基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法

邱玉德

摘要：從全壽命周期的角度出發(fā)，運用全周期的經(jīng)濟分析手段來優(yōu)化輸電線路設(shè)計方案，能夠保障輸電線路工程的長期利益，節(jié)約社會資源。本文結(jié)合輸電線路建設(shè)項目全壽命周期的相關(guān)理論，對項目的全壽命成本進行了深入研究，旨在為避免項目設(shè)計短期行為，實現(xiàn)輸電線路項目的經(jīng)濟和社會效益提供參考。

關(guān)鍵詞：全壽命成本;輸電線路設(shè)計;成本構(gòu)成

前言

輸電線路部件由于暴露于大氣環(huán)境中，受各類氣象條件的作用，對輸電線路的壽命和可靠性都帶來了一定的損害。并且輸電線路路徑的選擇受土地利用、城市建筑和周圍環(huán)境的影響，也較為復(fù)雜。這些因素不僅導(dǎo)致了電網(wǎng)建設(shè)全壽命周期費用估算的復(fù)雜性，而且也導(dǎo)致了輸電線路規(guī)劃和設(shè)計的復(fù)雜性。據(jù)統(tǒng)計，電網(wǎng)建設(shè)項目30%的資金消耗在了運行維管上，因此對于新建工程要從建設(shè)、維護、發(fā)展等全壽命周期來考慮，給電網(wǎng)建設(shè)工程一個合理的投資額，使整個電網(wǎng)建設(shè)在全壽命周期內(nèi)實現(xiàn)成本最優(yōu)化。

1.全壽命成本研究

1.1全壽命成本分析的特點

全壽命周期成本分析是一種新的概念和決策方法，目的是為了提高系統(tǒng)的全壽命周期費用的經(jīng)濟性。同傳統(tǒng)的概念和方法相比，它具有以下特點：

1）在選擇系統(tǒng)時，不僅考慮初始費用，也要將壽命周期內(nèi)的其他所有費用放在相應(yīng)的位置上加以研究。

2）在系統(tǒng)開發(fā)的初期考慮壽命周期費用。

3）就像對系統(tǒng)的性能、精度、容量、可靠性、維修性等技術(shù)規(guī)定一樣，把全壽命周期費用作為系統(tǒng)開發(fā)的主要因素。

4）深入地進行初始費用和和運行維護費用之間的權(quán)衡、系統(tǒng)效用和全壽命周期成本之間的權(quán)衡，以及開發(fā)設(shè)置所需的時間和壽命周期成本之間的權(quán)衡。

5）為了更好地進行權(quán)衡，對系統(tǒng)各組成部分考慮多種方案，以便選擇最佳的方案。

6）要準(zhǔn)備好可以有效利用的費用數(shù)據(jù)庫。

全壽命周期成本評價的結(jié)果，在很大程度上取決于以上各要點的滿足程度。如果以上的各要點不充分，則全壽命周期成本分析不會對作出正確的決策提供指導(dǎo)。

1.2輸電線路設(shè)計階段全壽命周期成本分析的作用

在電網(wǎng)工程可行性研究獲得核準(zhǔn)后，進入了線路設(shè)計階段，該階段與可行性研究的最大區(qū)別在于需要明確設(shè)備布局和設(shè)備選型等工程建設(shè)細節(jié)問題，也即全壽命周期成本分析工作可以落實到具體的設(shè)備層面，將有實實在在的成本數(shù)據(jù)支持，而不是同類設(shè)備的相關(guān)成本估算。設(shè)計單位可以根據(jù)可行性研究審定的技術(shù)方案，提出多個設(shè)計方案，進行全面的全壽命周期成本分析工作。特別是要計算確定不同方案下的運行檢修成本和故障損失成本。具體說來，輸電線路設(shè)計階段的全壽命周期成本管理技術(shù)應(yīng)用歸納為基建初投資和投運設(shè)備檢修成本的平衡，基建初投資與故障率之間的平衡、設(shè)備初投資與為了使設(shè)備在故障時便于快速診斷和快速修復(fù)而采用的額外檢測儀器的平衡，以及設(shè)備的選型或布置方案與占地面積的平衡，最終全壽命周期成本管理分析演變?yōu)楸容^各種設(shè)計方案的全壽命周期成本優(yōu)化問題[1]。

2.輸電線路全壽命周期設(shè)計過程

設(shè)計是工程建設(shè)的龍頭，設(shè)計的好壞對工程質(zhì)量及經(jīng)濟性的優(yōu)劣具有決定性影響。因此，抓好設(shè)計管理是全壽命周期管理最重要、最根本的一環(huán)。全壽命周期設(shè)計可理解為：從工程設(shè)計、管理、建設(shè)和運營的各個環(huán)節(jié)來尋求恰當(dāng)?shù)拇胧?，以滿足工程全壽命周期的總體性能（經(jīng)濟、技術(shù)、環(huán)保等）最優(yōu)的設(shè)計理念方法。

具體來講就是，以工程全壽命周期的安全性、適用性及經(jīng)濟性為目標(biāo)，研究從可研、立項、設(shè)計、施工到維護管理各個階段所應(yīng)采取的理論、方法和措施，使得工程項目的建設(shè)既滿足安全性和適用性的要求，又滿足經(jīng)濟性的要求。

結(jié)合輸電線路工程來講，欲實現(xiàn)全壽命周期設(shè)計，當(dāng)前應(yīng)主要做好以下各項工作：

（1）首先應(yīng)做好信息交流工作。因為，只有設(shè)計能及時、全面了解已有工程的施工及運行信息資料，以及最新的科研成果資料，才能做出符合實際的好的設(shè)計方案。

（2）充分利用已有信息及科研成果資料，結(jié)合工程的實際情況，以全壽命周期的觀點做好設(shè)計方案的技術(shù)比選工作。

（3）從全壽命視角做好設(shè)計方案的經(jīng)濟比較工作。這就要求不僅要從初投資，而且要從維行維護費、設(shè)備更新費及故障損失費等各方面，對設(shè)計方案進行全壽命過程的動態(tài)經(jīng)濟比較工作。

（4）抓好設(shè)計的“三結(jié)合”工作。在20世紀(jì)60年代，為搞好設(shè)計工作，提倡在設(shè)計中實行以設(shè)計為主的“設(shè)計、施工、運行”三結(jié)合，以彌補設(shè)計人員對施工、運行經(jīng)驗了解的不足。信息全面、及時的交流，已為設(shè)計能充分考慮運行、施工要求創(chuàng)造了良好條件。在此基礎(chǔ)上，再結(jié)合本工程的具體情況，運行、施工單位能在設(shè)計過程中及時參與咨詢建議也是十分重要的。例如，在設(shè)計方案的選定、路徑方案的選擇以及塔位的選定過程中，運行、施工單位能及時提供咨詢建議，這對線路的安全運行及經(jīng)濟性是十分必要的。

（5）做好對設(shè)計的評審工作。對設(shè)計的評審，不但要做好對初步設(shè)計的評審，而且要做好對施工圖的檢查評審工作。對施工圖的檢查，其優(yōu)越性已在多個工程施工圖檢查評審中有了充分的體現(xiàn)。

3.基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計方法

輸電線路設(shè)計中應(yīng)要充分體現(xiàn)工程項目全壽命周期管理、實現(xiàn)社會、經(jīng)濟、環(huán)境效益的設(shè)計理念，具體設(shè)計優(yōu)化措施主要有以下幾個方面：

3.1節(jié)能優(yōu)化措施

電力行業(yè)是經(jīng)濟發(fā)展中的基礎(chǔ)，作為能源產(chǎn)業(yè)和消費鏈中的重要環(huán)節(jié)，在輸電線路設(shè)計中應(yīng)采取以下措施：優(yōu)化路徑選擇，節(jié)約線路走廊;優(yōu)化導(dǎo)線材質(zhì)選擇，節(jié)省原材料;合理選擇導(dǎo)線分裂根數(shù)和間距，減少導(dǎo)線表面場強、無線電干擾和可聽噪聲;采用分段絕緣地線，可以有效地避免形成感應(yīng)電流通路，從而降低線路長期運行的能耗;采用節(jié)能金具，減少電暈和渦流損失;塔型選擇及優(yōu)化，改進和完善鐵塔結(jié)構(gòu)型式，使之充分滿足使用要求，達到安全可靠、經(jīng)濟合理、保護環(huán)境的目的;根據(jù)地形條件鐵塔基礎(chǔ)采用全方位高低腿型式，保護自然環(huán)境和減少水土流失[2]。

3.2基于經(jīng)濟效益的優(yōu)化措施

首先從設(shè)備選擇方面來說，在設(shè)計中要科學(xué)合理地選擇設(shè)備結(jié)構(gòu)型式和主要參數(shù)，選用免維護或少維護設(shè)備，還要合理選擇電氣設(shè)備爬距，減少污閃的發(fā)生。其次從材料方面來說，應(yīng)選擇隔熱環(huán)保建筑材料，降低建筑物能耗;采用新型鋼結(jié)構(gòu)防腐工藝，提高保護年限;根據(jù)運行維護要求，合理選擇道路路面材料。最后從自動化水平方面來說，設(shè)計要提高自動化、數(shù)字化水平，達到減人增效目的。對重要設(shè)備實行不間斷監(jiān)視，及早發(fā)現(xiàn)故障，避免事故擴大，減少停電損失。

3.3分層次設(shè)計方法

圖1基于全壽命成本的輸電線路“分層循環(huán)反饋”設(shè)計流程

該方法的設(shè)計流程如圖1所示。這種方法的本質(zhì)是在滿足輸電線路整體技術(shù)性的基礎(chǔ)上，對輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本進行預(yù)測。這種設(shè)計方法是通過對各個層次設(shè)計，經(jīng)過全壽命成本的循環(huán)對比，來最終確定設(shè)計，能夠有效地保證設(shè)計方案的經(jīng)濟型性[3]。

4.結(jié)語

全壽命成本分析目前已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，輸電線路由于自身特點的多樣性，導(dǎo)致了輸電線路的規(guī)劃和設(shè)計具有了復(fù)雜性?；谌珘勖杀痉治龅妮旊娋€路設(shè)計，能夠不斷的修正和完善設(shè)計方案，進而保證線路設(shè)計的經(jīng)濟合理性。隨著信息化的不斷加劇，未來輸電線路的設(shè)計還可以考慮編制輸電線路全壽命成本計算的軟件，來減少設(shè)計計算工作量，并且未來對輸電線路的設(shè)計還要考慮社會效益，這樣才能真正實現(xiàn)輸電線路的經(jīng)濟和社會效益。

參考文獻：

[1]郭青.輸電線路建設(shè)工程全壽命周期管理的探討[J].山西電力，2007，143（12）：88-92.

[2]徐種.全壽命周期成本管理在電力設(shè)備管理中的應(yīng)用探討[J].中國電力，2010（03）：72-74.

[3]國家電網(wǎng)公司基建部，組編.電網(wǎng)工程建設(shè)管理基礎(chǔ)知識及應(yīng)用[M].北京：中國電力出版社，2009（05）：200-204.