基于價值工程的負荷分割方案優化與經濟性分析

李祖瑜LI Zu-yu

（廣東電網有限責任公司湛江徐聞供電局，湛江 524100）

0 引言

當前在不少欠發達地區，由于受地理環境、氣候、經濟發展水平、社會文化背景等因素影響，用電負荷會隨著用戶的用電習慣產生較大的波動，據調查，部分地區配變負載率在春節短短幾天內甚至出現從最低8.86%到最高114.45%將近100%的巨大波動。巨大的負載率落差在技術層面上會影響設備的使用壽命、增加故障發生的幾率、降低供電可靠性，在經濟上由于部分時段設備所帶負載較輕，設備利用率不足導致損耗占比較大，會造成不必要的投資浪費。

對于供電企業而言，在低壓臺區改造項目中為了“精準投資、精益建設”，同時為了充分挖掘降損潛力、降本增效，并在響應當前國家倡導的“雙碳”戰略背景下，亟需在臺區改造項目中尋求能高效、可靠解決問題的方案。而目前大部分低壓臺區改造方案均存在著可研深度不足、硬套典型設計與規劃技術導則導致改造效果欠佳等問題，對用電負荷波動較大的地區缺乏差異化考慮。

根據配電網規劃相關規定，一個臺區的用電負荷當發展到一定程度后，需要擬立基建項目新增配變臺區（電源點）以滿足負荷需求，否則隨著負荷的不斷增長，原有臺區會出現配變重過載問題，同時由于新增負荷遠離電源點，供電半徑過長會影響電壓質量，對供電可靠性及設備健康水平均會造成負面影響，進一步影響用戶的用電體驗。在這類項目中新建配變臺區是第一步措施，而在新建供電臺區方案制定的同時往往還會涉及到原有臺區負荷分割的問題，在關鍵的第二步中，倘若負荷分割不合理，盲目進行“一刀切”，不僅無法根治問題，還會令項目方案實施效果大打折扣，導致投資效果欠佳、投資浪費等問題。本文基于價值工程理論，探討在不改變方案總投資的前提下，針對負載率變化較大的臺區，通過劃分負荷類型合理分割臺區負荷，優化臺區負荷分布，使其在滿足技術要求的前提下，盡可能滿足經濟性。

1 問題產生的背景

針對上述這一類由于用戶用電習慣引起負荷波動較大的現象，筆者對其產生原因及影響程度進行進一步剖析。

1.1 問題產生的主要因素分析

1.1.1 地理環境及氣候因素分析

雷州半島南部屬于四級玄武巖臺地，玄武巖滲透性較強，地表徑流較少，同時由于地處熱帶地區，氣溫高，日照時間長，日照輻射強，導致地表土壤蒸發量大，不利于蓄水。同時由于雷州半島南部處于中南半島長山山脈及海南島中部五指山的雨影區域內，無論是東南季風還是西南季風，帶來的降雨都非常有限。筆者查閱當地明清時期的方志，在自然災害方面關于旱災的記錄較多，通過歷史記錄也印證了這一事實。

1.1.2 社會經濟及人文背景因素分析

雷州半島南部以傳統農業經濟為主，主要種植各類蔬菜，為國內規模較大的北運蔬菜生產基地，由于具備良好的光熱條件，農作物生長期較長，全年均可從事農作物種植。此外由于當地人口稠密，人多地少，外出勞務人員也占相當大比例，主要輸往鄰近的珠三角地區。加之根據當地的人文及社會風俗習慣，外出勞務人員在經濟收入顯著提高后，均會出現不同程度的置辦新居偏好。

1.1.3 技術因素分析

在鄉鎮地區，村落是人們聚居的基本單位，為保證居民用電而建有配變臺架（電源點）及附屬低壓線路等分配電能的基礎設施。根據電網規劃專業的規定，當一個村落用電負荷增長到硬件設施無法承載后，就需要新建配變臺架，同時分割低壓線路的用電負荷。按照相關規劃導則的規定，新建電源點應盡可能靠近新增的負荷點，除了考慮工程投資經濟性，還需滿足新增負荷區域各類用戶的用電需求[1][2]。

1.2 問題的影響程度及不良后果

通過上述1.1 中主要原因分析可知，在當地特殊的地理、氣候條件下，當地發展農業較依賴于汲井灌溉的模式，而當地農民汲取地下水普遍采用電力水泵，在旱季時，居民會集中汲水，導致用電量激增。另外，農業負荷帶有極其明顯的季節性特征，農閑與農忙時的負荷落差極大。

此外，由于當地外出務工人員較多，在經濟收入增長的同時，新建住宅也如雨后春筍般增多，但這些新建的住宅大部分都屬于“候鳥式”住宅，經過調查統計分析，在當地有將近八成此類住宅在一年當中大部分時段極少用電，只在農歷新年務工人員返鄉期間才有明顯用電需求。加之外出務工人員所在的區域屬于經濟水平較為發達的地區，長期居住在發達地區的務工人員在生活方式、用電習慣上會比較偏向于該地區，隨著社會經濟的快速發展，務工人員在返鄉后不可避免地將自己在發達地區的用電、生活習慣帶回鄉里，導致新建樓房一年之內出現明顯的負荷變化。相比之下，建設年代相對較早的一些住宅，由于居住的群體大多為老年人、留守兒童，他們長年在此定居，一年之內用電量相對較穩定，波動不明顯。

與此同時，在配網規劃方案編制與執行的過程中，由于不同的規劃人員對規劃導則等相關規定的解讀存在差異性，導致新建臺區后負荷分割不合理，在解決原有問題過程中又會產生新的問題。較為常見的例如片面強調以道路、河流、耕地及宅基地等既有的物理分界作為新舊臺區負荷劃分的依據，在拆分原臺區負荷時忽略負荷發展變化的客觀規律，導致新建的臺區負載率長期處于較輕水平，無論是從項目投資經濟性、設備利用率抑或損耗率角度分析均會造成極不經濟[3]，在負荷量較大的時期出現明顯的新舊臺區負荷分配不合理現象[4]。

2 價值工程的概念及相關理論、方法

2.1 價值工程的概念、定義

價值工程（Value Engineering）又稱價值分析，是一種在最經濟的壽命周期成本下，通過提高價值以及更有效地利用資源的一種管理技術，同時也是一門將技術與經濟相結合的現代化管理科學，目前該理論在工程項目管理、產品研發中已經得到廣泛而又成熟的應用。價值工程理論中的“工程”指為實現高價值目標而采取的管理活動，而“價值”指衡量事物的功能與全部費用的比值，是一種評價尺度[5]。

根據其定義，功能（F）、價值（V）與成本（C）三者之間存在的聯系可用公式：V=F/C 表達[6]。價值工程有別于項目投資決策理論，后者側重于項目可行性研究，而前者則是強調如何以更經濟的投入獲得必要功能的技術經濟方法，強調功能分析、功能改進。

2.2 價值工程的基本提升方法

根據公式：V=F/C 可得知，欲提升價值V，基于理論，結合實際，通常采取的方法有以下五個類型[7]：①節約型：在保持功能不變的情況下，通過降低成本來提升價值。②改進型：指在成本不變的前提下，通過改進設計，提高項目的功能，以提高可利用的資源以及效用，進而增加額外的經濟效益。③雙向型：雙向型指在提高功能的同時又降低成本，最終實現價值的大幅提升。④投資型：主要指在成本方面稍微進行小幅度提升，但在功能上產生更顯著的提高，總體而言能夠獲取更大的價值。⑤犧牲型：犧牲型主要針對存在冗余功能的情況下，去除一部分不需要功能（主要是針對作用小，但耗資較大、較不經濟的功能），使功能小幅下降，成本大幅下降。

2.3 價值工程提升方法的選取

結合粵西地區某縣存在的問題進行分析可知，諸如地理環境、社會文化背景、經濟發展水平以及受其影響的用戶用電習慣等在投資方看來，屬于不可改變的外在客觀因素，改變這些外在因素較難實現，而通過項目優化的方式解決更多問題則更貼近實際。另外，由于近年來國家提出“雙碳”戰略目標，加上企業倡導“精準投資、精益建設”，在滿足現有技術經濟指標的情況下，為保證項目投資保持不變（小幅度變化可忽略），在提升價值方面采用改進型較符合實際，在保證項目總投資不變的情況下優化、完善負荷分割方案，以獲得較大的功能價值，滿足其經濟性。

3 相關案例分析過程

3.1 案例的選取

以下選取粵西某縣比較具有代表性的某村莊改造案例進行分析，如圖1 所示。該村的用電負荷沿公路兩側分布，公路南側淺灰色部分主要為建設年代較久的房屋，由于常年有留守人員居住，負荷相對較穩定，該村原有容量為500kVA 的配變臺區處在既有用電負荷的中心位置，同時由于靠近中心的老舊房屋屬于負荷發展較為成熟的區域，負荷年增長不甚明顯。隨著外出務工人員收入水平的增加，此時開始出現新增負荷，以既有舊房屋片區為中心，沿著村莊輻射狀地向外側一圈新建住宅（圖中深灰色部分所示），當負荷增長到原有臺區無法承載的時候，原有的配變臺區會出現重過載問題，同時由于新增負荷距離原臺區較遠，已超出技術標準所允許的供電半徑范圍，進一步產生電壓質量問題，需要在公路北側新增一容量為315kVA的配變臺區以滿足負荷增長需求。

圖1 選取具有代表性某村莊改造為例

3.1.1 原負荷分割方案

在新建配變臺區之后，還需要對原有臺區進行必要的負荷分割，這一步至關重要，甚至會影響到項目實施效果。如圖2（a）所示，由于規劃人員對規劃技術導則存在不同的解讀，過分強調以道路、河流、耕地及宅基地等既有的物理界限作為新舊臺區負荷的分界，在拆分原臺區負荷時忽略負荷發展的客觀規律，再加上公路北側新增臺區所帶的負荷大部分屬于變化較大的負荷，導致新建的配變臺區在相當長的時段內輕載運行（根據相關技術導則，當配變長期負載率＜30%時為輕載運行），導致項目投資不經濟，后期運營階段設備利用率低及損耗率偏高。

圖2

3.1.2 結合價值工程優化后的負荷分割方案

基于價值工程理論，結合上述案例，以改進型提升功能價值為導向，在保持工程項目總投資不變的前提下，通過優化負荷分割方案，進而提升項目的經濟性。具體分法如下：充分考慮該村負荷的性質，將該村的負荷分成兩組不同的類型，一類是以負荷變化不大的原有住宅為主，另一類則是以新建住宅、農田等波動變化較大的負荷為主。再根據新舊配變的容量大小以及所處的位置重新合理劃分負荷區域，打破以往慣有的以公路等既有物理界限作為負荷劃分依據的方式，優化方案的同時兼顧負荷發展變化，確保該村在負荷較低時新舊兩臺配變都不至于出現輕載問題，如圖2（b）所示。

3.2 分析及效果對比

在價值工程理論的分析基礎上，本方案以改進型提升功能價值為切入點，將該村的負荷按照變化特點分成兩類，通過對兩類負荷的所占比例進行重新分配、組合，進而對新舊臺區所帶的負荷進行合理分割。上述兩方案相關參數如表1 所示。

表1 兩方案相關參數對比

在確保項目總投資不發生明顯變化的前提下對臺區負荷分割方案進行改進與優化，從而使項目在解決原有負荷增長問題的同時不會產生新的問題，大大提高項目的經濟性。

4 結語

規劃人員在制定負荷分割方案的時候不可片面地強調以既有的天然物理界限來劃分，同時切忌生搬硬套規劃技術導則，應實事求是、因地制宜，制定出符合當地負荷變化規律的分割方案。針對類似本案中的區域，在負荷分割時需要在常規技術方案的基礎上兼顧負荷發展變化，并在規劃設計階段，制定合適的分割方案。本方案基于價值工程理論，在解決原有臺區用電問題的同時不產生新的問題，同時也滿足新增負荷的需求，使得項目投資更經濟、方案更合理，不僅在方案上優化項目投資，還能在后期運營階段提高設備利用率，同時還能進一步挖掘配變臺區的降損潛力。