基于全生命周期理论的变电站大修技改项目成本控制研究

罗琳 LUO Lin

（国网重庆市电力公司经济技术研究院，重庆 401120）

0 引言

为了缓解电力供应压力、提升供电可靠性，电网企业对于变电站的投资建设金额逐年增加。在输配电价改革的新形势下，电网企业的建设投资正加速向精益化方向发展，因此如何在保证建设目标的情况下实现变电站大修技改项目的成本优化控制具有重要研究意义。

目前，国内外学者就电网工程项目的大修技改项目的成本控制进行了广泛的研究。郁琰佳等[1-2]对电网大修技改项目全过程管理的重点及成本管理中存在的问题进行了系统分析，并就此构建了适用于电网大修技改项目的全维度技术经济管理模型。郑渠岸等[3]运用全寿命周期成本理论（Life Cycle Cost, LCC）等，对电网大修技改项目的经济性进行计算评估，并就评估结果提出合理的成本管控决策。此外，贺兰菲[4]等基于输配电价改革的新要求，考虑了输配电定价的影响因子及其约束条件，建立了输配电价定价成本监审数学模型，并就此优化提出了电网设备技改大修决策模型。综合来看，相关研究主要集中于电网大修技改项目的成本管理研究以及LCC 理论的直接运用，缺乏针对变电站大修技改项目特点，并采用系统LCC 理论进行成本管控的相关研究。基于上述分析，本文开展基于全过程全寿命周期理论的变电站大修技改项目成本控制研究，以期在输配电价改革等新形势下提升变电站大修技改造价管控水平。

1 变电站大修技改项目成本控制分析流程

根据国际电工委员会的IEC 60300-3-3 标准给出的全寿命周期成本计算分析流程，结合变电站大修技改项目特点，设计提出基于全寿命周期理论的变电站大修技改项目成本控制分析流程，如图1 所示。整个分析流程主要由建立组织环境、计划分析、确定分析方法、计算分析以及完成分析5 个阶段构成。

图1 变电站大修技改项目LCC 成本控制分析流程

①建立组织环境。明确背景信息，分析目标项目的内外部环境及其影响因素，确定备选方案。②计划分析。主要包括确定分析的范围和目标，确定分析任务和工作人员，确定相关约束条件并确定相关财务参数。③确定分析方法。主要包括确定规则、方法，选择或者建立满足分析目标的LCC 模型，确定成本分解结构、确定不确定因素。④计算分析。该阶段主要对各种方案的LCC 成本进行测算分析，包括成本要素估算，收集成本数据、合计各阶段成本、LCC 计算和敏感性分析等。⑤完成分析。在完成LCC 分析后，根据得出的降低成本的选项、成本驱动因素的识别等采取后续行动。

2 变电站大修技改项目全寿命周期成本计算模型

LCC 是一个跨项目生命周期的经济模型，对于变电站大修技改工程来说，其LCC 成本主要由投资成本、运行成本、检修维护成本、故障成本、退役处置成本构成，LCC 构成如图2 所示。

图2 变电站设备LCC 成本构成

LCC 具体计算公式如下：

式中，CI 表示投资成本，CO 表示运行成本，CM 表示检修维护成本，CF 表示故障成本，CD 表示退役处置成本。

2.1 投资成本

变电站设备的投资成本，主要包括设备的购置费、安装调试费、基础设施费以及其他费，计算公式如下：

式中，CIc表示拆除费用，指原变电站设备的拆除费用；CIg表示设备购置费用，指用于购置新的变电站设备涉及的相关费用；CIa表示安装调试费用，指用于新设备安装调试产生的费用；CIj表示基础设施费用，指新设备安装过程中所需的土建基础费用；CIq表示其他费用，指设备投入运行前的验收费用、状态检测费用等。

2.2 运行成本

变电站设备的运行成本，主要包括设备能耗费、日常巡检费以及环保等费用，计算公式如下：

式中，COn表示设备能耗费，由设备本体能耗费用以及辅助设备能耗费用构成，受设备的空载损耗值、年运行小时书以及成本单价等参数影响；COj表示年度日常巡检费用，可根据电力公司的历史数据进行测算。

2.3 检修维护成本

变电站的检修维护成本，即大修成本，主要包括检修费、部件购置费以及其他费用构成，计算公式如下：

式中，CMj表示检修费，指变电站设备周期性预防性试验费用及周期性检修费用；CMg表示变电站设备部件的购置费；CMq表示变电站设备检修维护过程中产生的其他费用。

2.4 故障成本

变电站的故障成本主要由故障检修费和故障损失费两部分构成，具体计算公式如下所示：

式中，CFj表示故障检修费，指当变电站设备发生故障后，对其进行检修恢所产生的费用；CFs表示故障损失费，指当变电站发生故障后，对电网运行造成的损失，包括停电损失费、设备性能及寿命损失费，间接损失费等，受站点设备的风险值和故障率影响。

2.5 退役处置成本

变电站设备的退役处置成本主要由设备退役处置费和设备残值费构成，具体计算公式如下所示：

式中，CDd表示设备退役处置费，CDc指设备在进行退役处理时候产生的人工费、工具费、运输费以及环保费；表示设备残值费，以负数计入公式。CDd和CDc分别与安装调试费及投资成本相关，计算公式如下:

式中，α 表示设备安装调试费比例，λ 表示设备残值率。

考虑设备的不同使用年限，将全寿命周期成本折算为年值进行分析，具体折算公式如下所示：

式中，n 为设备的使用年限，i 为报酬率。

3 案例分析

3.1 案例介绍

A 变电站的500kV2 号主变于2002 年8 月投入运行，容量为750MVA，设计寿命为30 年。目前，该变压器已运行21 年，运行过程中主要问题有绝缘油总烃超注意值、轻瓦斯曾多次误发信、变低套管渗漏油。经过对该变压器的风险评估，拟对其进行更换或者进行大修，对应如下两种方案。

方案1：直接将2 号主变拆除，更换全新三相变压器，设计寿命为30 年，可运行至2053 年。

方案2：对现有2 号主变进行大修，考虑变压器设计寿命以及设备的浴盆曲线，设备在大修后继续运行9 年后更换新的三相变压器，设计寿命为30 年，可运行至2061 年。

现通过LCC 模型对比分析两种方案，确定最为合理的方案。计算假设：①设备的投资成本数据按照2023 年第一季度国家电网工程设备材料信息参考价进行估算；②采用平均年限法计算设备折旧；③不考虑人为因素引起的设备故障；④LCC 成本折算成资金现值；⑤不考虑故障损失费；⑥其他费用为备用设备的分摊成本和残值。相关参数设置如表1 所示。

表1 参数设置

3.2 LCC 分析

根据计算假设以及相关参数设置，使用公式（1）-公式（2），分别计算两种方案对应的各分项成本以及其他费用，具体计算对比结果如表2 所示。

表2 两种方案LCC 成本对比

方案1 由于直接更换全新变压器，使用年限为设计寿命30 年：按照现值折算，投资成本为3916.4 万元；运行成本为300 万；新设备不涉及检修维护，该项成本为0；故障成本只考虑故障检修费用，共计150 万元；退役处理费按比例计算为188.1 万元；其他成本涉及备用设备的成本分摊以及备用设备残值，共计600 万元。方案1 全寿命周期成本现值合计5019.47 万元，折算为年值为404.5 万元。

方案2 先对现有主变进行大修，9 年后进行更换，使用年限为39 年：考虑涨价预备费以及基准收益率，更换设备的投资成本现值为3001.59 万元；运行成本为390 万元；检修维护成本为2500 万元；故障成本只考虑检修费用，共计285万元；退役处理费按比例计算为40.68 万元；其他成本仅设计备用设备残值，共计-120 万元。方案2 全寿命周期成本现值合计6097.27 万元，折算为年值为459.65 万元。

以LCC 年值为经济性评价指标，可以确定方案1 为优选方案。

3.3 敏感性分析

为确保模型计算的可靠性，选取参数设置过程中具有不确定性的3 项因素（涨价预备费、投资成本、大修费用）进行敏感性分析，以确定敏感性因素变化对于两种方案LCC 年值变化的影响。3 项因素分别采用涨价预备费率、设备及建安费准确率、大修费用准确率进行变化调节，具体敏感性分析结果如表3 所示。

表3 敏感性分析表

由表3 可知，当存在以下情况是，方案2 的LCC 值将小于方案1 的LCC 值：①涨价预备费率从4%降到0.87%以下时；②当设备及建安费准确率从100%增长到160.91%以上，即更新设备的实际投资成本高于估算成本60.91%时；③当大修费用准确率从100%降到70.74%时，即大修费用降到1768.5 万元时。

首先，根据近期公布数据情况可知，平均物价上涨指数约为4%，与敏感性因素临界值0.87%相差较大，因此该因素对于方案选择影响不大。其次，在项目可研设计阶段，应控制设备投资，实际投资值较估计值增加量控制在60.9%以内时，即可保证方案1 的有效性。最后，大修费用是影响本次方案选择的一大重要因素，若大修费用降到1768.5 万元以下时，方案2 要优于方案1，因此需提前与大修厂家确定费用情况才可确定方案选择。

综上分析，在保证大修费用以及投资估算准确的情况下，方案1 较方案2 为优选方案。

4 结语

在调整输配电价的新形势下，需要变电站大修技改项目向着控成本、提质效的方向发展。本文提出了基于全过程全寿命周期理论的变电站大修技改项目成本控制方法。首先，系统提出了变电站大修技改项目成本控制分析流程。然后，提出了变电站大修技改项目全寿命周期成本测算模型。最后，以A 变电站的500kV 2 号主变为例，对更换变压器、大修两种方案进行了测算分析以及敏感性分析，验证了所提模型方法的有效性。

本文所提的基于全过程全寿命周期理论的变电站大修技改项目成本控制方法，可为项目管理、造价管理人员在变电站大修技改项目前期阶段提供有效的决策工具，可有效控制项目成本，提升此类项目的精益化管理水平，助力电网企业高质量发展。