全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型探討

張凱

摘要： 筆者結合多年工作經驗，從全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件著手，對導線選型模型構建以及系統實現及實例做了簡要分析。

關鍵詞： 全壽命周期成本評估；高壓直流輸電線路；導線選型；模型構建

中圖分類號：TM721.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0038-02

0 引言

伴隨著經濟的發展，城市規模不斷擴大，社會對輸電線路的輸送能力提出了更高要求。為了將電能輸送至全國各地，輸電線路工程必須高度重視輸電線路設計工作，導線選型是輸電線路設計工作中的重要內容，是影響輸電質量的關鍵因素，輸電線路工程應該重視導線選型工作的重要性，采取有效措施選取優質的導線，為輸電線路的安全運行提供動力保障。全壽命周期評估是近幾年興起的一種全新的輸電線路評估方式，在實際應用中發揮著至關重要的作用。傳統的輸電線路設計沒有綜合考慮輸電安全、環保以及再利用之間的關系，全壽命周期評估彌補了傳統計算方式的不足，綜合考慮了輸電線路在實際運營過程中各種性能的發揮，是建設現代城市輸電網的重要依據之一。

1 全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件

在進行全壽命周期評估時，必須綜合考慮多種影響因素，如初建成本的差異、運行維護成本、實效維修成本以及維修殘值等。全壽命周期技術由全壽命周期計算、評價、分析以及管理等內容共同組成，其中全壽命周期成本計算是評價分析、以及管理的基礎。筆者結合多年工作經驗，對全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件做了以下介紹。

1.1 電流密度 電流密度的選擇要綜合考慮多種影響因素，如導線的價格、最大負荷、線路長度以及導線的組成材料等。電流密度的取值受地區差異的影響，不同地區和不同國家選取的電流密度不盡相同。以我國輸電線路設計為依據，電流密度通常以導線的最大負荷利用時間為依據，例如，如果最大負荷利用時間為4000小時左右，電流密度通常控制在1.15A每立方毫米左右；如果最大負荷利用時間在5000小時以上，電流密度通常控制在0.9A每立方毫米左右，確定合適的電流密度后對其進行經濟性分析。

1.2 電磁環境限值 電磁環境限值要綜合考慮以下因素：第一，線下地面合成電場的強度有嚴格控制，通常情況下小于或等于30kV每米；第二，地下地面離子密度與導線的質量有直接關系，其密度通常小于或等于100nA每立方米；第三，如果線路與用戶住宅距離非常近，民房所在地面的未畸變合成電場強度的計算以濕導線計算條件為主；第四，直流線路的磁場與地磁大小相近，在選擇導線型號時，不需要考慮磁場的影響。

2 全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型模型構建

2.1 導線全壽命周期成本模型 結合多年研究經驗，我國輸電線路設計人員針對全壽命周期設計理念建立了導線全壽命周期成本模型。導線全壽命成本模型如圖1所示。

2.2 一次性投資成本的計算 結合行業發展經驗可知，輸電線路導線一次性投資成本必須綜合考慮導線的實際費用、導線絕緣子金具和桿塔對輸電線路的影響。一次性投資成本計算還需要對相關經濟參數進行調整，將一次性投資值納入到等年值的范疇之內，再乘以一個折現率即可以得到一次性投資成本。

2.3 運行損耗成本的計算 運行損耗成本是指輸電線路在運行過程中產生的能耗總費用，影響能耗總費用的因素有很多，如電阻、電暈、地線感應、金具磁滯以及渦流等都會產生不同程度的能耗，其中底線感應和金具產生的損耗值非常小，通常不納入運行損耗計算的范疇。

2.4 運行維護成本的計算 運行維護成本由日常維護和計劃維護兩部分組成，輸電線路維護成本應該將人工費用納入到運行維護成本的范圍之內。實際運行過程中，運行檢修費用是運行費維護成本計算的主要內容，計劃檢修受輸電線路運行狀況的影響，有時候需要大修、有時候只需要對某些部件進行微調。運行維護與其他成本計算模式先比最大的特點在于運行維護具有時間規律，設備維護的時間與生產廠家有直接關系，不同廠家的線路設備運行時間不同。

最后，基于全壽命周期成本評估的導線選型可以消除輸電線路中存在的潛在威脅，這種模式的缺點在于它沒有考慮經濟因素，實際維修過程中容易出現維修不足或者維修過度等問題。

2.5 故障損失成本的計算 輸電線路全壽命周期成本損失包括線路成本損失和社會經濟損失兩部分。由于故障損失將會產生嚴重的社會經濟影響，研究人員通常采用產電比法計算故障損失成本。利用產電比法計算故障損失成本需要綜合考慮輸電電價、設備故障平均維修成本以及斷電成本、設備平均修復時間等因素。

2.6 設備退役成本的計算 輸電線路的使用壽命有限，輸電線路生命周期結束后，工作人員必須對殘缺的線路進行清理、回收以及銷毀。后期的線路處理需要企業支付大量的建設資金，設備退役的成本與設備的型號、使用時間以及用途有直接關系，有的設備退役后需要花費大量的成本完成后期清理、銷毀工作。結合我國電力企業發展的實際狀況，設備退役成本通常以一次性成本的30%為計算標準，以宏觀經濟參與為依據，將設備退役成本折現成等年值。

3 系統實現及實例

以輸電線路全壽命周期導線選型計算為依據，研究人員結合電力企業發展的實際狀況，建立與之相關的導線選型輔助決策機制，本文以某工程全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型模型的評估結果為依據，將其評估結果做了以下介紹。

導線選型全壽命周期成本評估結果以正負800千伏特高壓輸電線路為主要計算對象，該路線四周地貌比較復雜，以山地和丘陵為主，系統的輸送功率為7000MW；一旦發生事故，系統將自動輸送9000MW功率；評估過程中使用的全壽命周期為30A，年利率和通貨膨脹率分別為8%和4%。綜合考慮以上因素選用多種導線進行分組計算，計算過程中要充分考慮以下因素：第一，不同型號導線對線路設備的影響；第二，導線長度對輸電線路設備的影響；第三，導線組成材料對輸電線路的影響。結合多種影響因素，選擇最合適的導線型號。

4 結束語

總之，全壽命周期成本評估特高壓主流輸電線路導線選型在我國電力企業的發展建設中發揮著至關重要的作用。全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路需計算一次性投資成本、運行損耗成本以及運營維護成本等，結合全壽命周期成本評估，為電力企業導線選型提供可靠的依據。

參考文獻：

[1]劉漢生，劉劍，李俊娥，等.基于全壽命周期成本評估的特高壓直流輸電線路導線選型[J].高電壓技術，2012.

[2]柏曉路，葛秦嶺，徐大成，等.±800kV特高壓直流輸電線路工程導線選型[J].電網與清潔能源，2011.

[3]梁涵卿，張文亮，梁旭明.特高壓直流輸電導線經濟截面選擇研究[J].中國電機工程學報，2013.

摘要： 筆者結合多年工作經驗，從全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件著手，對導線選型模型構建以及系統實現及實例做了簡要分析。

關鍵詞： 全壽命周期成本評估；高壓直流輸電線路；導線選型；模型構建

中圖分類號：TM721.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0038-02

0 引言

伴隨著經濟的發展，城市規模不斷擴大，社會對輸電線路的輸送能力提出了更高要求。為了將電能輸送至全國各地，輸電線路工程必須高度重視輸電線路設計工作，導線選型是輸電線路設計工作中的重要內容，是影響輸電質量的關鍵因素，輸電線路工程應該重視導線選型工作的重要性，采取有效措施選取優質的導線，為輸電線路的安全運行提供動力保障。全壽命周期評估是近幾年興起的一種全新的輸電線路評估方式，在實際應用中發揮著至關重要的作用。傳統的輸電線路設計沒有綜合考慮輸電安全、環保以及再利用之間的關系，全壽命周期評估彌補了傳統計算方式的不足，綜合考慮了輸電線路在實際運營過程中各種性能的發揮，是建設現代城市輸電網的重要依據之一。

1 全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件

在進行全壽命周期評估時，必須綜合考慮多種影響因素，如初建成本的差異、運行維護成本、實效維修成本以及維修殘值等。全壽命周期技術由全壽命周期計算、評價、分析以及管理等內容共同組成，其中全壽命周期成本計算是評價分析、以及管理的基礎。筆者結合多年工作經驗，對全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件做了以下介紹。

1.1 電流密度 電流密度的選擇要綜合考慮多種影響因素，如導線的價格、最大負荷、線路長度以及導線的組成材料等。電流密度的取值受地區差異的影響，不同地區和不同國家選取的電流密度不盡相同。以我國輸電線路設計為依據，電流密度通常以導線的最大負荷利用時間為依據，例如，如果最大負荷利用時間為4000小時左右，電流密度通常控制在1.15A每立方毫米左右；如果最大負荷利用時間在5000小時以上，電流密度通常控制在0.9A每立方毫米左右，確定合適的電流密度后對其進行經濟性分析。

1.2 電磁環境限值 電磁環境限值要綜合考慮以下因素：第一，線下地面合成電場的強度有嚴格控制，通常情況下小于或等于30kV每米；第二，地下地面離子密度與導線的質量有直接關系，其密度通常小于或等于100nA每立方米；第三，如果線路與用戶住宅距離非常近，民房所在地面的未畸變合成電場強度的計算以濕導線計算條件為主；第四，直流線路的磁場與地磁大小相近，在選擇導線型號時，不需要考慮磁場的影響。

2 全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型模型構建

2.1 導線全壽命周期成本模型 結合多年研究經驗，我國輸電線路設計人員針對全壽命周期設計理念建立了導線全壽命周期成本模型。導線全壽命成本模型如圖1所示。

2.2 一次性投資成本的計算 結合行業發展經驗可知，輸電線路導線一次性投資成本必須綜合考慮導線的實際費用、導線絕緣子金具和桿塔對輸電線路的影響。一次性投資成本計算還需要對相關經濟參數進行調整，將一次性投資值納入到等年值的范疇之內，再乘以一個折現率即可以得到一次性投資成本。

2.3 運行損耗成本的計算 運行損耗成本是指輸電線路在運行過程中產生的能耗總費用，影響能耗總費用的因素有很多，如電阻、電暈、地線感應、金具磁滯以及渦流等都會產生不同程度的能耗，其中底線感應和金具產生的損耗值非常小，通常不納入運行損耗計算的范疇。

2.4 運行維護成本的計算 運行維護成本由日常維護和計劃維護兩部分組成，輸電線路維護成本應該將人工費用納入到運行維護成本的范圍之內。實際運行過程中，運行檢修費用是運行費維護成本計算的主要內容，計劃檢修受輸電線路運行狀況的影響，有時候需要大修、有時候只需要對某些部件進行微調。運行維護與其他成本計算模式先比最大的特點在于運行維護具有時間規律，設備維護的時間與生產廠家有直接關系，不同廠家的線路設備運行時間不同。

最后，基于全壽命周期成本評估的導線選型可以消除輸電線路中存在的潛在威脅，這種模式的缺點在于它沒有考慮經濟因素，實際維修過程中容易出現維修不足或者維修過度等問題。

2.5 故障損失成本的計算 輸電線路全壽命周期成本損失包括線路成本損失和社會經濟損失兩部分。由于故障損失將會產生嚴重的社會經濟影響，研究人員通常采用產電比法計算故障損失成本。利用產電比法計算故障損失成本需要綜合考慮輸電電價、設備故障平均維修成本以及斷電成本、設備平均修復時間等因素。

2.6 設備退役成本的計算 輸電線路的使用壽命有限，輸電線路生命周期結束后，工作人員必須對殘缺的線路進行清理、回收以及銷毀。后期的線路處理需要企業支付大量的建設資金，設備退役的成本與設備的型號、使用時間以及用途有直接關系，有的設備退役后需要花費大量的成本完成后期清理、銷毀工作。結合我國電力企業發展的實際狀況，設備退役成本通常以一次性成本的30%為計算標準，以宏觀經濟參與為依據，將設備退役成本折現成等年值。

3 系統實現及實例

以輸電線路全壽命周期導線選型計算為依據，研究人員結合電力企業發展的實際狀況，建立與之相關的導線選型輔助決策機制，本文以某工程全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型模型的評估結果為依據，將其評估結果做了以下介紹。

導線選型全壽命周期成本評估結果以正負800千伏特高壓輸電線路為主要計算對象，該路線四周地貌比較復雜，以山地和丘陵為主，系統的輸送功率為7000MW；一旦發生事故，系統將自動輸送9000MW功率；評估過程中使用的全壽命周期為30A，年利率和通貨膨脹率分別為8%和4%。綜合考慮以上因素選用多種導線進行分組計算，計算過程中要充分考慮以下因素：第一，不同型號導線對線路設備的影響；第二，導線長度對輸電線路設備的影響；第三，導線組成材料對輸電線路的影響。結合多種影響因素，選擇最合適的導線型號。

4 結束語

總之，全壽命周期成本評估特高壓主流輸電線路導線選型在我國電力企業的發展建設中發揮著至關重要的作用。全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路需計算一次性投資成本、運行損耗成本以及運營維護成本等，結合全壽命周期成本評估，為電力企業導線選型提供可靠的依據。

參考文獻：

[1]劉漢生，劉劍，李俊娥，等.基于全壽命周期成本評估的特高壓直流輸電線路導線選型[J].高電壓技術，2012.

[2]柏曉路，葛秦嶺，徐大成，等.±800kV特高壓直流輸電線路工程導線選型[J].電網與清潔能源，2011.

[3]梁涵卿，張文亮，梁旭明.特高壓直流輸電導線經濟截面選擇研究[J].中國電機工程學報，2013.

摘要： 筆者結合多年工作經驗，從全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件著手，對導線選型模型構建以及系統實現及實例做了簡要分析。

關鍵詞： 全壽命周期成本評估；高壓直流輸電線路；導線選型；模型構建

中圖分類號：TM721.1 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2014）34-0038-02

0 引言

伴隨著經濟的發展，城市規模不斷擴大，社會對輸電線路的輸送能力提出了更高要求。為了將電能輸送至全國各地，輸電線路工程必須高度重視輸電線路設計工作，導線選型是輸電線路設計工作中的重要內容，是影響輸電質量的關鍵因素，輸電線路工程應該重視導線選型工作的重要性，采取有效措施選取優質的導線，為輸電線路的安全運行提供動力保障。全壽命周期評估是近幾年興起的一種全新的輸電線路評估方式，在實際應用中發揮著至關重要的作用。傳統的輸電線路設計沒有綜合考慮輸電安全、環保以及再利用之間的關系，全壽命周期評估彌補了傳統計算方式的不足，綜合考慮了輸電線路在實際運營過程中各種性能的發揮，是建設現代城市輸電網的重要依據之一。

1 全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件

在進行全壽命周期評估時，必須綜合考慮多種影響因素，如初建成本的差異、運行維護成本、實效維修成本以及維修殘值等。全壽命周期技術由全壽命周期計算、評價、分析以及管理等內容共同組成，其中全壽命周期成本計算是評價分析、以及管理的基礎。筆者結合多年工作經驗，對全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型基本控制條件做了以下介紹。

1.1 電流密度 電流密度的選擇要綜合考慮多種影響因素，如導線的價格、最大負荷、線路長度以及導線的組成材料等。電流密度的取值受地區差異的影響，不同地區和不同國家選取的電流密度不盡相同。以我國輸電線路設計為依據，電流密度通常以導線的最大負荷利用時間為依據，例如，如果最大負荷利用時間為4000小時左右，電流密度通常控制在1.15A每立方毫米左右；如果最大負荷利用時間在5000小時以上，電流密度通常控制在0.9A每立方毫米左右，確定合適的電流密度后對其進行經濟性分析。

1.2 電磁環境限值 電磁環境限值要綜合考慮以下因素：第一，線下地面合成電場的強度有嚴格控制，通常情況下小于或等于30kV每米；第二，地下地面離子密度與導線的質量有直接關系，其密度通常小于或等于100nA每立方米；第三，如果線路與用戶住宅距離非常近，民房所在地面的未畸變合成電場強度的計算以濕導線計算條件為主；第四，直流線路的磁場與地磁大小相近，在選擇導線型號時，不需要考慮磁場的影響。

2 全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型模型構建

2.1 導線全壽命周期成本模型 結合多年研究經驗，我國輸電線路設計人員針對全壽命周期設計理念建立了導線全壽命周期成本模型。導線全壽命成本模型如圖1所示。

2.2 一次性投資成本的計算 結合行業發展經驗可知，輸電線路導線一次性投資成本必須綜合考慮導線的實際費用、導線絕緣子金具和桿塔對輸電線路的影響。一次性投資成本計算還需要對相關經濟參數進行調整，將一次性投資值納入到等年值的范疇之內，再乘以一個折現率即可以得到一次性投資成本。

2.3 運行損耗成本的計算 運行損耗成本是指輸電線路在運行過程中產生的能耗總費用，影響能耗總費用的因素有很多，如電阻、電暈、地線感應、金具磁滯以及渦流等都會產生不同程度的能耗，其中底線感應和金具產生的損耗值非常小，通常不納入運行損耗計算的范疇。

2.4 運行維護成本的計算 運行維護成本由日常維護和計劃維護兩部分組成，輸電線路維護成本應該將人工費用納入到運行維護成本的范圍之內。實際運行過程中，運行檢修費用是運行費維護成本計算的主要內容，計劃檢修受輸電線路運行狀況的影響，有時候需要大修、有時候只需要對某些部件進行微調。運行維護與其他成本計算模式先比最大的特點在于運行維護具有時間規律，設備維護的時間與生產廠家有直接關系，不同廠家的線路設備運行時間不同。

最后，基于全壽命周期成本評估的導線選型可以消除輸電線路中存在的潛在威脅，這種模式的缺點在于它沒有考慮經濟因素，實際維修過程中容易出現維修不足或者維修過度等問題。

2.5 故障損失成本的計算 輸電線路全壽命周期成本損失包括線路成本損失和社會經濟損失兩部分。由于故障損失將會產生嚴重的社會經濟影響，研究人員通常采用產電比法計算故障損失成本。利用產電比法計算故障損失成本需要綜合考慮輸電電價、設備故障平均維修成本以及斷電成本、設備平均修復時間等因素。

2.6 設備退役成本的計算 輸電線路的使用壽命有限，輸電線路生命周期結束后，工作人員必須對殘缺的線路進行清理、回收以及銷毀。后期的線路處理需要企業支付大量的建設資金，設備退役的成本與設備的型號、使用時間以及用途有直接關系，有的設備退役后需要花費大量的成本完成后期清理、銷毀工作。結合我國電力企業發展的實際狀況，設備退役成本通常以一次性成本的30%為計算標準，以宏觀經濟參與為依據，將設備退役成本折現成等年值。

3 系統實現及實例

以輸電線路全壽命周期導線選型計算為依據，研究人員結合電力企業發展的實際狀況，建立與之相關的導線選型輔助決策機制，本文以某工程全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路導線選型模型的評估結果為依據，將其評估結果做了以下介紹。

導線選型全壽命周期成本評估結果以正負800千伏特高壓輸電線路為主要計算對象，該路線四周地貌比較復雜，以山地和丘陵為主，系統的輸送功率為7000MW；一旦發生事故，系統將自動輸送9000MW功率；評估過程中使用的全壽命周期為30A，年利率和通貨膨脹率分別為8%和4%。綜合考慮以上因素選用多種導線進行分組計算，計算過程中要充分考慮以下因素：第一，不同型號導線對線路設備的影響；第二，導線長度對輸電線路設備的影響；第三，導線組成材料對輸電線路的影響。結合多種影響因素，選擇最合適的導線型號。

4 結束語

總之，全壽命周期成本評估特高壓主流輸電線路導線選型在我國電力企業的發展建設中發揮著至關重要的作用。全壽命周期成本評估特高壓直流輸電線路需計算一次性投資成本、運行損耗成本以及運營維護成本等，結合全壽命周期成本評估，為電力企業導線選型提供可靠的依據。

參考文獻：

[1]劉漢生，劉劍，李俊娥，等.基于全壽命周期成本評估的特高壓直流輸電線路導線選型[J].高電壓技術，2012.

[2]柏曉路，葛秦嶺，徐大成，等.±800kV特高壓直流輸電線路工程導線選型[J].電網與清潔能源，2011.

[3]梁涵卿，張文亮，梁旭明.特高壓直流輸電導線經濟截面選擇研究[J].中國電機工程學報，2013.