輸電線(xiàn)路全壽命周期成本設(shè)計(jì)

郭峰，文凱，李廣福

（福建省電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院，福州市，350003）

0 引言

全壽命周期成本（life cycle costs，LCC）管理，是指從設(shè)備、項(xiàng)目的長(zhǎng)期經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，全面考慮設(shè)備、項(xiàng)目或系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、制造、購(gòu)置、安裝、運(yùn)行、維修、改造、更新，直至報(bào)廢的全過(guò)程，即從整個(gè)項(xiàng)目生命周期出發(fā)進(jìn)行考慮，側(cè)重于從項(xiàng)目決策、設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行維護(hù)等各階段全部造價(jià)的確定與控制，使LCC最小的一種管理理念和方法[1-2]。LCC管理核心內(nèi)容是對(duì)設(shè)備、項(xiàng)目或系統(tǒng)的LCC進(jìn)行分析，并進(jìn)行決策[3]。

LCC最早起源于瑞典的鐵路系統(tǒng)（1904年）[4]，在1947年美國(guó)創(chuàng)立的價(jià)值分析法才將LCC的概念用于技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析[5]。1987年LCC技術(shù)傳入我國(guó)，并建立了LCC委員會(huì)。

隨著我國(guó)對(duì)LCC工作的不斷重視，LCC也漸漸地應(yīng)用到了中國(guó)的電力系統(tǒng)當(dāng)中。國(guó)家電網(wǎng)公司提出了“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”，以及“建設(shè)工程全壽命周期管理”的先進(jìn)理念。上海市電力系統(tǒng)舉辦LCC學(xué)習(xí)培訓(xùn)班，開(kāi)展了泰和站GIS裝備LCC模型與計(jì)算[6]。采用LCC分析方法優(yōu)化輸電線(xiàn)路的投資和運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用，具有重大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。這是對(duì)以前我國(guó)電力行業(yè)普遍采用的全過(guò)程工程造價(jià)管理流程（只把從工程項(xiàng)目開(kāi)始到竣工決算完成為止的過(guò)程納入造價(jià)管理[7]）的重大改革，避免了工程項(xiàng)目的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)與維護(hù)相割裂的局面，將形成一個(gè)閉環(huán)的成本控制過(guò)程。

1 輸電線(xiàn)路LCC的計(jì)算方法

1.1 費(fèi)用現(xiàn)值比較法

費(fèi)用現(xiàn)值（CP）比較法實(shí)際上是凈現(xiàn)值法的1個(gè)特例。凈現(xiàn)值是指把項(xiàng)目計(jì)算期內(nèi)各年的凈現(xiàn)金流量，按照1個(gè)指定的折現(xiàn)率折算到建設(shè)初期（即項(xiàng)目計(jì)算期第1年年初）的現(xiàn)值之和。費(fèi)用現(xiàn)值的含義是指利用此方法計(jì)算出的凈現(xiàn)值只包括費(fèi)用（即支出）部分（各方案收益視為相同）。對(duì)各備選方案的CP進(jìn)行對(duì)比，以CP較低的方案為最佳。其計(jì)算表達(dá)式為

式中：Cp為費(fèi)用現(xiàn)值；F為終值，其含義是指初期投入或產(chǎn)出的資金轉(zhuǎn)換為計(jì)算期末的期終值，即期末本利和的價(jià)值；t為計(jì)息次數(shù)，即壽命期；P為現(xiàn)值，表示建設(shè)初期的投資額或折算到建設(shè)初期的金額；Ct為壽命期（包括建設(shè)期及運(yùn)行期）內(nèi)各年度的費(fèi)用支出；ic為折現(xiàn)率[8]。

1.2 年費(fèi)用比較法

年費(fèi)用比較法是指通過(guò)資金時(shí)間價(jià)值的計(jì)算，將項(xiàng)目的凈現(xiàn)值換算為項(xiàng)目計(jì)算期內(nèi)各備選方案各年的等額年費(fèi)用Ca，并進(jìn)行比較，以年費(fèi)用較低的方案為最佳方案的一種方法。其表達(dá)式[8]為

2 輸電線(xiàn)路LCC的組成

（1）一次投資成本（investment costs，IC）。IC指在輸電線(xiàn)路正式投入運(yùn)行以前，所付出的一次性成本，包括：導(dǎo)線(xiàn)、地線(xiàn)、絕緣子、桿塔、基礎(chǔ)、房屋拆遷、工廠、采石場(chǎng)、各種企業(yè)等補(bǔ)償成本、林木砍伐成本、人工費(fèi)和運(yùn)輸成本以及其他輔助設(shè)備成本等。

（2）運(yùn)行成本（operation costs，OC）。OC指輸電線(xiàn)路運(yùn)行期間所花費(fèi)的一切費(fèi)用的總和，包括：能耗費(fèi)、人工費(fèi)、環(huán)境費(fèi)用、維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)以及其他費(fèi)用。

（3）故障引起的中斷供電損失成本（failure costs，F(xiàn)C）。FC指在故障發(fā)生后中斷供電造成的損失。

（4）工期變化引起的時(shí)間成本（time costs，TC）。一般方案LCC分析中對(duì)TC作簡(jiǎn)化處理，認(rèn)為各比選方案的TC相同，即TC不影響最終的比選結(jié)果，故在LCC分析中將其省略，但在實(shí)際LCC成本中應(yīng)該計(jì)及TC費(fèi)用。

（5）報(bào)廢成本（discard costs，DC）。DC指工程壽命周期結(jié)束后，清理、銷(xiāo)毀該工程所需支付的費(fèi)用。部分設(shè)備還具有殘值，可以沖銷(xiāo)有關(guān)的費(fèi)用，這種報(bào)廢成本應(yīng)為負(fù)值。

因此輸電線(xiàn)路壽命周期成本為：

由于成本發(fā)生在不同的年份，式（3）中的費(fèi)用都需要用費(fèi)用現(xiàn)值或年費(fèi)用法折算后才能比較。

3 輸電線(xiàn)路LCC計(jì)算步驟

從輸電線(xiàn)路LCC組成看，LCC的計(jì)算方法需大量詳細(xì)、真實(shí)、可靠的數(shù)據(jù)支持，為此必須掌握有關(guān)設(shè)備、維護(hù)、檢修等費(fèi)用的歷史數(shù)據(jù)。由于輸電線(xiàn)路LCC研究還處于起步、探討階段，相關(guān)數(shù)據(jù)的收集、整理有待生產(chǎn)、管理中總結(jié)、深化和完善。

在缺乏部分?jǐn)?shù)據(jù)的現(xiàn)狀下，輸電線(xiàn)路LCC的計(jì)算可作以下的簡(jiǎn)化處理：允許不考慮共同擁有的費(fèi)用。盡管LCC是產(chǎn)品一生費(fèi)用的總和，但LCC技術(shù)的目標(biāo)并不是全面、完整、準(zhǔn)確地計(jì)算費(fèi)用，而是通過(guò)計(jì)算各方案間LCC的差別，為選擇最佳方案提供決策依據(jù)，即LCC技術(shù)更重要的作用是方案優(yōu)選。借用LCC技術(shù)對(duì)“已支費(fèi)用”的解釋?zhuān)ㄟ^(guò)不考慮“各方案所共同擁有的費(fèi)用”來(lái)簡(jiǎn)化優(yōu)選的過(guò)程。

輸電線(xiàn)路方案的全壽命周期評(píng)估的步驟如下：

（1）收資，確定待選的可行性方案。

（2）導(dǎo)、地線(xiàn)LCC估算比較，選擇導(dǎo)、地線(xiàn)型號(hào)。

（3）絕緣子LCC估算比較，選擇絕緣子及組裝型式方案。

（4）桿塔、基礎(chǔ)LCC估算比較，選擇桿塔、基礎(chǔ)方案型式。

（5）路徑方案LCC估算比較，選擇路徑方案。

……

（N）工程的總體評(píng)價(jià)。

4 工程設(shè)計(jì)方案的LCC計(jì)算分析

4.1 計(jì)算條件

以某500 kV交流輸電線(xiàn)路工程為例，具體進(jìn)行輸電線(xiàn)路各設(shè)計(jì)方案的LCC計(jì)算分析。本工程為500 kV雙回交流輸電線(xiàn)路，線(xiàn)路長(zhǎng)約115 km，基本風(fēng)速Vmax=28.5m/s，覆冰厚度C=10mm。全線(xiàn)海拔高程150～600m，導(dǎo)線(xiàn)采用4×400mm2，分裂間距450mm。本工程在設(shè)計(jì)方案LCC計(jì)算分析時(shí)，參考了當(dāng)?shù)剡\(yùn)行線(xiàn)路的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，輸電線(xiàn)路主要部件（鐵塔、基礎(chǔ)、絕緣子、導(dǎo)線(xiàn)、金具等）經(jīng)濟(jì)壽命的經(jīng)驗(yàn)數(shù)值如表1所示。如無(wú)特殊說(shuō)明，計(jì)算中線(xiàn)路主要部件均采用如上壽命期。本工程的壽命期按40年考慮。

表1 經(jīng)濟(jì)壽命期Tab.1 Economic life period a

4.2 導(dǎo)線(xiàn)LCC計(jì)算分析

導(dǎo)線(xiàn)的選擇[9-10]是線(xiàn)路設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在高壓輸電線(xiàn)路中，由于采用分裂導(dǎo)線(xiàn)，使得導(dǎo)線(xiàn)的投資在整個(gè)線(xiàn)路建設(shè)中的本體中占有約30％的比例，因此，合理的導(dǎo)線(xiàn)選型可以減少工程造價(jià)。

4.2.1 導(dǎo)線(xiàn)LCC計(jì)算

經(jīng)過(guò)電氣和機(jī)械性能的校驗(yàn)，得到滿(mǎn)足本工程設(shè)計(jì)條件的導(dǎo)線(xiàn)型號(hào)有3種：LGJ-400/35鋼芯鋁絞線(xiàn)、JL/LB20A-400/35鋼芯鋁包鋼絞線(xiàn)、ACSS-400/50節(jié)能軟鋁導(dǎo)線(xiàn)，導(dǎo)線(xiàn)參數(shù)如表2所示。

導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)行參數(shù)[11-14]如表3所示，單位電暈損耗值按雙回路逆相序排列計(jì)算，單位電阻損耗的計(jì)算條件為：環(huán)溫20℃，功率因數(shù)0.95，線(xiàn)路最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)6 500 h，對(duì)應(yīng)損耗小時(shí)數(shù)為5 000 h。3種導(dǎo)線(xiàn)在不同輸送功率下的LCC以及各導(dǎo)線(xiàn)的LCC差值列于表4中（以ACSS-400/50為比較基準(zhǔn)）。

表2 備選導(dǎo)線(xiàn)參數(shù)Tab.2 Alternative wire parameters

表3 備選導(dǎo)線(xiàn)運(yùn)行參數(shù)Tab.3 Alternative wire operating parameters

表4 LCC年費(fèi)用比較Tab.4 Comparison of annual LCC 萬(wàn)元//（km·a）

以上計(jì)算中考慮各種導(dǎo)線(xiàn)的故障費(fèi)用基本相同，對(duì)各種導(dǎo)線(xiàn)的LCC費(fèi)用比較不起關(guān)鍵作用，故全部設(shè)為零值。各種導(dǎo)線(xiàn)的環(huán)境效益也未列入上述計(jì)算。

4.2.2 導(dǎo)線(xiàn)LCC分析

（1）隨著輸送容量的增加，各種導(dǎo)線(xiàn)的運(yùn)行費(fèi)用明顯增加，各種導(dǎo)線(xiàn)的LCC費(fèi)用也明顯增加。

（2）導(dǎo)線(xiàn)的LCC成本中運(yùn)行費(fèi)用占很大比例，約為90％，而一次投資成本和回收成本所占的比例都很小，這說(shuō)明在導(dǎo)線(xiàn)的選型中不能將一次投資成本作為主要選型依據(jù)，而應(yīng)該將運(yùn)行成本作為導(dǎo)線(xiàn)選型的關(guān)鍵。

（3）導(dǎo)線(xiàn)ACSS-400/50的LCC成本最低，以輸送功率2×1 150MW時(shí)為例，導(dǎo)線(xiàn)ACSS-400/50的LCC成本僅為66.32萬(wàn)元/（km·a），而導(dǎo)線(xiàn)4×LGJ-400/35、4×JL/LB20A-400/35的LCC成本比導(dǎo)線(xiàn)ACSS-400/50分別高出3.44、2.27萬(wàn)元/（km·a）。在導(dǎo)線(xiàn)經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)，ACSS-400/50導(dǎo)線(xiàn)比LGJ-400/35導(dǎo)線(xiàn)的LCC成本節(jié)省1.180 8億元。

軟鋁導(dǎo)線(xiàn)在國(guó)內(nèi)已有110～500 kV線(xiàn)路工程應(yīng)用的實(shí)例，目前價(jià)格約為同規(guī)格普通鋼芯鋁絞線(xiàn)的1.4倍，隨著推廣應(yīng)用，價(jià)格必將逐步降低，其LCC成本節(jié)省更加顯著。

4.3 絕緣子LCC計(jì)算分析

與絕緣子選型關(guān)系最密切的是污閃事故率及跳閘率。從瓷、玻璃及復(fù)合絕緣子的電氣性能及事故類(lèi)型來(lái)看，當(dāng)3種材質(zhì)的絕緣子串長(zhǎng)度相等（或基本相等）時(shí)，三者的雷害及鳥(niǎo)害事故并無(wú)明顯差異，但三者發(fā)生污閃事故和影響的程度卻有顯著不同。

4.3.1 絕緣子LCC計(jì)算

故障停電損失費(fèi)：瓷或玻璃絕緣子故障率按GB/T 16434—1996《高壓架空線(xiàn)路和發(fā)電廠、變電所環(huán)境污區(qū)分級(jí)及外絕緣選擇標(biāo)準(zhǔn)》附錄B推薦的500 kV線(xiàn)路污閃事故率0.021 7次/（100 km·a）考慮，停電時(shí)間按10 h計(jì)，電力損失按1 100MW計(jì)，電價(jià)按0.5元/（kW·h）計(jì)。計(jì)劃內(nèi)清掃、檢測(cè)不計(jì)停電損失費(fèi)。

清掃、檢測(cè)費(fèi)：瓷絕緣子清掃、檢測(cè)費(fèi)按2萬(wàn)元/（100 km·a）計(jì)，更換零值瓷絕緣子按2萬(wàn)元/（100 km·a）計(jì)，玻璃絕緣子清掃費(fèi)按2 000元/（100 km·a）計(jì)，更換自爆玻璃絕緣子按1.5萬(wàn)元/（100 km·a）計(jì)，復(fù)合絕緣子在運(yùn)行期內(nèi)不需清掃、檢測(cè)，故無(wú)清掃、檢測(cè)費(fèi)。

本工程的污區(qū)劃分如表5所示。

表5 污區(qū)劃分Tab.5 Pollution classifica ation

（1）II級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子LCC比較。由表5可知本工程II級(jí)污穢區(qū)直線(xiàn)塔共171基，以下計(jì)算中玻璃絕緣子采用單聯(lián)31片160 kN級(jí)FC160P/155耐污型；瓷絕緣子采用單聯(lián)31片160 kN級(jí)XWP3-160雙傘型；復(fù)合絕緣子采用單聯(lián)210 kN級(jí)FXBW 1-500/ 210型復(fù)合絕緣子。II級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子的LCC比較如表6所示。

（2）III級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子LCC比較。由表5可知本工程III級(jí)污穢區(qū)直線(xiàn)塔共56基，以下計(jì)算中玻璃絕緣子采用單聯(lián)36片160 kN級(jí)FC160P/155耐污型；瓷絕緣子采用單聯(lián)30片160 kN級(jí)XSP2-160三傘型；復(fù)合絕緣子采用單聯(lián)210 kN級(jí)FXBW 4-500/ 210型復(fù)合絕緣子。III級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子的LCC比較如表7。

（3）雙回路耐張塔的不同污區(qū)耐張絕緣子LCC費(fèi)用比較如表8所示。由表5可知本工程II級(jí)污穢區(qū)耐張塔共12基，III級(jí)污穢區(qū)耐張塔共13基。

考慮耐張絕緣子張力偏大，可能加速?gòu)?fù)合絕緣子芯棒老化，同時(shí)結(jié)合目前國(guó)內(nèi)500 kV耐張絕緣子的實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，均采用玻璃絕緣子和瓷絕緣子，而不傾向于復(fù)合絕緣子，所以比選方案中沒(méi)有將復(fù)合絕緣子列入比選。II級(jí)污穢區(qū)玻璃絕緣子采用雙聯(lián)28片F(xiàn)C300/195普通型，瓷絕緣子采用雙聯(lián)28片XP-300普通型；III級(jí)污穢區(qū)玻璃絕緣子采用雙聯(lián)28片F(xiàn)C300P/195耐污型，瓷絕緣子采用雙聯(lián)30片XP-300普通型。

表6 Ⅱ級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子的LCC比較Tab.6 LCC comparison of insulator string in II polluted area 萬(wàn)元/a

表7 Ⅲ級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子的LCC比較Tab.7 LCC comparison of insulator string in III polluted area萬(wàn)元/a

表8 耐張絕緣子LCC比較Tab.8 LCC comparison of strain insulator 萬(wàn)元/a

4.3.2 絕緣子LCC分析

（1）由表6可以看出，本工程II級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子LCC中，瓷絕緣子僅為59.15萬(wàn)元/a，而復(fù)合絕緣子和玻璃絕緣子的LCC分別比瓷絕緣子高出14.24、64.08萬(wàn)元/a。在本工程壽命期內(nèi)，II級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子采用瓷絕緣子將比復(fù)合絕緣子和玻璃絕緣子分別節(jié)省569.6、2 563.2萬(wàn)元。故本工程II級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子推薦采用瓷絕緣子。

（2）由表7可以看出，本工程III級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子LCC成本中，復(fù)合絕緣子僅為21.84萬(wàn)元/a，而瓷絕緣子和玻璃絕緣子的LCC分別比復(fù)合絕緣子高出3.38、25.95萬(wàn)元/a。在本工程壽命期內(nèi)，III級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子采用復(fù)合絕緣子將比采用瓷絕緣子和玻璃絕緣子分別節(jié)省135.2、1 038萬(wàn)元。故本工程III級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子推薦采用復(fù)合絕緣子。

（3）由表8可以看出，本工程II、III級(jí)污穢區(qū)耐張絕緣子LCC成本中，瓷絕緣子僅為22.27、26.21萬(wàn)元/a，而玻璃絕緣子的LCC比瓷絕緣子分別高出19.77、22.48萬(wàn)元/a。在本工程壽命期內(nèi)，II、III級(jí)污穢區(qū)耐張絕緣子采用瓷絕緣子將比采用玻璃絕緣子分別節(jié)省790.8、899.2萬(wàn)元。故本工程II、III級(jí)污穢區(qū)耐張絕緣子推薦采用瓷絕緣子。

4.4 直線(xiàn)塔LCC計(jì)算分析

在覆冰地區(qū)，目前國(guó)內(nèi)雙回路直線(xiàn)塔大致有2種常見(jiàn)型式：I-I-I鼓型塔，V-V-V鼓型塔。根據(jù)本工程氣象條件和規(guī)程規(guī)定的覆冰條件下導(dǎo)地線(xiàn)布置特點(diǎn)，新設(shè)計(jì)了V-I-V鼓型塔和I-V-I腰型塔。不同桿塔型式導(dǎo)致了絕緣子串組裝型式的不同，而不同絕緣子串組裝型式不但在風(fēng)偏搖擺、緣子串受壓、電壓分布、均壓屏蔽、故障概率、運(yùn)行維護(hù)等方面存在一定的差異，還會(huì)直接在鐵塔塔頭布置、走廊寬度、線(xiàn)路拆遷、林木砍伐、土地占用、企業(yè)補(bǔ)償范圍等方面產(chǎn)生不同的影響，因而直接影響到工程本體造價(jià)。

4.4.1 直線(xiàn)塔LCC計(jì)算

4種雙回路直線(xiàn)塔相關(guān)計(jì)算指標(biāo)如表9所示。表9中的參數(shù)中桿塔單基質(zhì)量取各系列塔型中的II型塔參數(shù)（繪圖質(zhì)量），走廊寬度按相應(yīng)塔型強(qiáng)制拆遷范圍考慮，即邊線(xiàn)寬加上5m，塔材均采用Q345鍍鋅鋼作為主材。采用II級(jí)污穢區(qū)絕緣子相關(guān)配置，桿塔數(shù)量取2.2基/km，走廊補(bǔ)償成本按150元/m2計(jì)。4種雙回路直線(xiàn)塔的LCC計(jì)算結(jié)果如表10所示。絕緣子運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用按表6中II級(jí)污穢區(qū)懸垂絕緣子中瓷絕緣子的費(fèi)用總值折合成相應(yīng)每公里費(fèi)用值。由于絕緣子采用相同型號(hào)，其污閃事故率大致相同（即0.16）。上述直線(xiàn)桿塔型式的走廊補(bǔ)償成本均按表9的走廊寬度計(jì)算相應(yīng)費(fèi)用（折成年值）。

表9 塔型相關(guān)參數(shù)Tab.9 Tower type parameters

表10 桿塔型式的LCC比較Tab.10 LCC comparison of tower type萬(wàn)元//（km·a）

4.4.2 直線(xiàn)塔LCC分析

（1）由表10可以看出，雙回路直線(xiàn)塔采用I-V-I腰型塔時(shí)LCC年費(fèi)用僅為38.95萬(wàn)元/（km·a），而I-I-I鼓形塔、V-V-V鼓形塔、V-I-V鼓形塔的LCC比I-V-I腰型塔的LCC年費(fèi)用分別高出3.8、1.79、1.53萬(wàn)元/（km·a）。在桿塔經(jīng)濟(jì)壽命期內(nèi)，采用I-V-I腰型塔比采用I-I-I鼓形塔、V-V-V鼓形塔、V-I-V鼓形塔分別節(jié)省2.173 9、1.024、0.875 3億元。故本工程雙回路直線(xiàn)塔推薦采用I-V-I腰型塔，相應(yīng)的絕緣子串組合型式為I-V-I組裝型式。

（2）LCC年費(fèi)用計(jì)算過(guò)程中，走廊補(bǔ)償成本充分結(jié)合相似線(xiàn)路的補(bǔ)償成本，同時(shí)詳細(xì)考慮了工程沿線(xiàn)的補(bǔ)償項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)，但由于涉及補(bǔ)償和青賠部分的不確定性，其LCC補(bǔ)償費(fèi)用應(yīng)該略有出入。

（3）對(duì)比4種塔型的LCC年費(fèi)用組成可以看出，各種塔型的LCC費(fèi)用中走廊補(bǔ)償成本都占較大比例，桿塔費(fèi)用也占一定的比例。

4.5 基礎(chǔ)LCC計(jì)算分析

基礎(chǔ)作為輸電線(xiàn)路的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的優(yōu)劣直接影響整個(gè)線(xiàn)路工程的造價(jià)、工期和勞動(dòng)消耗量。選擇合理的桿塔基礎(chǔ)型式，優(yōu)化桿塔基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，不僅可以降低工程投資，而且對(duì)環(huán)境保護(hù)和水土保持有很大好處，對(duì)今后的安全運(yùn)行及維護(hù)也是至關(guān)重要的。基礎(chǔ)的一次投資成本包括混凝土、鋼材、土石方費(fèi)用等本體造價(jià)以及基礎(chǔ)的環(huán)保措施費(fèi)用。

4.5.1 基礎(chǔ)LCC計(jì)算

本工程非凍脹區(qū)約87.98 km，其可行基礎(chǔ)型式及每公里的指標(biāo)參數(shù)如表11所示，基礎(chǔ)按2.2基/km計(jì)。上述各種基礎(chǔ)的LCC費(fèi)用計(jì)算結(jié)果如表12所示。

表11 基礎(chǔ)指標(biāo)表Tab.11 Foundation indicators

表12 基礎(chǔ)型式LCC比較Tab.12 LCC comparison of foundation type 萬(wàn)元//（k k m m·a a）

4.5.2 基礎(chǔ)LCC分析

（1）從基礎(chǔ)型式LCC計(jì)算結(jié)果表12可知，采用斜掏挖基礎(chǔ)的LCC費(fèi)用最低，僅為1.55萬(wàn)元/（km·a），其次為全掏挖直柱基礎(chǔ)和人工挖孔樁基礎(chǔ)，分別為1.78、1.81萬(wàn)元/（km·a），斜柱板式和直柱板式基礎(chǔ)的LCC費(fèi)用較高，分別為2.13、2.93萬(wàn)元/（km·a），在本工程壽命期內(nèi)，基礎(chǔ)型式采用斜陶挖基礎(chǔ)比采用斜柱板式基礎(chǔ)節(jié)省2 551.42萬(wàn)元。故本工程非凍脹區(qū)基礎(chǔ)型式推薦采用斜掏挖基礎(chǔ)，其次采用全掏挖直柱基礎(chǔ)和人工挖孔樁基礎(chǔ)。通過(guò)相同的方法比較，本工程凍脹區(qū)推薦采用梯形斜面基礎(chǔ)、灌注樁基礎(chǔ)。

（2）基礎(chǔ)的環(huán)保措施費(fèi)用在一次投資成本中占有一定的比例。土石方開(kāi)挖及棄土處理、基面排水及生態(tài)植被護(hù)坡體現(xiàn)了綠色設(shè)計(jì)和綠色施工，美化與改善環(huán)境的功能十分顯著。因此在LCC計(jì)算時(shí)，將該部分列為不可或缺的部分。

4.6 路徑方案LCC計(jì)算分析

4.6.1 路徑方案LCC計(jì)算

本工程利用海拉瓦技術(shù)，進(jìn)行局部路徑調(diào)整，其優(yōu)化原則是：在滿(mǎn)足地形地貌、走廊寬度基本要求或建筑物動(dòng)遷不大的前提下，進(jìn)一步對(duì)線(xiàn)路跨越河流、鐵路、高速公路等重要交叉跨越的跨越方案及塔位分布進(jìn)行優(yōu)化，以便于運(yùn)行維護(hù)，并降低工程造價(jià)。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)踏勘及海拉瓦選線(xiàn)結(jié)果，對(duì)原路徑方案中的局部路徑進(jìn)行了調(diào)整。路徑的相關(guān)對(duì)比參數(shù)如表13所示。

表13 路徑優(yōu)化參數(shù)Tab.13 Optimized parameters of path

表14 路徑方案LCC比較Tab.14 LCC comparison of path 萬(wàn)元/a

本工程原路徑和優(yōu)化路徑的LCC比較如表14所示。其中中斷供電損失成本包括故障檢修費(fèi)用及強(qiáng)迫、非計(jì)劃停電損失費(fèi)用，暫未考慮；人文社會(huì)環(huán)境未量化考慮；報(bào)廢成本僅考慮導(dǎo)線(xiàn)和塔材；系統(tǒng)輸送容量2×1 150MW，損耗小時(shí)數(shù)5 000 h，電價(jià)取0.5元/（kW·h），正常運(yùn)行維修費(fèi)用按1.8萬(wàn)元/（km·a）。

表14中，一次投資成本包括各種設(shè)備的購(gòu)買(mǎi)及安裝費(fèi)用，由于原路徑比優(yōu)化路徑長(zhǎng)了約0.584 km，且多采用8基鐵塔（其中2基轉(zhuǎn)角塔），直接導(dǎo)致了可研路徑方案建設(shè)成本高于優(yōu)化路徑方案。

其次，一次投資成本中還包括向沿線(xiàn)各級(jí)政府、居民及企事業(yè)單位等購(gòu)買(mǎi)所需的土地和支付相應(yīng)的拆遷、補(bǔ)償及森林砍伐成本。

再者，由于優(yōu)化路徑方案長(zhǎng)度變短了0.584 km，使得線(xiàn)路的運(yùn)行成本得到了較大的降低，這是導(dǎo)致原路徑和優(yōu)化路徑LCC費(fèi)用差異的主要原因。

4.6.2 路徑方案LCC分析結(jié)論

由路徑方案LCC計(jì)算結(jié)果可見(jiàn)，優(yōu)化路徑方案不僅僅在初期的一次投資成本上要小于招標(biāo)方案，而且包含運(yùn)行費(fèi)用及報(bào)廢費(fèi)用在內(nèi)的全壽命周期費(fèi)用也更小。采用優(yōu)化路徑通道建設(shè)本工程，其全壽命周期費(fèi)用將比可研路徑減少了292.6萬(wàn)元/a。在壽命期內(nèi)，采用優(yōu)化路徑將比可研路徑節(jié)省1.170 4億元。同時(shí)路徑優(yōu)化后線(xiàn)路長(zhǎng)度變短，線(xiàn)路曲折系數(shù)降低，交通條件基本不變，鐵塔采用數(shù)量減少，檔距分布合理，塔位地形、地質(zhì)條件得到改善，且交叉跨越、民房拆遷減少。所以，本工程推薦采用優(yōu)化路徑方案。

5 結(jié)語(yǔ)

本文輸電線(xiàn)路LCC計(jì)算分析中只是對(duì)輸電線(xiàn)路主要部件進(jìn)行了分析計(jì)算，其他的部件（如地線(xiàn)、金具、跳線(xiàn)串、塔材、防雷保護(hù)角等）也應(yīng)以相似的方法進(jìn)行LCC比選，從而從可行的方案中選出既安全可靠又經(jīng)濟(jì)合理的指標(biāo)。輸電線(xiàn)路貫徹全壽命周期理念是一種趨勢(shì)，雖然在設(shè)計(jì)中考慮了各個(gè)因素對(duì)輸電線(xiàn)路全壽命周期的影響，提出很多有效的措施，但這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還需在建設(shè)、運(yùn)行全過(guò)程、全面、全方位貫徹全壽命理念。

[1]陳玉波，張柳，曲長(zhǎng)征.產(chǎn)品LCC估算模型研究及仿真分析[J].計(jì)算機(jī)仿真，2005，22（9）：73-75.

[2]安書(shū)明，梁工謙.用LCC方法實(shí)施對(duì)維修費(fèi)用的控制[J].設(shè)備管理與維修，2000（5）：12-13.

[3]International Standard IEC 300-3-3 Life cycle costing[S].

[4]金家善，史秀健，吳奕亮.LCC技術(shù)應(yīng)用中的問(wèn)題分析及建議[J].上海電力，2004，17（4）：280-283.

[5]帥軍慶.全壽命周期成本管理是公司可持續(xù)發(fā)展的重要舉措[J].上海電力，2004，17（3）：177-178.

[6]騰樂(lè)天，凌平，黃玉，等.泰和變電站220 kV GIS設(shè)備LCC模型和計(jì)算[J].中國(guó)設(shè)備工程，2005（6）：5-7.

[7]劉伊生.工程造價(jià)管理基礎(chǔ)理論與相關(guān)法規(guī)[M].北京：中國(guó)計(jì)劃出版社，2003：30.

[8]邵長(zhǎng)利，喬光林.±500 kV直流輸電線(xiàn)路絕緣設(shè)計(jì)方案全壽命費(fèi)用決策[J].吉林電力，2006，34（2）：5-7.

[9]茹潔，溫靈長(zhǎng).全壽命分析在輸電線(xiàn)路導(dǎo)線(xiàn)選型中的應(yīng)用[J].陜西電力，2007，35（12）：49-54.

[10]郭青.輸電線(xiàn)路建設(shè)工程全壽命周期管理的探討[J].山西電力，2007（12）：88-92.

[11]東北電力設(shè)計(jì)院.工程高壓送點(diǎn)線(xiàn)路設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].2版.北京：電力工業(yè)出版社，1999.

[12]GB 3096—1993城市區(qū)域環(huán)境噪聲標(biāo)準(zhǔn)[S].

[13]DL/T 691—1999高壓架空送點(diǎn)線(xiàn)路無(wú)線(xiàn)電干擾計(jì)算方法[S].

[14]DL/T 5040—2006輸電線(xiàn)路對(duì)無(wú)線(xiàn)電臺(tái)影響防護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程[S].