基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)方法研究

楊科

摘要：輸電線路作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，其有效應(yīng)用有利于保證電力系統(tǒng)供電安全、持續(xù)、穩(wěn)定進(jìn)行。當(dāng)然，輸電線路在應(yīng)用中容易受到多種因素影響，導(dǎo)致輸電線路老化、腐蝕等現(xiàn)象發(fā)生。為了盡量避免此種情況發(fā)生，應(yīng)當(dāng)基于全壽命成本分析的理念，對(duì)輸電線路進(jìn)行科學(xué)設(shè)計(jì)。文章分析了基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)方法。

關(guān)鍵詞：全壽命成本；輸電線路；設(shè)計(jì)方法；電力系統(tǒng)；供電安全 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM753 文章編號(hào)：1009-2374（2016）16-0016-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.16.007在我國(guó)現(xiàn)代化建設(shè)步伐不斷加快的今天，輸電系統(tǒng)受其影響有很大程度的進(jìn)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人們生產(chǎn)生活做出了突出貢獻(xiàn)。但是，隨著人們生產(chǎn)生活用電需求不斷增大，供電企業(yè)需要不斷擴(kuò)大供電量，因此所設(shè)置的輸電線路規(guī)模越來越大，相應(yīng)的建設(shè)成本費(fèi)用隨之增加，加之輸電線路維修維護(hù)費(fèi)用，使得電力企業(yè)所獲得經(jīng)濟(jì)效益降低，不僅影響電力企業(yè)發(fā)展，也不利于國(guó)民經(jīng)濟(jì)的提高?；诖?，應(yīng)當(dāng)從全壽命成本出發(fā)，對(duì)輸電線路進(jìn)行科學(xué)地設(shè)計(jì)，提高輸電線路的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性，如此才能改善現(xiàn)狀，使輸電線路有效應(yīng)用且為企業(yè)創(chuàng)造較高的經(jīng)濟(jì)效益。所以，基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)是非常必要的。

1 基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)

1.1 全壽命成本分析

全壽命成本是指工程項(xiàng)目建設(shè)全程所用成本的總和，包括項(xiàng)目規(guī)劃、方案設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)行、老化等環(huán)境的所用費(fèi)用。而全壽命成本分析則是在工程項(xiàng)目全壽命周期內(nèi)，考慮各個(gè)環(huán)節(jié)所用成本，盡可能地追求成本最小化、利益最大化。全壽命成本分析是一種經(jīng)濟(jì)評(píng)估方式，通過對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)成本的分析及考慮，盡可能地降低成本使用及成本浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目成本最低，項(xiàng)目方案最佳。所以在進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)中，基于全壽命成本展開設(shè)計(jì)，可以全方面地考慮輸電線路使用過程中可能存在的成本浪費(fèi)情況，進(jìn)而科學(xué)設(shè)計(jì)，必然能夠降低輸電線路成本，并且提高輸電線路應(yīng)用效果。

1.2 基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)理念

基于以上內(nèi)容，對(duì)基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)理念進(jìn)行分析，確定設(shè)計(jì)理念的出發(fā)點(diǎn)是考慮輸電線路全壽命成本，對(duì)凡是在全壽命期內(nèi)可能影響輸電線路的因素進(jìn)行綜合分析與規(guī)劃，并以此為依據(jù)，科學(xué)、合理地進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)，提出最優(yōu)方案。當(dāng)然，在具體方案設(shè)計(jì)中，基于此理念出發(fā)進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)，因輸電線路實(shí)際使用存在不確定性，為了提高設(shè)計(jì)方案的應(yīng)用性，應(yīng)當(dāng)高度重視以下兩方面的考慮：

1.2.1 輸電線路的安全性、經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性?；谌珘勖杀具M(jìn)行的輸電線路設(shè)計(jì)重點(diǎn)分析和考慮的是輸電線路各個(gè)環(huán)節(jié)成本問題，如若不注重輸電線路安全、經(jīng)濟(jì)、實(shí)用方面的考慮，輸電線路設(shè)計(jì)方案的使用價(jià)值同樣會(huì)受到影響。所以在進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)中，注意在加強(qiáng)各個(gè)環(huán)節(jié)成本控制的同時(shí)，還要注意結(jié)合實(shí)際情況，合理選用施工方法、絕緣材料等，降低輸電線路成本，提高輸電線路的安全性、實(shí)用性。

1.2.2 依照全壽命成本方法，分析和研究線路及施工環(huán)節(jié)等。設(shè)置在露天環(huán)境的輸電線路在運(yùn)行過程中易受到自然災(zāi)害、運(yùn)行消耗等方面的影響，導(dǎo)致線路老化或磨損等，增大成本且影響線路使用效果。出于輸電線路成本及實(shí)際應(yīng)用的考慮，在進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)中，應(yīng)當(dāng)依照全壽命成本方法來進(jìn)行線路分析及研究，尤其是施工環(huán)節(jié)，為經(jīng)濟(jì)、安全、有效使用輸電線路奠定基礎(chǔ)。

2 基于全壽命成本的預(yù)測(cè)模型

輸電線路全壽命周期內(nèi)所有成本的有效預(yù)測(cè)，有利于合理進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)。在具體進(jìn)行輸電線路全壽命成本預(yù)測(cè)過程中，應(yīng)當(dāng)根據(jù)全壽命成本的比較，對(duì)原設(shè)計(jì)的輸電線路進(jìn)行反饋，進(jìn)而提出改進(jìn)設(shè)計(jì)方案，如此可以符合輸電線路建設(shè)全壽命理念要求。

當(dāng)然，構(gòu)建輸電線路全壽命成本的預(yù)測(cè)模型是前提條件。理想化地進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)、施工、運(yùn)用分析，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建輸電線路全壽命成本的預(yù)測(cè)模型，將原設(shè)計(jì)的輸電線路的反饋信息，代入到模型中，可以直接預(yù)測(cè)出輸電線路存在的缺陷，以此為依據(jù)進(jìn)行科學(xué)的設(shè)計(jì)，有利于降低輸電線路成本，提高輸電線路使用性和安全性。

參考相關(guān)資料，確定輸電線路全壽命成本預(yù)測(cè)模型構(gòu)建流程是：明確輸電線路的確定性已知條件→基于常規(guī)型設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行輸電線路后續(xù)本體設(shè)計(jì)假定→確定模糊的假設(shè)條件→全壽命成本設(shè)計(jì)→構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。另外，要想基于全壽命成本進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)，還要明確全壽命成本表示方法，確定模糊建設(shè)及條件及設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算路徑相關(guān)的成本現(xiàn)值、導(dǎo)地線的全壽命成本現(xiàn)值、桿塔的全壽命成本現(xiàn)值、基礎(chǔ)的全壽命成本現(xiàn)值、絕緣子的全壽命成本現(xiàn)值、金具的全壽命成本現(xiàn)值、防雷及接地的全壽命成本現(xiàn)值、其他成本的全壽命成本現(xiàn)值之和，即可得到輸電線路的全壽命成本。

3 基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)方法

那么，如何運(yùn)用基于全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)方法呢？具體的做法是：

3.1 確定輸電線路全壽命成本構(gòu)成

輸電線路全壽命成本構(gòu)成：

3.1.1 基于輸電線路組成，確定輸電線路是由桿塔、導(dǎo)線、絕緣子、金具、防雷設(shè)施等部分組成，因此輸電線路全壽命成本包括基礎(chǔ)成本、桿塔成本、導(dǎo)線成本、絕緣子成本、金具成本、接地成本及其成本，如此可以計(jì)算出輸電線路組成方面的全壽命成本。

3.1.2 基于輸電線路運(yùn)行，確定輸電線路運(yùn)行方面的全壽命成本，即建設(shè)成本、檢修成本、失效成本、能耗成本等，進(jìn)而計(jì)算出輸電線路運(yùn)行方面的全壽命

成本。

3.2 選用恰當(dāng)方法建立預(yù)測(cè)模型

在明確輸電線路全壽命成本構(gòu)成之后，需要構(gòu)建全壽命成本預(yù)測(cè)模型。全壽命成本預(yù)測(cè)模型構(gòu)建方法以類比法、參數(shù)法、仿真法為主。其中類比法是先擬建輸電線路結(jié)構(gòu)形式、規(guī)模等，選擇與之相似的輸電線路項(xiàng)目，進(jìn)而利用其成本計(jì)算模型，結(jié)合此次輸電線路項(xiàng)目情況，構(gòu)建輸電線路全壽命成本預(yù)測(cè)模型；參數(shù)法同樣是先選用與此次輸電線路項(xiàng)目相似的項(xiàng)目，了解相似輸電線路的物理特性、成本數(shù)據(jù)、性能參數(shù)等，基于數(shù)學(xué)方法，建立與成本相關(guān)的函數(shù)關(guān)系式，如成本與時(shí)間的函數(shù)關(guān)系式等，對(duì)函數(shù)關(guān)系式進(jìn)行分析，確定成本與主要特征參數(shù)之間的普遍規(guī)律，進(jìn)而構(gòu)建此次輸電線路項(xiàng)目的預(yù)測(cè)模型；仿真法則是利用計(jì)算機(jī)模擬影響輸電線路基礎(chǔ)成本、導(dǎo)線成本、接地成本等方面成本的參數(shù)，進(jìn)而得到成本模擬參數(shù)，利用此參數(shù)可以構(gòu)建預(yù)測(cè)模型。以上三種模型構(gòu)建方法優(yōu)缺點(diǎn)各異，設(shè)計(jì)人員應(yīng)當(dāng)結(jié)合輸電線路項(xiàng)目，選擇適合的方法進(jìn)行輸電線路全壽命成本預(yù)測(cè)模型構(gòu)建。

3.3 確定預(yù)測(cè)模型的主要參數(shù)

輸電線路全壽命預(yù)測(cè)模型構(gòu)建的目的，是通過模型獲得主要參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行輸電線路全壽命成本計(jì)算，參考計(jì)算結(jié)果進(jìn)行輸電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)。那么如何確定輸電線路預(yù)測(cè)模型的主要參數(shù)呢？通常情況下，參考相似輸電線路項(xiàng)目的相關(guān)數(shù)據(jù)，假定輸電線路的主要參數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行輸電線路預(yù)測(cè)成本計(jì)算，結(jié)合輸電線路項(xiàng)目實(shí)際情況，得出主要參數(shù)。

3.4 全壽命成本計(jì)算

基于輸電線路全壽命成本預(yù)測(cè)模型，對(duì)輸電線路各個(gè)環(huán)節(jié)的成本進(jìn)行計(jì)算，再將各個(gè)環(huán)節(jié)的成本相加，如此可以得到輸電線路全壽命成本。但是需要注意的是，輸電線路全壽命成本計(jì)算過程中，需要將相關(guān)參數(shù)帶入模型再進(jìn)行計(jì)算。如計(jì)算輸電線路導(dǎo)線成本時(shí)，需要將材料成本、建造成本帶入到輸電線路全壽命成本模型

中，即：

式中：i為公里數(shù)。

4 結(jié)語

在我國(guó)大力推進(jìn)電力事業(yè)的當(dāng)前，輸電線路作為電力系統(tǒng)重要組成部分，其運(yùn)行好壞直接影響電力系統(tǒng)質(zhì)量、供電效果及電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。為此，應(yīng)當(dāng)從輸電線路設(shè)計(jì)階段著手，優(yōu)化設(shè)計(jì)，提高輸電線路的經(jīng)濟(jì)性、安全性、實(shí)用性?；谌珘勖杀镜妮旊娋€路設(shè)計(jì)方法是非常適合的，在具體進(jìn)行輸電線路設(shè)計(jì)中，基于全壽命成本考慮，對(duì)輸電線路各個(gè)環(huán)節(jié)成本進(jìn)行分析，同時(shí)優(yōu)化輸電線路施方法、選材等方面的設(shè)計(jì)，如此可以使輸電線路經(jīng)濟(jì)性、安全性、實(shí)用性得以提高。

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