10 kV開關站改造效費評估模型研究

王福菊

(國網上海市電力公司青浦供電公司，上海 201700)

配電網系統的安全穩定運行是保證城市電網供電的重要因素[1]。電力供應的主要目的就是為客戶提供持續、可靠、平穩和足夠容量的電能[2]。在保障配電網持續、可靠、平穩的運行前提下，在良好的成本控制條件下，高效完成10 kV開關站改造是配電網規劃的總體目標。由此可知，10 kV開關站改造的效費分析和評估是配電網規劃的重要內容之一。本文所涉及的各項指標均指在10 kV開關站改造范圍內。

1 效費理論

效費理論最早提出的是現代飛機效費理論，起源于軍用飛機研制項目[3]。

現代效費分析在飛機研制過程中有以下重要特征：①從強調性能到重視效能；②從僅重視研制生產(采購)費用到強調全壽命周期費用；③著眼于效能與全壽命周期費用的統一。

經典戰斗機的效費比，其含義是在單位飛機全壽命周期內，所產生的費用與所能獲取的飛機效能的比值[4]。有：

式中M——研究對象的效費比；E——研究對象的效能；C——在特定周期內所產生的成本。

10 kV開關站改造工程在廣義上也屬于需要在特定的周期內完成供電能力，可以適用經典效費比評估方法。該公式描述的意義在于可以直觀地觀察到如下情況：①在完成相同任務效能的情況下，比較成本的差異；②在固定成本條件下，比較完成任務效能的差異；③根據決策偏好，選擇匹配的效能—成本方案。

2 10 kV開關站改造項目效費評估指標體系

10 kV開關站改造項目的決策中，指標分析和設計是配電網系統規劃的關鍵要素，效費指標的分析和設計貫穿于10 kV開關站改造項目的論證、規劃、實施等階段。

建立指標體系首先需要進行需求分析，確定規劃決策的總體需求，在此基礎上形成可行的方案集合。在集合中，需要明確形成方案的關鍵要素，從而形成指標集合。建立指標集合應該具有層次性、客觀性、可行性、可比性、簡潔性。

美國工業界武器系統效能咨詢委員會對武器系統效能的定義為[5]：“預期一個系統能滿足一組特定任務要求程度的量度,它是系統的可用性、可信賴性和能力的函數”。

參考俄羅斯工業界的MAC概念，執行10 kV開關站改造項目的對象可以視為開關站改造工程綜合體，由電氣一次設備、電氣二次設備、施工前現場準備、施工人員、施工機械等組成，是結構復雜的綜合任務大型系統。

對于10 kV開關站改造項目來說，開關站改造項目規劃的效能目標可以定義為，在特定的條件下，完成10 kV開關站改造任務的能力。

對于10 kV開關站改造項目規劃，最頂層的指標是改造時間(停電時間)和成本，一個良好的規劃方案應該是合理的改造時間和成本綜合優化形成的函數。10 kV開關站改造項目的效費評估指標體系如圖1所示。

在10 kV開關站改造項目規劃的消費評估指標體系中，直接體現效費比的指標是效能和成本，其中項目的效能由設備到位能力和人員執行能力組成。指標體系應該體現開關站改造工程綜合體概念中所包含的各個部分。

3 效費評估模型分析

根據10 kV開關站改造項目效費評估指標體系設計，設效費比模型可以表示為效能和成本的函數。有：

M=[E，C]

(1)

3.1 效能指標

在工程實踐中，效能指標E的直觀反映由設備到位能力EE和人員執行能力EP組成。有：

E=[EE，EP]

(2)

其中，EE表示設備到位能力，由給定的項目總周期約束TTotal條件下不同類型設備的到位時間，可用實際設備到位時間TA表示，主要指標是不同類型設備到位時間間隔TI。

(3)

對于任意開關站改造項目，TTotal由設備實際到位時間TA和不同類型設備到位時間間隔TI表示。有：

TTotal=TA+TI

(4)

EP表示人員執行能力和實施能力，由現場施工作業強度FS表示，現場施工作業強度可以由現場施工總作業量HTotal和每個工種的作業量Hs和總工種的數量Sm乘積的比值表示。有：

(5)

在開關站實際改造工作過程中，根據施工作業人員的技能等級不同[6]，作業人員可簡單分為高級工Hshigh、中級工Hsmedium、初級工Hslow，對應的系數分別為α1，β1，γ1。

Hs=α1Hshigh+β1Hsmedium+γ1Hslow

(6)

同理，總工種數量Sm可簡單分為高強度工種Smhigh、中強度工種Hmmedium、低強度工種Smlow，對應的系數分別為。有α2，β2，γ2：

Sm=α1Smhigh+β1Smmedium+γ1Smlow

(7)

3.2 成本指標

開關站改造項目的詳細財務成本計算比較復雜，涉及的具體事項極其龐大。在項目領導層面上，并不需要了解詳細的財務成本，能正確反映主要部分成本數值和變動情況就能滿足項目改造規劃的需要。

開關站改造總成本CTotal主要由電氣設備購置費CE、設備安裝和調試成本CI、因改造引起的停電成本CF、不確定因素造成的成本CUN組成，有：

CTotal=CE+Cl+CF+CUN

(8)

其中，電氣設備購置費CE是指電站內所有設備的購買費用，有：

(9)

設備安裝調試成本Cl表示電氣一、二次設備安裝和調試所產生費用CIp的總和，由設備種類數量確定。有：

(10)

停電成本CF是在電站改造中因停電引起的售電量損失，與停電時間及電站改造時間有關。

不確定事件成本CUN是指在項目實施中，由于各種不確定原因引起的設備到位時間增長或者設備安裝和電氣試驗出現問題等所產生的費用。為便于計算，可根據基建部統計的不確定事件引起的成本來表示。

3.3 效費評估模型

在工程應用中，開關站改造規劃最重要的兩個指標是時間和成本，為建立相互聯系，將時間作為兩項指標的自變量[7]。由此可形成效費評估模型：

(11)

根據效費評估模型，可以設定設備到位能力、人員執行能力等單一指標，觀察由此引起的開關站改造時間和成本的變化，以及之間的相互關系，從而制定開關站改造規劃。

4 結語

10 kV開關站改造項目是配電網規劃中的重要一項，具有成本高、技術復雜、不可控因素多等特點。而基于效能和成本對項目的規劃方案進行評估又是極其復雜和重要的工作。本文運用系統工程的全局理念，將孤立的效能和成本指標進行關聯分析，形成一個相互聯系的效費評估模型。通過設定客觀可調整的輸入作為自變量，得到不同條件下的效費結果，從而為10 kV開關站改造規劃選擇合理可行的方案。