在電力行業中深化全壽命周期管理的探討

陳海華

(福建省電力勘測設計院，福建福州350003)

LCC是從整個項目生命周期出發進行思考，側重于從項目決策、設計、施工、運行維護等各階段全部造價的確定與控制，使LCC最小的一種管理理念和方法[1]。國家可再生能源發展戰略表明，在今后很長的一段時間內將會大力發展可再生能源技術，在電力行業中許多新興種類的分布式能源將會獲得巨大的發展[2]，由于分布式能源缺乏長期運行經驗的積累，更有必要進行LCC分析，這就為LCC的分析研究提出了更高的要求。

1 我國電力系統全壽命周期成本管理現狀分析

LCC最早起源于瑞典的鐵路系統，我國自1987年開始引進LCC技術，2008年國家電網公司年中工作會議對全面推進資產全壽命周期管理提出了明確要求，并依托500 kV安慶變等一系列工程作為試點，組織開展設計競賽活動進行大力推廣。

我國電力系統LCC的計算方法目前主要采用費用分解結構(cost breakdown structure,CBS)計算法，即把LCC中各種費用進行分解并按照一定的屬性進行分類，分別計算各類費用后再匯總整個項目LCC的計算方法，在經過一段時間的應用后，該方法逐漸遇到了瓶頸，主要體現在LCC計算不能真實反應出工程全壽命的費用，部分取值受主觀影響較大，或者計算結果不夠清晰以至于不便于工程決策。很多方案由于不能很好地對輸入數據進行控制，甚至造成了與實際情況相反的結論，因此在項目決策過程中，其結論的有效性也遭到質疑，不能很好發揮作用。

2 現階段LCC應用方法存在的局限性

現階段LCC具體的計算模型主要有：

式中：LCC為全壽命周期成本；IC為一次投資成本；OC為運行維護成本；FC為中斷供電損失成本；DC為報廢成本。

在計算模型中，LCC分類后在各環節進行綜合計算比較，最終得出LCC最小值供決策參考。該方法具有可量化分析、結論直觀的特點，但存在以下局限性：

(1)由于我國電力系統的LCC研究尚未達到完善的階段，大量的輸入數據主要靠分析人員憑經驗得出，受主觀影響較大。如在對變壓器殘值的取值時，有選取30%~40%[3]，也有選擇50%[4]，而變壓器本身的設備價較高，這兩種取值的結論差別很大。

(2)敏感性參數考慮不充分。對于大型建設項目，由于建設和運營的周期較長，有些參數可能會發生變化，一些重要參數的變化甚至會造成最終結論的變化，如果不充分考慮這些參數可能帶來的影響，得出的結論與實際情況存在一定的偏差，會影響決策的正確性。如在對500 kV容量為1 140 MVA的三相變壓器進行詢價時發現，對于同一個制造廠家，其2008年的報價為4 900萬元，而2010年的報價僅為3 450萬，兩次報價差值高達1 450萬，這對于項目LCC計算會造成很大的影響，因此在項目初期決策過程中，若沒有預先判斷到這種情況，就有可能做出錯誤的判斷。

(3)LCC分析過程中只考慮了財務分析，缺乏對國家和社會利益的整體考慮。在項目決策中要實現科學發展觀，必須堅持以人為本，促進經濟社會和人的全面發展，統籌人與自然的和諧發展，實現永續的可持續發展。財務分析主要是從企業的角度考察項目的效益，不能正確反映項目的經濟效率和社會福利的凈貢獻，因此對于大型項目的決策不具備全局統籌考慮的效果。

(4)在項目的整體過程中，有很多不確定的因素，對項目的不同方面造成不同程度的影響，有些是可以忽略的，有些是可以控制的，而有些則是顛覆性的。電力工程項目不但耗費大量資金、物資和人力等寶貴資源，且具有一次性和固定性的特點，一旦建成，難以更改。現行LCC分析方法沒有考慮風險可能帶來的影響，是比較片面的，對于高風險的項目來說，如果忽略了對風險影響的估計，就有可能造成項目費用的增加，甚至導致整個項目的失敗。

3 對現行LCC應用方法的改進

3.1 指標性數據的統一

LCC計算中有很多費用是依靠基礎輸入數據得出的，例如設備檢修費、保險費等是以設備采購費的一定百分比計算，停電損失費是建立在設備故障率基礎上的。檢修費率、保險費率及設備故障率等可以認為是指標性數據，根據其特點可以統一取值。指標性數據需要有一個積累的過程，需通過長期的工程經驗得出，因此需要權威部門進行收集并參與制定。對于電力行業而言，LCC推廣的前提條件需要電網企業的領導重視并逐步推廣至各層工作人員，在全企業建立“自上而下”的LCC管理理念[5]，加強對基礎數據的收集和整理。

3.2 敏感性分析的引入

敏感性分析是用于技術經濟分析的一種可行性分析方法,常用來研究項目中相關不確定因素的變化對項目經濟效益的影響[6]。在LCC應用中引入敏感性分析，即對影響項目的不確定因素進行分析，測算這些因素的變化對項目效益造成的影響，找出最主要的敏感因素及其臨界點，并估計項目效益對這些因素的敏感程度，對原LCC結論進行更深層次的分析，以便于項目的決策。

敏感性分析的流程中比較關鍵的環節在于敏感性因素的選取，一般應考慮：(1)該因素的不確定性大；(2)該因素占LCC計算的比重大；(3)該因素的取值主要靠主觀推斷得出或該取值存在較大爭議。

LCC計算中有經濟性參數和可靠性參數兩大類，當經濟性參數和可靠性參數發生變化時,LCC計算結果也將相應地發生變化[7]。根據項目的情況不同，敏感性因素可以選取單因素或多因素，考慮到多因素綜合計算的結果不直觀，有時也不能體現出某個因素變化所帶來的結果，一般情況下建議采用單因素分析，多因素比對的方式，以達到統籌兼顧，突出重點的目的。

表1是國家電網公司220 kV泰和變設計競賽中，關于主變選擇所進行的敏感性分析。

表1 最大負荷利用小時數靈敏性分析

在工程分析中最大負荷利用小時數是按平水年4 000 h考慮的，而枯水年及豐水年時，最大負荷利用小時數變化較大。對該因素做靈敏性分析，根據計算結果，當最大負荷利用小時數增加的時候，采用自耦主變壓器的LCC與采用三繞組主變壓器的LCC相比優勢將增大。

對于一些有多重影響的因素，也可以用曲線的方式加以描述，例如在國家電網公司220 kV泰和變設計競賽中，若以年貼現率i為變化因素，那么自耦變壓器LCCF(i)和普通三繞組變壓器LCCG(i)可以表示為：

以曲線表示如圖1~3。

從圖中曲線可以看出，當年貼現率i增加時，采用自耦主變壓器的LCC與采用三繞組主變壓器的LCC相比優勢將減小。用曲線進行敏感性分析，其結果更加簡潔明了，更有利于工程決策者做出科學的判斷。

圖1 自耦變壓器LCC F(i)變化曲線圖

圖2 普通三繞組變壓器LCC G(i)變化曲線圖

圖3 以自耦變壓器為基礎的LCC價差[G(i)－F(i)]的變化曲線圖

3.3 經濟分析的引入

研究表明，工程全壽命周期設計是貫徹落實科學發展觀、建設節約型社會、發展循環經濟等科學理念的重要體現[8]。經濟分析的目的在于，將LCC分析中沒有考慮到的一些國家性的和社會性的費用進行比對，提高資源配置的有效性，進一步完善LCC的計算結果。對電力項目進行經濟分析須考慮以下幾點因素：

(1)對可能造成國家性的和社會性的費用進行全面識別。例如在進行主變壓器選擇時，損耗一般僅僅單純按照電能損失計算，若進行經濟分析，則需考慮主變壓器噪音污染、損失電能附加的發電污染治理費用等。隨著發展循環經濟和建設節約型社會理念的深入，電網企業的資產全壽命周期成本將考慮計入環境成本，并以資源消耗最小作為評價目標。

(2)要合理考慮經濟效益的時間跨度，對于可能造成長遠影響的項目，不僅要分析項目的近期影響，而且需要分析項目將帶來的中期、遠期影響，以及由此帶來的費用。

(3)在經濟分析中對費用的計量應適當，過高估計會影響決策者的判斷，使項目的進程受阻，而估計不足則不能真正體現出經濟分析中的意義，分析就會流于形式，應當盡可能地通過以往項目中可以參照的費用或國家權威機構發布的指標來確定。

全壽命周期設計目標必須對產品整個壽命周期的所有費用、資源消耗、環境代價及擴展回收等進行整體分析與規劃，使其達到社會、企業、用戶等各方面滿意，并體現工程對社會和歷史負責的精神，承載人們所期冀的使命。

3.4 風險分析的引入

在LCC應用中引入風險分析，有助于通過信息反饋改進或優化方案，降低風險，避免損失，并且利用綜合分析結果建立風險管理系統，防范項目全過程中的風險。風險分析一般采用流程[9]如圖4所示。

圖4 風險分析流程

風險識別是研究和確定項目中存在的風險因素，研究對項目所可能帶來的影響，并分析其具體原因。現代科學研究表明，工程系統及環境的不確定性具有多種多樣的表現形式[10]，對于電力行業，在進行風險識別時，要注意與項目的具體情況相結合。一般來說，電力行業的風險因素要考慮：(1)市場風險，即項目主要材料的供應條件和價格變化對項目效益產生影響；(2)工程風險，即項目中各種技術因素改變致使原方案發生重大改變甚至于不可行；(3)組織管理風險，即項目全過程各組織環節發生脫節，導致整體計劃改變，增加項目投資；(4)新設備性能風險，我國分布式能源技術近年來大量引進新設備，這一點尤為值得關注。

風險估計是估計風險發生的可能性以及其對項目可能造成的影響。建立在LCC應用基礎上的風險估計，主要是利用風險影響估計法，采用概率樹分析、蒙特卡洛模擬等方法，對項目的LCC應用進行進一步的計算，根據計算結論給出一定概率條件下的LCC值，使其更有利于項目決策。

風險評價是在風險估計的基礎上，通過對LCC結論的分析，對風險程度進行劃分，以揭示影響項目全壽命周期成本的關鍵性因素，并將其納入到項目LCC管理中，作為關鍵點予以控制。

風險對策和風險監控是指根據風險評價的結論，提出針對性的對策，避免風險的發生或把風險的影響程度降到最低，并在項目中予以監控，從而在項目的全過程中真正實現LCC最小化的目的。

在項目的開始階段，不確定因素較多，風險發生的概率較大，但是通過很小的風險控制成本卻能夠避免后期較大的風險損失；而隨著項目的實施，使得各種因素越來越明確，不確定性將會減少，但是由于大量的項目資源投入使用，避免和處理風險損失的成本也在上升。

3.5 敏感性分析與風險分析的區別

風險分析與敏感性分析的不同點在于，敏感性分析僅針對某項不確定因素的影響趨勢，并沒有明確可能發生的概率，因此不能直接證明對項目的影響結果，因此只能作為初步的決策參考，但其方法較為簡單，比較適宜操作；此外，敏感性分析一般只在項目的某個領域中做LCC分析，也沒有提出具體的解決方式，而風險分析一般要著眼于全局，統籌兼顧，并提出有針對性的對策，因此工作量比較大，對于一般性的項目，采用敏感性分析即可滿足要求，對于重大項目或風險很大的項目，宜采用風險分析。

4 結論

LCC分析在國內外眾多的領域中已經取得了顯著的效果，能提高項目的整體效益，有利于社會資源的優化，有著強大的生命力和廣闊的應用前景。為保證LCC管理模式能在電力行業中發揮效用，為電力建設提供堅強支持，在分析過程要本著公平、客觀、科學的原則，實事求是地收集原始數據，并用先進的方法進行分析，綜合考慮各方面因素的影響，得出可為決策參考的結論。要避免主觀意見影響分析過程，特別不能為了結論而拼湊LCC計算環節，影響LCC分析的正確性。

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