電力系統全壽命周期成本管理與智能電網建設

蔣躍軍

（浙江省電力物流服務中心，杭州 310007）

目前電力系統所采用的主要管理技術是全過程造價管理，未考慮設備運行、維護、維修及報廢等環節，而電力設備實際運行維護及故障損失費用往往是工程建設初期投資的數倍，可見未充分考慮壽命環節具體細節的管理方式并不適應電力系統實際需求，甚至還可能會造成運行維護成本的大量增加。針對這一問題，提出在電力系統應用全壽命周期成本（LCC，Life Cycle Costs）管理技術，可在保證電力系統可靠性的基礎上，選擇全壽命周期成本最優方案，不僅能有效節約資金成本，還有利于電力系統的健康、可持續發展。另一方面，全球興起的智能電網技術和LCC有著很多共同目的，如節約電力系統成本、提高電力系統可靠性等，兩者相互結合、相輔相承，將成為電力系統建設的有益措施。

1 LCC概述

1.1 LCC的概念

LCC是指設備或系統在預期的壽命周期內其論證、研制、生產、使用與保障以及退役處置所消耗的所有費用之和[1]。LCC管理是從設備、項目或系統的長期經濟效益出發，全面考慮設備、項目或系統的規劃、設計、制造、購置、安裝運行、維修、改造、更新，直至報廢的全過程，使所有成本最小的一種管理理念和方法[2]。LCC管理的核心內容是進行全周期全局考慮，對設備、項目或系統進行LCC分析，以便進行決策。LCC管理技術具有明顯的特點，即從設備、項目或系統的整個周期出發，把各環節或組成部分以價值鏈的形式體現出來，由各環節或組成部分的成本累加得到總的全周期壽命成本，最后選擇眾多方案中全周期壽命成本最小的方案。這種管理模式比目前眾多行業普遍采用的全過程工程造價管理模式要全面且實用。LCC管理技術較為復雜，其應用有一些應注意的事項：一個項目或系統的全壽命周期成本最終都要以現金流量的方式體現，在計算全壽命周期成本時要考慮到現金流量的時間價值，一般要把所有費用折算到現值或終值再比較；計算全壽命周期成本要充分考慮環境污染對項目或系統成本的影響；在計算全壽命周期成本過程中還要著重考慮對全壽命周期成本影響較大的敏感因素，如銀行利率等，其微小的變化就可能導致全壽命周期成本的較大變化。

1.2 LCC管理技術應用方法

LCC管理技術實現的主要步驟如圖1所示。

圖1 LCC管理技術應用的計算流程

LCC管理技術應用要兼顧電力系統的可靠性，不能一味追求生命周期成本最低，簡化的基本的LCC與可靠性的關系曲線如圖2所示。

圖2 LCC與可靠性的關系曲線

早期的LCC管理技術應用方法有工程估算法、參數估算法、類比估算法、專家判斷估算法等，它們的主要不足之處是數據量大、計算量大、準確性不高、適用范圍有限、提供方案少等，針對這些不足又逐步發展了新的LCC計算方法，如灰色系統理論法、關聯矩陣法、神經網絡法、遺傳算法、費用-效能估算法、支持向量機法、模糊數學法以及相應的改進方法[3]，這些方法較好地把計算機技術和LCC管理技術結合在一起。

電力系統LCC管理的內涵是保持系統可靠性高和環境污染小的情況下，利用LCC管理技術使系統在整個壽命周期內具有更高的經濟性。

2 LCC管理在電力系統中的應用

2.1 LCC管理技術在電力系統應用的必要性和趨勢

電力系統運行周期長、地理影響范圍大、資金周轉緩慢、組成資產復雜化程度高等特點決定了電力系統管理的復雜性。隨著可持續發展概念的提出，要求電力系統必需節約成本，保持系統的可持續、健康發展。LCC管理技術的應用是解決設備發展與經費緊缺的矛盾、提高設備壽命周期利潤，從而提高電力行業綜合效益、保持電力行業可持續發展的戰略舉措[4]。

2.2 國內外電力系統中LCC管理技術的應用

國外的LCC管理技術發展比較早，但將全壽命成本管理技術運用于電力系統的目前僅有少數幾個發達國家，較集中的是美國和瑞典，主要用于核電站、發電機、發配電線路等，該項技術在電力系統的應用具有前瞻性[4，5]。美國電力研究院（EPRI）將LCC管理技術應用到了發電機、大型變壓器、勵磁機、低壓輸電系統、大管徑管道系統以及核電站。美國Duke Power公司對蓄電池進行LCC管理，降低了成本和化學排放；Barringer&Associates公司在工程可靠性和LCC管理方面，做了大量咨詢和培訓工作；Relex Software公司的軟件包含了可靠性分析及LCC計算的功能模塊。瑞典萬提弗AB公司（Vattenfall AB）在20世紀80年代從事有關LCC方面的工作，為支持LCC的應用制定了可用率工程開發(AED)規劃和可用率工程技術的應用導則，使用于電力系統各組成部分的設計、制造、建設與運行工作，并在400 kV變電站的設計、400 kV斷路器的采購、水電機組現代化等方面采用了LCC技術。瑞典Logistica咨詢公司采用LCC理念與可靠性相結合的方法[6]進行現有資產管理，在該領域取得了很大優勢。

國內電力系統LCC管理技術發展比較晚，正處于起步和成長階段，上海市電力公司是一個典型代表[7]，華東電網公司和華東電力試驗研究院正在開展設備選型、采購領域以及技術改造領域的LCC管理技術發展工作[8]。福建電網公司在開展LCC管理的實踐中已經初見成效，節約了大量的人工成本和維修成本，提高了退役設備的利用率。

3 在電力系統有效推行LCC管理的措施

3.1 普及LCC管理思想

要在電力系統有效推行LCC管理技術，首先要讓廣大電力系統工作者建立LCC管理的觀念，認識到LCC管理的優越性及發展的必然趨勢。普及LCC管理思想的具體方法有：

（1）由LCC管理技術的專家作關于LCC管理技術的報告。

（2）從管理層開始進行LCC管理技術知識的普及，再向員工推廣。

（3）在LCC管理的普及過程中建立獎勵機制，調動電力系統工作者的學習熱情。

3.2 培養專業管理人才、設立專門管理機構

要將LCC管理技術有效應用于電力系統，培養專業的LCC管理人才、設立專門的機構進行LCC管理是必不可少的。有效實行LCC管理技術的方法有：

（1）優化資產信息管理流程，建立滿足電力系統資產LCC管理工作需要的信息化管理系統，對電力系統資產進行清理，方便LCC管理技術的實施。

（2）培養專業的LCC管理人才、設立專門的機構，學習和研究國外先進的LCC管理技術，發展適合本系統的LCC管理技術。

（3）由LCC管理技術專業人才或部門制定專門的LCC管理技術規章制度，以便有效實行LCC管理技術。

（4）各部門緊密合作，對LCC管理技術進行創新發展，全面推進信息系統的建設。

3.3 推廣LCC管理技術

目前國內電力系統中LCC管理技術還處于推廣階段，可以先建立試點，試點單位得出的經驗可以使整個系統LCC管理技術的推廣少走彎路，從而加快推廣速度。國內一些電力公司已經在系統中應用了LCC管理技術，例如上海市電力公司2003年對泰和電站GIS設備技術改造工程和世博站主設備（主變和開關）采購中應用了LCC管理技術，并取得了很好的效果，收獲了很多寶貴的經驗，為以后在整個電力系統推廣LCC管理技術提供了實例。

4 電力系統LCC管理技術應用與智能電網建設的關系

4.1 智能電網

各國對智能電網的理解不盡相同，廣泛意義上的智能電網是指具有自愈性、安全性、可靠性、兼容性、互交性、協調性、高效性、優質性、集成性以及環境友好性的電網。具有靈活、清潔、安全、經濟、友好等性能的智能電網是未來電網的發展方向[9]。智能電網是一個信息技術與電氣技術結合的電網。IBM中國公司的高級電力專家解釋智能電網具有三層含義：首先是利用傳感器對發電、輸電、配電、供電等關鍵設備的運行狀況進行實時監控；然后把獲得的數據通過網絡系統進行收集、整合；最后通過對數據的分析、挖掘，達到對整個電力系統運行的優化管理[10]。

4.2 LCC管理技術應用與智能電網建設

智能電網的建設與LCC管理技術在電力系統的應用在本質上具有同一性，兩者最終的目的都是優化電力系統或電力設備的使用。LCC管理技術是利用大量的基礎數據建立LCC模型，通過模型求解后從眾多方案中選優，最終達到在滿足可靠性的基礎上降低電力系統的成本并優化電力系統。智能電網的建設是利用信息技術通過在線監測、在線檢測、狀態評估、壽命評估、數據采集處理等方法使電力系統變得靈活、安全、優質、經濟，最終目的也是保證可靠性、降低電力系統成本。智能電網開展的在線監測、在線檢測等工作是對系統或設備進行狀態評估、壽命評估，主要目的就是對電網或設備的狀態和壽命進行評價，以便優化電網和設備使用，節約成本并提高可靠性。智能電網的建設為LCC管理技術應用開辟了新的思路，為LCC管理技術應用提供了更多可行的方案，便于LCC管理技術應用的實施。智能電網的信息系統能夠收集大量有關設備或系統運行、故障、狀態的數據，為LCC管理技術的建模提供可靠的數據基礎。LCC管理技術是智能電網實現電力系統優化的有效手段，電網改造或設備的維修、維護、更換需要有效的管理技術的支持，LCC管理技術是目前電力系統中最有效的管理技術，隨著LCC管理技術的不斷發展必將帶動智能電網建設的步伐。

5 結語

我國電力系統正處于快速發展的階段，對可靠性的要求越來越高，故障成本也在迅速提高，原有的管理方式已不能適應發展需求，LCC管理技術在電力系統的應用具有明顯優勢，已成為系統發展建設的必然選擇。智能電網的建設與LCC管理技術在電力系統的應用兩者相輔相承、相互促進，堅持“兩手抓”的方法是加快LCC管理技術在電力系統的發展和普及的有效措施。

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