GIS與AIS設(shè)備220kV變電方案投資決策研究

童小紅，王道靜

(1.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽 合肥 231131 2.國(guó)網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230022)

目前我國(guó)電網(wǎng)工程建設(shè)日臻完善，電網(wǎng)工程建設(shè)發(fā)展已經(jīng)取得質(zhì)的飛躍，在保證電網(wǎng)運(yùn)行安全、可靠的同時(shí)，要求朝著資源節(jié)約、環(huán)境友好的方向發(fā)展。高壓配電裝置設(shè)備是變電站設(shè)計(jì)方案的關(guān)鍵組成部分，其設(shè)備的質(zhì)量、性能對(duì)項(xiàng)目投資和生產(chǎn)運(yùn)維費(fèi)用影響很大。本文以安徽省220kV變電工程為例，展開對(duì)GIS與AIS設(shè)備變電方案投資決策研究。

1 AIS、GIS高壓配電裝置技術(shù)、經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)分析

目前，高壓配電裝置的型式主要有3種：①空氣絕緣的常規(guī)配電裝置，簡(jiǎn)稱AIS(以下均簡(jiǎn)稱AIS)；②六氟化硫氣體絕緣全封閉配電裝置，簡(jiǎn)稱GIS；③復(fù)合式配電裝置，簡(jiǎn)稱HGIS。參照大量現(xiàn)有資料及調(diào)研報(bào)告，結(jié)合實(shí)際運(yùn)維經(jīng)驗(yàn)，總結(jié)如表1所列。

表1 AIS與GIS配電裝置主要差異對(duì)比表

HGIS與GIS的主要差異：HGIS土建基礎(chǔ)簡(jiǎn)單；擴(kuò)建方便，且主母線停電時(shí)間較短；檢修空間大，便于檢修；內(nèi)絕緣部位及密封部位較少；設(shè)備占地面積增加約22%，設(shè)備價(jià)格降低約25%。

2 AIS、GIS變電站工程造價(jià)差異分析

依據(jù)通用設(shè)計(jì)[1]選取AIS(C-3方案)、全戶外GIS(A1-1方案)、半戶內(nèi)GIS(A1-2方案)、全戶內(nèi)GIS(A2-2方案)4種類型220kV變電站方案模型進(jìn)行費(fèi)用測(cè)算和分析研究。工程量及費(fèi)用差異如表2和表3所列。

表2 主要工程量差異對(duì)比分析

表3 工程費(fèi)用差異對(duì)比分析

由表2可見，站區(qū)占地面積與平立面布置方案直接影響站區(qū)建筑和安裝主要工程量的差異大小。根據(jù)工程費(fèi)用差異對(duì)比分析，可見靜態(tài)投資由低到高依次為AIS、GIS半戶內(nèi)、GIS全戶外、GIS全戶內(nèi)。

2.1 建筑工程費(fèi)主要差異分析

選用不同方案，建筑工程費(fèi)用存在較大差異，產(chǎn)生差異的主要原因是工程量差異。從表3工程費(fèi)用差異對(duì)比分析表可見無(wú)論地質(zhì)條件如何，采用半戶內(nèi)GIS方案建筑工程費(fèi)用最低，全戶內(nèi)GIS及AIS方案建筑工程費(fèi)用較高，最高與最低之間相差接近1倍。

2.2 安裝工程費(fèi)主要差異分析

選用不同方案，安裝工程費(fèi)存在一定差異，產(chǎn)生差異的主要原因是工程量差異。從表3工程費(fèi)用差異對(duì)比分析表可見各類型GIS方案安裝工程費(fèi)均較AIS方案減少(降幅在23%～28%)，3種類型GIS方案安裝工程費(fèi)相差不大，采用半戶內(nèi)GIS方案安裝工程費(fèi)最低。

2.3 設(shè)備購(gòu)置費(fèi)主要差異分析

4種方案設(shè)備費(fèi)從高到低的排序?yàn)椋喝珣敉釭IS方案、全戶內(nèi)GIS方案、半戶內(nèi)GIS方案、AIS方案。從表3工程費(fèi)用差異對(duì)比分析表可見各類型GIS方案設(shè)備購(gòu)置費(fèi)均較AIS方案增加(增幅在20%～23%)，3種類型GIS方案設(shè)備購(gòu)置費(fèi)相差不大，采用AIS方案設(shè)備購(gòu)置費(fèi)用最低。

2.4 其他費(fèi)用主要差異分析

當(dāng)征地單價(jià)取定，其他費(fèi)用的差異，主要是征地面積及取費(fèi)基數(shù)的差異所致。從表3工程費(fèi)用差異對(duì)比分析表可見各類型GIS方案其他費(fèi)用均較AIS方案減少(降幅在6%～13%)，即4種類型方案其他工程費(fèi)相差不大，采用半戶內(nèi)GIS方案其他費(fèi)用最低。

3 工程造價(jià)敏感性分析

敏感性分析是采用定量分析方法，研究有關(guān)因素逐一更改變量數(shù)值時(shí)，對(duì)某一關(guān)鍵指標(biāo)產(chǎn)生的影響程度[2]。除設(shè)計(jì)方案外，工程地形地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、主要設(shè)備價(jià)格、征地價(jià)格的變化都將導(dǎo)致工程投資發(fā)生相應(yīng)的變化，其中設(shè)備價(jià)格和征地價(jià)格的影響較大，本文針對(duì)設(shè)備價(jià)格和征地價(jià)格進(jìn)行工程造價(jià)敏感性分析。

圖1 GIS主要設(shè)備價(jià)格敏感性分析

3.1 設(shè)備價(jià)格敏感性分析

針對(duì)GIS主要設(shè)備價(jià)格對(duì)4種方案造價(jià)做敏感性分析，假定其他條件不變，土地價(jià)格按450萬(wàn)元/hm2計(jì)算、220kVGIS設(shè)備費(fèi)用取140萬(wàn)元/間隔，110kVGIS設(shè)備費(fèi)取50萬(wàn)元/間隔，地質(zhì)條件相同、方案不變。

由圖1可見，在目前GIS主要設(shè)備價(jià)基礎(chǔ)上上漲10%，仍是GIS半戶內(nèi)方案比較經(jīng)濟(jì)，漲幅超過10%左右時(shí)，AIS方案最經(jīng)濟(jì)。當(dāng)主GIS設(shè)備價(jià)格下降10%以內(nèi)時(shí)，AIS方案優(yōu)于GIS全戶外方案，劣于GIS全戶內(nèi)方案；當(dāng)GIS設(shè)備費(fèi)持續(xù)下跌，超過10%時(shí)，GIS全戶外方案及GIS半戶內(nèi)方案均優(yōu)于AIS方案。在圖示增減幅度內(nèi)，GIS全戶內(nèi)方案造價(jià)高于其他3種方案。

圖2 土地價(jià)格敏感性分析

3.2 征地價(jià)格敏感性分析

假定其他條件不變，即設(shè)備價(jià)格按目前市場(chǎng)價(jià)、地質(zhì)條件、方案均相同。

由圖2可見，在土地價(jià)格上漲過程中，AIS方案由于占地面積最大，投資上漲的幅度最大，當(dāng)土地價(jià)格為382萬(wàn)元/hm2時(shí)，AIS方案和GIS半戶內(nèi)方案交叉，也就是說(shuō)，當(dāng)土地價(jià)格為382萬(wàn)元/hm2時(shí)，二者造價(jià)一樣。當(dāng)土地價(jià)格上漲至821萬(wàn)元/hm2時(shí)，AIS方案與全戶外GIS方案造價(jià)一致。全戶內(nèi)GIS方案始終高于其他方案，但當(dāng)土地價(jià)格上漲時(shí)，其造價(jià)與其他方案相比，差距縮小。

4 GIS與AIS變電站全生命周期成本差異分析

全生命周期理論為20世紀(jì)英美工程造價(jià)界的學(xué)者和實(shí)際工作者提出，逐步發(fā)展成為了一套完善的理論，全生命周期包括建設(shè)、運(yùn)營(yíng)、拆除、翻新全過程，通過控制以上各個(gè)階段，達(dá)到全生命周期成本最低的目的。全生命周期理論的應(yīng)用已成為電力工程造價(jià)管理工作的發(fā)展趨勢(shì)[3]。

對(duì)GIS和AIS變電站進(jìn)行全生命周期成本差異分析，首先相同建設(shè)規(guī)模的全戶外GIS、半戶內(nèi)GIS及全戶內(nèi)GIS變電站設(shè)備主要差異是高中壓配電裝置母線筒長(zhǎng)度不同，而此差異對(duì)檢修維護(hù)工作量的影響可忽略不計(jì)，因此各類型方案的GIS變電站檢修維護(hù)等運(yùn)營(yíng)成本是基本相同的。其次220kV AIS設(shè)備按每年檢修1次，GIS設(shè)備按10年檢修1次考慮，設(shè)備壽命期均按40年測(cè)算維護(hù)及廢棄折現(xiàn)成本，分析結(jié)果如表4所列。

表4 220kV AIS、GIS變電站全生命周期成本差異分析對(duì)比表

由表4可知，相同建設(shè)規(guī)模的220kV GIS較AIS變電站維護(hù)檢修成本減少6521萬(wàn)元，廢棄成本減少5萬(wàn)元。在不考慮故障成本及設(shè)備返廠費(fèi)用等不確定因素的情況下，220kV AIS、GIS變電站全生命周期成本由高到低的排序?yàn)锳IS 變電站、全戶內(nèi)GIS變電站、全戶外GIS變電站、半戶內(nèi)GIS變電站，即220kV半戶內(nèi)GIS變電站全生命周期成本最低，指標(biāo)最優(yōu)。

5 結(jié) 論

根據(jù)分析得到的結(jié)論如下：①僅從基建成本考慮。在目前設(shè)備價(jià)格水平條件下，土地價(jià)格低于821萬(wàn)元/hm2，且地質(zhì)條件較好時(shí)，采用AIS方案較為經(jīng)濟(jì)；② 在目前設(shè)備價(jià)格水平條件下，土地價(jià)格于821萬(wàn)元/hm2以上，且地質(zhì)條件較差時(shí)，采用半戶內(nèi)GIS方案最經(jīng)濟(jì)； ③ 隨著土地價(jià)格上漲、GIS設(shè)備持續(xù)下跌，AIS方案價(jià)格優(yōu)勢(shì)越來(lái)越微弱，半戶內(nèi)GIS和全戶外GIS優(yōu)勢(shì)越來(lái)越明顯；全戶內(nèi)GIS方案一般采用電纜出線，造價(jià)較高，僅在用地緊張、征地價(jià)格較高且環(huán)保要求高的市區(qū)或環(huán)境污染較嚴(yán)重的地區(qū)使用。④ 從全生命周期成本考慮， GIS變電站比AIS變電站全生命周期成本低，其中半戶內(nèi)GIS變電站全生命周期成本最低、指標(biāo)最優(yōu)，推薦半戶內(nèi)GIS變電站方案；全生命周期成本若增加考慮電纜與架空出線的差異時(shí)，全戶外GIS方案最優(yōu)。⑤ 若考慮擴(kuò)建方便、檢修空間大及節(jié)省投資因素，推薦采用HGIS方案。