輸電線路工程全壽命周期管理研究與應用

史俊強

(上海電力通信有限公司，上海 200051)

輸電線路工程全壽命周期管理研究與應用

史俊強

(上海電力通信有限公司，上海 200051)

工程全壽命周期管理是一項復雜的系統工程，相關的影響因素很多，若要做到總費用最小，需要建立龐大的仿真系統。以雅中至江西±800 kV特高壓直流線路工程的概算分析為例，通過對全壽命周期費用敏感性進行分析，得到采取措施降低費用對全壽命周期費用的影響，討論了影響架空輸電線路工程全壽命周期管理的因素并進行分析。

全壽命周期；投資控制；決策設計；經濟評估

1 全壽命周期費用的定義及目標

輸電線路工程項目的全壽命周期費用C是指使用成本與建設成本的總和。使用成本包括使用過程中的運維費用、管理費用、能源損耗費用，建設成本包括決策和施工階段成本[1-5]。

工程所實現功能標準(設計標準)越高，其建設成本即一次投入C1越大；工程實現功能標準(設計標準)越低，其后的使用費用C2則越大；需要找到這樣一個平衡點Cmin，要實現C(C=C1+C2)最小時即全壽命周期費用最小時的功能最大化，即是在盡可能提高功能標準(設計標準)的前提下實現成本最小化。

2 全壽命周期費用敏感性分析

工程的全壽命周期主要針對生產運行維護費用及工程建設費用的內容進行分解。本文對雅中至江西±800 kV特高壓直流線路工程的概算分析，本體工程費用占比66.7%、輔助設施工程費用占比0.2%、其他費用占比33.1%。各項費用的組成列在項目后[6-8]。影響輸電線路工程全壽命周期費用的因素有很多，從階段上可以分為工程建設費用和生產運行費用，其中：工程建設費用對全壽命周期費用的影響很大。

2.1 基本條件

系統參數：導線為8×JL/G2A-1250/100鋼芯鋁絞線；最大損耗小時5 000 h；輸送容量10 000 MVA；系統額定電壓±800 kV。

其他參數：線路長度，雅中～江西±800 kV特高壓直流線路包15基本方案長度124.1 km；投資回收率為8%、10%、12% ；第一年建設投資60%，第二年建設投資40%。

2.2 時間的敏感性

按照投資回收率8%計算，若干年后的投資折算到投運年的系數見圖1。從圖1中可以看出，30年后的100元只相當于投產年的10元。

圖1 若干年后的投資折算到投運年的系數

2.3 價格的敏感性

不同的地區有不同的電價,電價的不同直接影響到全壽命周期的費用，也影響到工程建設標準的高低。不同電價的全壽命周期費用(折算到工程投運年)如表1所示。

表1 不同電價的全壽命周期費用(折算到工程投運年)

表2 單位本體投資降低10%后全壽命周期費用情況

表3 電能損耗降低10%后全壽命周期費用情況

從表1可以看出，電價由0.2元/kWh上漲至0.6元/kWh，即上漲了200%，全壽命周期費用上升62.16%。由各項目自身比較可得，工程建設費用下降23.19%，電量損失費上升26.42%，一般運行費下降3.23%。

因此，對線路工程來說，工程建設投資占總費用和電能損耗占較大比例，起決定作用。降低工程建設投資和電能損耗即降低全壽命周期費用[9-11]。

2.4 采取措施降低費用對全壽命周期費用的影響

從全壽命周期費用組成的比例看，電價為0.4元/kWh時工程建設、電能損耗所占的比例較大，一般運行費約占7%。通過全壽命周期管理可以調整工程建設、電能損耗和一般運行費的比例關系。單位本體投資降低10%后全壽命周期費用情況見表2。電能損耗降低10%后全壽命周期費用情況見表3。一般運行費降低一半后全壽命周期費用情況見表4。

按表2、3、4所示，如果全壽命周期電價均按0.4元/kWh，工程投資以本段概算為基本價格計算，工程投資降低10%，全壽命周期費用可降低4.62%，即4.87萬元/km；電能損耗降低10%，全壽命周期費用可降低4.74%，即5.01萬元/km；一般運行費降低一半，全壽命周期費用可降低3.21%，即3.39萬元/km。

工程設計階段應根據工程建設造價、電能損耗費用、運行維護費用的關系，進行工程全壽命周期的技術經濟比較。

2.5 提高風險合理確定允許事故損失的概率

表4 一般運行費降低一半后全壽命周期費用情況

如果全壽命周期電價均按0.4元/kWh，工程投資以本段概算為基本價格計算，工程投資降低10%，全壽命周期費用可降低4.62%，即4.87萬元/km。按照工程全壽命周期費用不變(30年)，每年的檢修費可增加0.07萬元/km，或每5年大修一次每次0.35萬元/km，或每10年大修一次每次0.7萬元/km。

表5 本體建設成本各項費用比例構成 %

3 影響架空輸電線路工程全壽命周期管理的因素及分析

3.1 影響工程項目全壽命周期成本的因素

使用成本(包括使用過程中的運維費用、管理費、能源損耗費用)與建設成本(包括決策和施工階段成本)的總和。通過這樣的定義，將全壽命周期成本分解為全壽命周期成本=物流成本+實現成本+決策成本+運行成本。

(1)物流成本。從原料采購，并由工人制作成品賣出的人工耗費及車輛設備運行成本等。

(2)實現成本。實現成本涉及到各參與方的投入狀況，其包括施工方、監理方、業主方、采購方等各方為完成一個工程項目所付出的費用，這些費用大致包括，單機試運行或聯合試運行費用、工程主體施工成本、材料器具的制造加工成本、工程驗收成本以及不滿足工程設計周期而產生的全部或者部分的重置成本等。

(3)決策成本。輸電線路工程的實施方案以及最佳方案間的成本差異是構成決策成本的主要兩個方面。還包括工程設計、工程方案的確定、招投標等施工前期費用，以及可能產生的銀行貸款利息、銀行匯兌損失、電力行業內部收益率與市場投資收益率的差異損失、市場機會成本產生的損失等。

(4)運行成本。運行成本又稱工程項目的運行維護成本，其包括項目建成后在運維周期內產生的人工費、材料費、能耗費、施工機具使用費等。

3.2 影響架空輸電線路工程全壽命成本的因素

(1)輸電線路工程全壽命周期成本構成。從設計階段來考慮架空線路工程的全壽命費用時，可以通過忽略一些微小影響因素以便實現一個清晰的理想中的分析框架。因此，本文將全壽命費用分為三類：一類是日常運維費用、一類是綜合電能損耗費用、還有一類是建設成本費用。其中，工程建設費用占46%，電量損耗費用占47%，運行費用占7%。將理論及經驗相結合，施工成本在架空輸電線路工程的總費用中占比最大，而此時決策設計成本與施工成本相比較，其在建設成本中所占比例微乎其微，而設計階段的線路造價對于施工成本起到決定性的作用。為了研究脈絡清晰，忽略了一些微小因素，將設計階段線路的投資造價等同于建設成本。

(2)輸電線路建設成本和能損的影響因素。本體建設成本各項費用比例構成如表5所示。

從表5來看，綜合材料占很大的比重(70.90%)，而單項工程中桿塔工程和架線工程所占的比重較大，分別為33.34%和34.46%，而其中材料分別占總投資26.46%及26.35%。由此可見，工程量的大小由工程前期的設計優化深度決定，而輸電線路投資控制中的材料控制起到關鍵性的作用。

(3)運行成本的影響因素。運行維護費用構成，按照設計對運行的影響程度可以將運行維護費用分為大修費用、固定成本(設計不能影響固定成本)、技改費用(可通過設計優化進行技改費用的控制)以及可變成本(可通過設計優化來很大程度影響可變成本)這4個部分，其中可變成本占比較大，占整個運維費用的9%～30%。跳閘事故對運維費用的影響，從國網公司各個網省公司的架空線路運行狀況來分析，以及國內其他各線路運行資料總結和反饋設計投產架空線路運行狀況，可將其按嚴重程度分為：外力破壞影響、雷擊影響、鳥害影響、閃電冰雹影響等。這些因素對運維費用中的可變成本產生重大影響。

4 設計階段對于全壽命周期管理的思考及建議

通過對輸電工程線路全壽命周期費用管理的分析可以確定，應該始終堅持造價控制管理和設計管理控制這兩條主線，確保設計實施造價控制的可靠性才能在輸電線路全壽命周期的管理中實現有效的成本控制。若要實現設計質量的最大化，那么就必須合理控制造價達到工程全壽命周期費用有效控制的目的。

價值分析(功能與成本的比率)的理念充分體現了全壽命周期成本控制的分析過程。根據多年從事輸電線路設計的經驗以及項目全壽命周期的理論分析和數據分析，本文探討了輸電線路全壽命周期管理并給出了以下建議，這些建議主要是從設計和造價兩方面為出發點的。

(1)設計控制的建議。要實現在工程項目建設過程中節約投資并且項目建成后能夠取得良好的社會和效益，工程項目的設計環節起著決定性作用。從這個意義上來說，工程全壽命周期的設計管理就意味著，在設計階段就考慮到線路全壽命歷程的所有環節。

(2)造價管理的建議。在工程項目全壽命周期成本管理的過程中，工程造價管理充分體現出了工程造價和工程成本問題。通過合理的工程規劃設計能夠實現在壽命周期成本最小化的前提下，達到提高工程項目建設的社會效益、經濟效益并且達到優質、高質工程及環保的目的。

(3)優化資源配置建議。按照經驗估算及從一般工程項目的費用分析出發，設計費在整個建設工程全壽命費用的占比是相當低的，一般只在3%以下，但正是這占比3%以下的費用對工程造價的影響卻高達75%以上。因此，本文的建議是：適當增加前期人員、資源投入，并合理利用新科技來輔助設計工作，提高設計質量，以此來達到降低工程項目全壽命周期成本的目的。

5 結語

(1)工程全壽命周期管理是一項復雜的系統工程，相關的影響因素很多，若要做到總費用最小，需要建立龐大的仿真系統。可以根據全壽命周期費用管理的特點，選擇函數關系較簡單、敏感性強的變量開展工作，取得效益。

(2)決策設計成本在全壽命周期成本中是極微小的部分，然而90%的線路全壽命周期成本是由約80%的投資決策所決定的。因此，進行輸電線路工程的投資控制應該是在設計階段進行優化、決策。

(3)工程的全壽命周期管理可以控制全壽命周期的總費用，指導工程設計。電能損失費用的折算及電價、人工工資隨時間的增長的影響很大，應有相應的經濟評估及經濟發展預測。掌握兩個基本條件才能保證全壽命周期費用的準確性。

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ResearchandApplicationofLifeCycleManagementofTransmissionLineProject

SHI Junqiang

(Shanghai Electric Power Communication Co., Ltd., Shanghai 200051, China)

The project life cycle management is a complicated system engineering, and entails enormous related influencing factors. To achieve the minimum total cost, a large simulation system is required. Based on the budgetary estimate of Yazhong-Jiangxi ±800 kV UHV DC line project, the life cycle cost sensitivity analysis concludes that some measures have to be taken to reduce the cost influence on life cycle cost. The factors affecting the life cycle management of overhead transmission line project are discussed and analyzed.

total life cycle; investment control; decision design; economic assessment

10.11973/dlyny201705010

史俊強(1982—)，男，碩士，經濟師，從事電力項目概預算、結算造價編制與審核工作。

TM711

A

2095-1256(2017)05-0533-05

2017-07-28

(本文編輯：趙艷粉)