輸變電工程造價影響因素識別及數據建模分析

胡晉嵐，高曉彬

(廣東電網發展研究院有限責任公司，廣東 廣州 510080)

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輸變電工程造價影響因素識別及數據建模分析

胡晉嵐，高曉彬

(廣東電網發展研究院有限責任公司，廣東 廣州 510080)

由于變電工程造價的影響因素眾多，造價數據離散程度大，給造價分析與控制工作帶來很大困難。本文對變電工程造價影響因素進行了定性識別，分別采用主成分分析、多元線性回歸和通徑分析法，借助于SPSS軟件的數據分析功能，篩選出110kv變電工程造價的關鍵影響因素，并對其影響程度排序。

工程造價；影響因素；主成分分析；多元線性回歸；通徑分析法

輸變電工程造價是電網公司輸電價格成本的重要組成部分。分析造價的水平、結構變動、影響因素和發展趨勢，實現對造價的有效控制，對合理核定輸電成本、提高電網投資效益、加強項目投資管理意義十分重大。但是由于影響輸變電工程造價的因素眾多，工程造價差異大、數據離散，對工程造價分類分析、指數編制和控制管理工作帶來很大困難。本文對影響輸變電工程造價的主要因素進行識別，并通過實際數據構建數學模型，篩選出主要因素集，驗證其與造價的相關性，并對影響因素進行排序。

輸變電工程主要包括變電工程、線路工程和電纜工程，本文以110kv新建變電站工程為例，研究其工程造價的影響因素。根據變電工程的技術特性和造價管理工作的實踐經驗，我們知道影響變電工程造價的因素有很多，其中包括電壓等級、主變容量、主變數量、配電裝置形式等多達十幾個方面的因素[1]。通過定性和定量的研究分析，找到影響變電工程造價的最關鍵、合理、可靠的主要因素，有助于電網企業做出科學高效的輸變電工程投資決策及造價分析管控。

一、變電工程造價影響因素識別

隨著電網技術的不斷發展和創新，變電工程技術方案更加多樣化。變電工程在建設規模、設計條件、環境因素和施工要求等方面的差異，最終影響的是工程不同的技術方案選擇，不同技術方案導致不同變電工程之間的造價水平具有顯著的差異。按照變電工程的技術方案以及建設條件等其他因素，初步建立影響變電工程造價的因素集，包括電壓等級、主變容量、主變臺數、配電裝置形式、高壓側出線回路數、中壓側出線回路數、低壓側出線回路數、地震烈度、海拔高度、無功補償容量、高抗器容量、低壓電容器、圍墻內占地面積等。

(一)電壓等級

電壓等級是變電工程造價最基本的影響因素，主要可分為110kv、220kv、330kv、500kv等多個等級，不同電壓等級的變電工程在電力設備、建設安裝等方面存在很大差異，造成設備購置、建筑工程、安裝工程及整體造價相差甚遠。電壓等級越高，對主變壓器容量及其他配電設施、保電設施的要求也就越高，但由于集約效率，單位工程造價會越低。

(二)主變臺數及容量

主變壓器作為變電站最關鍵的設備，主變壓器造價的高低對整個工程造價影響很大[2]。主變壓器的容量會直接影響主變壓器價格和斷路器價格，主變容量增加會導致相關設備的購置費用以及安裝費增加，另外在一定程度上決定總體建造面積。主變壓器的數量會影響變電工程的配電裝置結構，加大變電工程的項目總投資。

(三)配電裝置形式

配電裝置形式一般包括戶外柱式、戶外HGIS、戶外GIS、戶外罐式、戶內GIS等形式。不同的配電裝置形式有不同的設備以及安裝建設需求，相應的設計和施工也不同。戶內變電站占地面積小、造價高；戶外變電站具有占地面積大、造價低廉等特點[3]。不同變電站型式對建筑工程費的影響較大，這會帶來不同配電裝置形式下的不同變電工程造價。變電站配電裝置型式不同，設備價格水平也有所區別。

(四)出線回路數

此次研究抽取的胃潰瘍患者76例,收治時間為2016年3月至2017年3月。將所有患者依據治療方法的差異性均分研究和參照兩組,患者各38例。研究組中,男性患者、女性患者分別為21例、17例,最大年齡為73歲,最小年齡為21歲,中位年齡統計后為(53.48士7.36)歲。參照組中,男性患者、女性患者分別為25例、13例,最大年齡為74歲,最小年齡為22歲,中位年齡統計后為(54.19士7.40)歲。在統計軟件SPSS19.0中將研究組和參照組胃潰瘍患者的基本信息輸入,組間差異呈P>0.05,則表示數據結果不具有統計學意義。

高、中、低壓側出線規模顯著影響控制電纜、電力電纜及光纜的消耗數量。變電工程中，出線回路數增加將導致導線數的增加，最終增加相關材料采購和安裝費用，增加變電工程造價。

(五)地震烈度

在地震烈度高等級地區建設變電工程需要投入更多的設備購置費、建筑工程費等以提高變電設備抗震可靠性，增加變電工程造價，所以地震烈度也會對變電工程造價產生影響。

(六)海拔高度

高海拔地區，地勢高低懸殊，特別是一些邊遠山區地域遼闊、人口稀少、交通不便、氣候惡劣，電網網架構建存在難度，大大增加投資成本。同時，施工條件艱苦，施工降效和勞動保護等問題突出，導致工程造價進一步增加。因此，變電工程的海拔高度會對變電工程的造價產生影響。

(七)無功補償容量

無功補償在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用，可以降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。無功補償容量增加會導致相應的電抗器與電容器等設備的采購安裝費用增加，最終導致變電工程整體造價增加。因此，將其作為影響變電工程造價的因素之一。

(八)高壓斷路器

(九)低壓電容器

低壓電容器通常指額定電壓在400v～6kv之間的電力電容器。低壓電容器作用是改善功率因素從而減小用電費用，并能夠減輕設備的負荷，增加其使用壽命，減少供電端到用電端之間的線路損失。電容器的安裝與否，以及安裝容量與安裝的位置都會對設備的安裝費用帶來不同的影響，最終會影響變電工程造價的水平。

(十)圍墻內占地面積

占地面積的設計規模從側面反映出建筑物的建設工程量水平，直接影響建筑工程費用，最終影響變電工程造價[4]。

二、影響因素集篩選的主成分分析法

通過影響因素的識別分析，定性的確定了電壓等級、主變數量、主變容量、配電裝置形式、高壓側出線回數、中壓側出線回數、低壓側出線回數、無功補償容量、海拔高度、地震烈度等多個變電工程造價影響因素。在此基礎上，運用SPSS軟件，采用主成分分析模型，對110kv變電工程造價影響因素進行定量識別與篩選。

變電工程樣本數據采用的是某電網公司2010-2014年110kv變電工程造價的歷史數據。由于數據存在參差不齊、概念層次不清、數量級不同等實際缺陷，我們在構建模型分析時，對樣本數據進行了全面系統的預處理工作，包括數據清理、數據集成、數據變換、數據歸約等，并對殘缺和不合理數據進行了剔除。

變電工程造價樣本數據經過預處理，初步形成影響因素集，包括：海拔高度、地震烈度、主變數量、主變容量、主變單價、(高、中、低)本期出線回數、配電裝置形式、高壓斷路器的數量與價格、低壓電抗器的數量與價格、低壓電容器的數量與價格、圍墻內占地、進所道路長度。

將變電工程的初步影響因素集的2010-2014年的樣本數據輸入SPSS中進行主成分分析計算，輸出結果如圖1和表1所示。

圖1 110 kV變電工程造價影響因素主成分分析碎石圖

表1 110 kV變電工程造價影響因素主成分分析解釋的總方差

如果特征根小于1，則證明基本變量的影響力度大于該主成分因素，應當刪除該主成分因素，提取特征根大于1的主成分。根據畫出特征值的碎石圖，直觀地看到110 kV變電工程中可以從初步影響因素集中提取7個主成分因素。

根據表1得出提取的7個主成分因素的累積貢獻率達到了81.796%，因此只要選取7個主成分，其中所包含的信息量能代表110kv變電工程造價影響因素。進一步通過SPSS軟件輸出旋轉成份矩陣如表2所示。

表2 110kv變電工程造價影響因素主成分分析旋轉成份矩陣

成分載荷矩陣中的載荷值即為各變量與各主成分間的相關系數。對建立的前7個主要成分中每個成分中變量的相關系數進行比較，選擇出其中的相關系數較大的主要變量。根據表2可以看到，第一列中，主變容量與主變單價的系數最大，說明第一主成分是主變容量。第二列中，主變數量的系數最大，說明第二主成分是主變數量。第三列中，低壓電抗器的單價和數量的系數較大，而電壓電抗器與變電工程中的無功補償容量有關，說明第三主成分是無功補償容量。第四列中，高壓側出線回數、中壓側出線回數和低壓側出線回數的系數較大，說明第四主成分是高、中、低壓側出線回數。第五列中，海拔是否高于2000米的系數最大，說明第五主成分是海拔高度。第六列中，配電裝置形式的系數較大，說明第六主成分是配電裝置形式。第七列中，進所道路長度的系數較大，說明第七主成分是進所道路長度。

由此，通過主成分分析法最終篩選出的重要影響因素是：主變容量、主變數量、無功補償容量、高壓側出線回路數、中壓側出線回路數、低壓側出線回路數、海拔是否高于2000米、配電裝置形式與進所道路長度。

三、相關性驗證的多元線性回歸法

通過多元線性回歸方法進一步驗證上述幾個影響因素是否會是110 kV變電工程造價的主要影響因素。

將通過主成分分析識別出的主變容量、主變數量、無功補償容量、高壓側出線回路數、中壓側出線回路數、低壓側出線回路數、海拔是否高于2000米、配電裝置形式與進所道路長度等重要因素，與2010-2014年110 kV變電工程的竣工決算工程造價進行多元線性回歸分析。運用SPSS的數據分析，輸出結果如表3、表4和表5所示。

通過擬合優度輸出結果可以看出，調整后的R2為0.578，說明經過主成分分析得出的幾個主成分因素可以解釋57.8%的110 kV變電工程的投資額的變化，擬合度較高。同時，回歸方程整體顯著性檢驗結果表明多元回歸模型結果顯著，即110 kV變電工程造價與主變數量、主變容量、海拔是否高于2000米、高壓側出線回數、中壓側出線回數、低壓側出線回數、配電裝置形式、低壓電容器數量與單價、進所道路長度指標之間存在顯著的線性關系。

表3 110 kV變電工程多元線性回歸分析的擬合度

表4 110 kV變電工程多元線性回歸分析的顯著性檢驗結果

表5 110kv變電工程多元線性回歸方程的系數表

多元線性回歸方程系數表顯示了各個自變量即造價影響因素，對110 kV變電工程造價影響的顯著性(Sig.值)。Sig.值越小代表越有把握說明該影響因素與110 kV變電工程造價之間存在相關關系，即該影響因素對對造價的影響越大。由表5可知，對于110 kV變電工程造價而言：主變數量、低壓電容器的數量的Sig.值明顯小于0.3，而低壓電容器的數量與無功補償容量相關，即無功補償容量對工程造價有顯著影響。主變容量、高壓側出線回路數、中壓側出線回路數的Sig.值同樣小于0.3，說明這3個因素對工程造價也存在著顯著影響。但是，海拔高度、低壓側出線回路數、配電裝置形式、低壓電容器的單價與進所道路長度的Sig.值均大于0.3，說明在30%的置信水平下這五類影響因素對工程造價的影響并不顯著，因此不將其作為影響因素進行考慮。

根據多元線性回歸分析，我們進一步篩選出110 kV新建變電站工程造價的顯著性因素，即主變數量、無功補償容量、主變容量、高壓側出線回路數、中壓側出線回數等5個顯著性因素。

四、影響程度排序的通徑分析法

上述因素集的確定和相關性分析，只能證明其顯著性，不能明確分析出各影響因素對于110kv新建變電站工程造價的影響程度，因此下面通過通徑分析法確定變電工程造價影響因素影響程度排序。

通徑分析法是對相關分析和回歸分析的深化分析，進一步探求結果和原因之間的量化關系，將相關系數的作用剖解為直接和間接作用，用以揭示各因素的重要性程度。因此本文進一步將通過多元線性回歸分析法篩選出的關于靜態投資的5個顯著性因素(主變數量x1、主變容量x2、高壓側出線回數x3、中壓側出線回數x4、無功補償容量x5)作為通徑分析的輸入因子，將運用SPSS軟件計算多元線性回歸模型估計時得到的相關系數分解，得到的直接通徑與間接通徑系數作和，得出的通徑系數如表6所示。

表6 110 kV變電工程的關鍵因素通徑系數表

依據表6，首先按照直接通徑系數的大小對輸入因子的影響程度進行排序，再結合間接通徑系數的大小對由直接通徑系數得出的排序進行略微的調整，最終得到對110kv變電工程造價影響排名前5的因素排序如下：主變數量>高壓側出線回路數>主變容量>中壓側出線回路數>無功補償容量。

五、結論

影響110kv新建變電站工程造價的因素是多方面的，彼此之間還具有相互聯系和相互影響。本文首先對變電工程進行影響因素的定性識別，通過實際造價數據構建系列模型，得出110 kV變電工程造價的5個方面的主要影響因素，按照影響程度由大到小的排序為：主變數量、高壓側出線回路數、主變容量、中壓側出線回路數、無功補償容量。本文分析所篩選出的造價主要影響因素，可以為輸變電工程造價分析和指數編制工作提供依據，也可在投資估算、項目決策、工程設計、造價各階段控制提供依據。

[1] 王佼.500 KV變電工程造價主要影響因素分析[J].工程管理學報,2012(6).

[2] 王笑荔,林章歲,楊耿杰，等.220kV變電所變壓器容量和臺數的優化選擇[J].電力與電工,2004(2).

[3] 盧艷超,鄭燕,趙彪.輸變電工程外部環境影響分析[J].中國電力,2012(10).

[4] 范新廣,李先棟.輸變電工程造價的控制與管理研究[J].山東工業技術,2013(14).

[5] 劉黃偉.論新形勢下輸變電工程造價的管理與合理控制[J].廣東科技,2014(14).

(責任編輯：王 荻)

Identification and Data Modeling of Transmission and Transformation Projects′ Factors

HU Jin-lan, GAO Xiao-bin

(Development Research Institute of Guangdong Power Grid Co.,Ltd., Guangzhou 510080, China)

As transmission and transformation projects′ factors are numerous and the discrete degree of cost data is large, it′s difficult to analyze and control the cost. This paper qualitatively identifies the influence factors of power transformation projects cost. Data models of principal component analysis, multiple linear regression analysis and path analysis are successively used to select and rank the key influence factors of 110kv power transformation projects cost with the aid of the SPSS data analysis software.

project cost; influence factors; principal component analysis; multiple linear regression analysis; path analysis

2016-07-19

胡晉嵐，女，廣東電網發展研究院有限責任公司高級經濟師；高曉彬，女，廣東電網發展研究院有限責任公司高級經濟師。

F206

A

1008-2603(2016)05-0055-06