测。

在曲线拟合的准确度方面，主要考虑数据样本量和拟合值差，需对比预测曲线函数的观察值与实际值差，拟合曲线的R2越大，值差越小，代表准确度越高。本课题采用抛物线函数y=ax2+bx+c，以42台在运220kV变压器以及收集的近五年大修/应急项目成本、日常运维成本、日常维修成本等数据作为测算对象，进行曲线拟合，并对高年龄段检修成本进行预测，依据成本趋势及历史经验给定相关年份的运维检修成本，如图3所示。

图3 运维检修成本拟合曲线

2.4.5 设备经济寿命测算

基于单体LCC模型和最优经济寿命模型，以42台在运220kV变压器作为统计对象，采用抛物线函数对年度成本总和（LCC）进行再次拟合处理，计算220kV变压器的最优经济寿命，得出模拟值后形成平滑曲线，其年均成本最低点记为最优经济寿命，即220kV变压器的经济寿命为21年，如图4所示。

3 研究成果及应用成效

（1）开展设备全寿命成本（LCC）模型研究，分解LCC模型成本项，明确对应成本数据的获取方式及来源；以LCC模型为基础构建单体设备最优年均成本和最优经济寿命评价模型。

图4 设备经济寿命测算曲线

（2）以资产全寿命周期理论为依据，结合其它兄弟网省的实践经验，引入运维检修标准作业库作为标准作业成本归集与分摊的基础。根据人工、材料、折旧不同成本构成的计算方法及计算口径，结合标准作业定额、影响因子，最终确定所有标准作业的标准作业成本、影响因子及因子系数。共梳理测算220kV主变压器标准作业65项。

（3）基于单体LCC模型和最优经济寿命模型,选取42台220kV变压器，共梳理大修项目、巡视、缺陷、试验、检测、操作等记录34000余项，并根据构建模型完成测算，依据测算结果完成技改大修策略应用的研究工作。