變電站運營期成本分析

[摘要]變電站運營成本是變電站全生命周期成本控制的重要環節，本文首先將全生命周期成本劃分為5個階段，然后針對運營成本，將其細分為折舊費和無形資產攤銷、維護及修理費用、財務費用和中斷電損失成本四部分，并列出相應的計算公式;最后根據各自的成本公式分析其中的可控因素，得出使運營成本降低的方法和措施。

[關建詞] 變電站 運營期成本 全生命周期

一、引言

伴隨著我國電力事業的飛速發展，與電力事業關系密切電力工程成本管理改革也在不斷的深化研究中。電力工程成本從價格管理上理解，就是指為建成一項工程，預計或實際在土地市場、設備市場、技術勞務市場以及承包市場等交易活動中形成的建筑安裝工程的價格和建設工程總成本。在傳統的電力工程成本研究中，一般只著重考慮建設成本，缺乏對未來運營和維護成本的重視。在當前電力建設速度快、項目投運周期短的情況下，這種模式會產生許多不良后果。從長遠的觀點來看，工程未來的運行和維護成本要遠遠大于它的建設成本，因此我們不僅要考慮建設成本而且還要考慮未來的運營和維護成本。

從全生命周期管理的角度來說，電力工程可以分為5個階段:決策階段、設計階段、施工階段、竣工階段和運營維護階段。雖然目前人們對全生命周期管理的認識正在逐步加深，但分析范圍大都局限在初始化建設成本的計算上，而作為影響全生命周期成本的重要因素的運營期，卻未被考慮到其中，這是難以準確反映全生命周期的工程成本的。另外，對于影響重大的運營期成本，人們也僅關注到維修費用，忽略了其他成本費用，而關于維修費用的詳細說明分析也有欠缺。

因此，本文將針對變電站的運營期各項成本組成部分進行詳細闡述，說明控制運營期的各項成本對全生命周期管理的重要性，并為變電站全生命周期成本控制提出有效建議。

二、變電站工程運營期成本構成

1. 變電站工程全生命周期成本劃分

全生命周期成本控制管理是一種實現工程項目全生命周期，包括建設期、運營期和拆除期等階段總成本最小化的方法。它綜合考慮工程項目的建造成本和運營成本，在確保質量及滿足使用功能的前提下，實現降低項目全生命周期成本的目標。

生命周期成本包括初始化成本和未來成本。初始化成本是在設施獲得之前將要發生的成本及建設成本，也就是我國所說的工程造價，包括資本投資成本，購買和安裝成本。未來成本是指從設施開始運營到設施被拆除這一期間所發生的成本，包括運行成本，維護和修理成本，剩余值(任何轉售、搶救或處置成本)。①運行成本是年度成本，是去掉維護和修理成本的成本，包括在設施運行過程中的成本，在這里我們考慮設備和房屋的折舊費和土地攤銷費，投資的貸款利息，中斷電造成的損失成本。②維護和修理成本分為維護和修理成本，維護成本是設施維護有關的時間進度計劃成本，可以是每年發生的，即可以視為年度成本，或者頻率已知，本文計算過程將日常維護成本視為年度成本。修理成本是為曾預料到的支出，是為了延長建筑物的生命而不是替換它所必需的，但其時間和頻率都是不可預見的。為了計算簡化，我們可以將修理成本分攤到年度維護成本中。③剩余值也稱殘值，是一個建筑物或建筑物系統在生命周期成本研究周期末的純價值。電力工程全生命周期成本按時間分類可分為初始化成本和未來成本。初始化成本包括設計成本和建設成本，未來成本包括運行成本，維護成本，修理成本，殘值處理成本等。如圖1所示:

2. 變電站工程運營成本構成分析

在未來成本中，包括了運營期的成本和最后報廢時的殘值及處理成本，運營期的成本占據了未來成本的大部分，因此正確的計算和分析運營期的成本是控制未來成本的關鍵。經大量文獻整理和對變電站的實際考察，本文將運營期成本劃分為四個部分:折舊費和無形資產攤銷、維護及修理費用、財務費用和中斷電損失成本。

(1)折舊費及無形資產攤銷

折舊費包括了變電站主要設備和線路的折舊費，無形資產攤銷主要指土地的攤銷費:

變電站主要設備折舊費和土地攤銷費用，計算見公式1:

(1)

其中: 為變電站設備的投資額; 為殘值率; n為使用年限;線路折舊費，見公式2: (2)

其中: 為單位長度線路的投資單價;

為變電站i到負荷點j之間的線路長度;

為線路投資的年折舊系數，計算見公式3:

(3)

其中: 為貼現率;

為線路的使用年限;

J為由變電站i供電的負荷節點集合

(2)維護及修理費用

維護及修理費用包括了變電站的年度維護費用和線路的維護費用，計算見公式4:

(4)

其中: 為變電站設備的投資額;

為投資收益率;

P為年維護費率;

N為評估年限(即壽命周期)

為線路網損折算系數;

從變電站i到負荷點j的線路連通或斷開的標志， =0為斷開， =1為連通;

為第j點的負荷(有功功率);

為變電站i到負荷點j之間的線路長度;

(3)財務費用

財務費用主要指在投資期貸款費用的利息成本，計算見公式5

(5)

為變電站設備的投資額;

為貸款利率;

(4)中斷電成本費用

高新技術發展，將出現更多對電壓敏感工業。目前，用戶對中斷供電的抱怨還在逐年增加。供電中斷使電力企業減少供電量和售電收入，對用戶造成一定的經濟損失。因此，在電力系統規劃和運行中，電力企業把變電站故障(事故)引起中斷供電損失作為自己的成本是符合實際的，能較好地與供電可靠性聯系起來，盡管相關用戶停電損失還不用補償。年中斷供電損失成本可用公式6進行估算。

(6)

其中: 為j設備年平均故障率;

為j設備年故障中斷供電時間;

為j設備故障中斷供電功率;

為j設備故障平均修復成本;

為設備平均修復時間;

a，b分別為相關用戶平均中斷供電功率和電量的價值，它隨用戶的性質、用戶所在地區的不同而變化。

三、變電站運營期成本控制因素

變電站運營期的成本構成分為變電站主要設備和線路的折舊費、土地的攤銷費、變電站的年度維護費用和線路的維護費用，投資期貸款費用的利息成本，故障引起中斷供電損失成本等四個部分。由于投資期貸款費用的利息成本與當期的利率相關，而利率是國家宏觀調控的，不是我們所能控制的，因此這一個因素不在我們的可控范圍內。其他三個部分的費用與設備的使用年限、年平均故障率、設備平均修復時間等因素有很大關系，只要我們控制好這三個因素就能控制好變電站的運營成本，并使總成本降低。

1. 做好設計期設計以降低運營期成本。一旦設計階段成本失控，就必將給施工和后期運營階段的成本控制帶來很大的負面影響。設計費往往只相當于變電站建設工程總成本的3%以下，但正是這少于3 %的費用卻對工程成本的影響度占到75 %以上。由此可見，設計質量對整個工程建設的效益是至關重要的，設計階段的成本控制對提高設計質量，促進施工質量的提高，降低運營費用，從而降低工程成本也是大有益處的。設計階段控制成本是必須而又行之有效的。由于設計階段建設項目還沒有開始施工，調整和改動都比較容易，而施工階段改起來就麻煩多了。以往受計劃經濟的影響，業主普遍忽視工程建設項目設計階段的成本控制，而把控制工程成本的主要精力放在施工階段，即審核施工圖預算、合理結算工程價款。要有效地控制工程成本，就要堅決地把控制重點轉到設計這個關鍵階段上來，在設計階段就規劃好工程項目整個生命周期的成本費用，以項目全生命周期成本最低為目標，而不再是單純追求施工期的成本最低。

2. 采用可靠性高的接線方式和設備以降低后期的運營成本。變電站運營期的成本和線路接線以及隔離開關和斷路器等裝置的數量有關，如果在接線時采用靈活，可靠性高的緊湊型接線，這樣就能降低后期的運營成本。主接線方式的確定主要由變電站在電力系統的功能、地位、容量、電壓等級等因素所決定，其中包含了可靠性要求。主接線方式和主要設備選擇不同，其壽命周期成本有較大差別。從過去常規變電站來看，雙母線似乎比單母線有更好的可用率。但是通過可靠性分析，不難看出:如果改進變電站相關單元可靠性，雙母線對可用率的提高就不再明顯了，而單母線分段經濟性有著明顯優越性。

3.做好運營期間設備運行維護費用的控制。在初期建設的時候，選擇質量好的設備，將來的維護費率低的話，就能降低整個變電站的運行維護費用，如果在建設時期，只考慮建設期的單一成本，購買了可靠性差的設備，雖然降低了建設期的投入，但是很可能由于設備的可靠性差，從而造成以后的運行過程中故障次數的增加，從而增加了運行維護費率，而運行期占據了全生命周期成本的大部分時間，運行期的費用高就會導致整個全生命周期成本的大幅度增加，因此在建設期把握住設備的質量，購買可靠性高的設備是降低運行費用的關鍵。

4. 降低運營期變電站的設備年平均故障率。在運營期的成本費用中，有很大一部分和中斷電的損失成本有關，如果能提高線路的可靠性，降低設備年平均故障率、設備年故障中斷供電時間、設備故障平均修復成本，這樣就能夠降低中斷電的損失成本，從而降低運營期的成本。而要提高線路和設備的可靠性，也是在設計階段和選擇設備階段的關鍵，由此可見，施工前的設計階段是影響到施工及運營期的重要階段

總之，運營期的折舊費用和日常的維護費用中，很大一部分和隔離開關以及斷路器有段，隔離開關在戶外式變電站的布置中占據很大空間，其維修工作和成本約占整個變電站25%。誤操作隔離開關引起變電站乃至系統故障時有發生。因此，近年來對能否省掉或部分省掉隔離開關的結線方案和新技術的研究引起了廣泛重視。KEMA公司等單位對基本戶外式變電站進行了研究，研究結果顯示:對于無隔離開關、雙斷路器、雙母線的變電站，全生命周期成本只為常規變電站85%，占地面積可減少30%，省掉隔離開關對變電站可靠性僅有很輕微的影響[7]。研究認為:今后變電站主結線方案要用單母線斷路器分段、新型的一個半斷路器接線或多角型布置。曾慶禹認為[7]:現代型變電站，由于減少變電站的元件，簡化結構、布置緊湊，與常規變電站相比，其可靠性將更高;由于計劃強迫停運率比較小，其可用率將更高，操作和監視更容易;采用上述簡化和其他一些簡化技術措施，對戶外空氣絕緣變電站來說，一次投資成本可降低大約20%，而減少了相應的隔離開關和斷路器等設備，也可以減少后期的運營費用。對戶外常規變電站，斷路器的維修約占整個變電站維修費50%，隔離開關約占25%，其他維修，包括母線、絕緣子等維修費約25%。改善維修、提高設備可用率有2方面:一方面是開發少維護或免維修設備;另一方面是將設備定時維修轉到基于狀態預測維修和以可靠性為中心的維修。今后變電站維修將采用先進的傳感器連續監視設備狀態，診斷設備可能引發的故障，并按設備狀態確定維修必要性，提高變電站可用率和可靠性。

四、結論

1. 運營期的成本是變電站全生命周期成本的重要組成部分

變電站運營期的成本主要由4部分構成，分別是設備和線路的折舊費以及無形資產攤銷，日常維護及修理費用，財務費用和中斷電損失成本。

2. 控制好運營期的成本是降低變電站全生命周期成本的關鍵。控制好運營期的成本，主要需要控制好以下三個因素:變電站主要設備和線路的折舊費、土地的攤銷費、變電站的年度維護費用和線路的維護費用。

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