配電網(wǎng)資產(chǎn)全生命周期技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)管理策略及應(yīng)用研究

（1.深圳供電局有限公司；2.深圳新能電力開發(fā)設(shè)計院有限公司，廣東 深圳 518001）

選取轄區(qū)街道的一座110kV變電站為推演對象，進(jìn)行站內(nèi)的變壓器、配電線路及配電自動化全生命周期成本計算。根據(jù)各不同標(biāo)準(zhǔn)對該變電站進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)，并對四部分的LCC成本進(jìn)行優(yōu)化，選擇該標(biāo)準(zhǔn)下的最優(yōu)規(guī)劃建設(shè)策略。

1 區(qū)域建設(shè)現(xiàn)狀

中心城區(qū)負(fù)荷發(fā)展非常快，2000～2008年增長至近4倍，年均增長約19%，增長速度遠(yuǎn)高于特區(qū)內(nèi)速度，是城市未來負(fù)荷新的增長點(diǎn)。區(qū)縣現(xiàn)有主變?nèi)萘?946.5WVA，2015年區(qū)負(fù)荷為4900MW，需110kV主變?nèi)萘?177MVA,缺額6230MVA，需新建多座110kV變電站才能滿足安全可靠供電要求。

2 算例推演

2．1 國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)下的LCC成本

（1）變壓器LCC成本。根據(jù)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)在中心城區(qū)街道選取的110kV變電站建設(shè)一臺110kV、50MVA三相風(fēng)冷三繞組有載調(diào)壓變壓器，其主要技術(shù)指標(biāo)及工程數(shù)據(jù)如下：變壓器的額定容量為50MVA；額定電壓等級為 110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10kV； 三 側(cè) 容 量 比 為100/100/100；聯(lián)結(jié)組別號為Yn/yn0/d11；環(huán)境年平均溫度為25℃；年負(fù)荷平局率為50%；防污等級為d級；所有設(shè)備抗震按7度計算，8度構(gòu)造措施；噪音水平≤65dB（A）；低壓側(cè)經(jīng)接地變小電阻接地或不接地運(yùn)行方式。

對變壓器的最低運(yùn)行設(shè)定如下：易損件的最低更換期限是6年；如果變壓器一直處于正常運(yùn)行條件，那么在30年生命周期內(nèi)，可以不進(jìn)行器身檢修；在日常巡視中，最短周期是31天，最小預(yù)防性試驗(yàn)周期是6年。不同設(shè)備的情況用不同的模型參數(shù)設(shè)置來表示。所以，該臺變壓器在全壽命周期內(nèi)的各成本變化情況如圖1。

圖1 變壓器全壽命周期內(nèi)的各成本變化情況

圖1中，沒有將投資成本（CI）列示，因?yàn)閳D標(biāo)列示的變量有限，而初期發(fā)生的投資成本在總的全壽命周期成本LCC（曲線5）上能夠得到表現(xiàn)：在建設(shè)期，曲線5的值為96890元，正好符合變壓器的投資額。從圖1中，可以清楚地看到組成LCC的各成本在變壓器壽命周期內(nèi)的變化過程（曲線1、2、3、4），以及考慮時間價值的LCC的變化情況。建設(shè)期的運(yùn)行成本Co（曲線1）為0元，從第1年（運(yùn)行期）開始產(chǎn)生成本，并且與電量增長成正比，一直達(dá)到變壓器能輸送的最大電量；在運(yùn)行期內(nèi)，維護(hù)檢修成本CM（曲線2）比較穩(wěn)定，基本保持不變；由于受到設(shè)備發(fā)生故障的概率的影響，停電損失CF（曲線3）成“浴盆”狀波動；殘值CD（曲線4）僅僅在期末到達(dá)變壓器壽命年限時發(fā)生；在考慮時間價值的基礎(chǔ)上，變壓器的成本隨年份的增加而逐漸增加（曲線5），最終確定變壓器的LCC總成本為356620元。

（2）配電架空線路LCC成本。根據(jù)國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，針對該變電站低壓側(cè)10kV出線端進(jìn)行LCC成本規(guī)劃構(gòu)建。根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，分別對裸鋁線、絕緣導(dǎo)線以及加裝防雷裝置的絕緣導(dǎo)線三種屬性架空導(dǎo)線進(jìn)行LCC分析，比較并分析三種導(dǎo)線的優(yōu)越性。根據(jù)所得歷年數(shù)據(jù)和所建立模型得到的賦值變量可對三架空線路的LCC成本進(jìn)行計算（以5%的年利率和3%的通貨膨脹率計），相應(yīng)的導(dǎo)線裝置費(fèi)用參數(shù)計算情況如下：裸鋁線的LCC總成本為LCC1=179376.8元，絕緣導(dǎo)線的LCC成本為LCC2=132373元，加裝防雷裝置的絕緣導(dǎo)線LCC3=111045元。

通過比較結(jié)果且可看出，LCC1> L CC2>LCC3。綜上，絕緣導(dǎo)線的使用有利于生態(tài)環(huán)境的綠化及城鎮(zhèn)建設(shè)，可以有效減少對線下樹木的修剪量。另外，在臺風(fēng)季節(jié)，導(dǎo)線之間的相互碰撞現(xiàn)象較多，常常引起相間短路跳閘，架空絕緣導(dǎo)線的使用，可以有效降低跳閘機(jī)率。如果在架空絕緣線路上安裝防雷裝置，還可以明顯提高絕緣導(dǎo)線的抗雷擊能力，值得推廣實(shí)施，并且所需投資費(fèi)用還最小，因此，配電導(dǎo)線在規(guī)劃建設(shè)方面應(yīng)向此類裝置進(jìn)行選擇。

（3）配電電纜線路LCC成本。擬在該變電站新建一條長約10km的10kV雙回路電纜線路出線，排管敷設(shè)。按照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)計容量等各項要求，初選銅芯電纜8.7/15kV YJV22 3×300mm2和鋁芯電纜8.7/15kV YJLV22 3×500mm2兩種方案，以下使用LCC方法，對這兩種方案進(jìn)行對比，繼而做出選擇。

銅、鋁芯電纜間選擇時，發(fā)現(xiàn)兩者LCC的差距很小。在該項目中，銅芯電纜的LCC中，首先，敷設(shè)成本與電能損耗成本占比最大；其次，是購置成本和故障損失成本，而運(yùn)行維護(hù)成本和退役成本的占比最低。對于鋁芯電纜，結(jié)論大體相同，相比之下購置成本的占比略有降低。通過以上分析和比較，本次規(guī)劃中選用銅芯電纜作為規(guī)劃選擇配電線路，并且該銅芯電纜的LCC成本為380.204萬元。

（4）配電自動化LCC成本。根據(jù)計算結(jié)果，進(jìn)行配電終端的規(guī)劃設(shè)計，柱上聯(lián)絡(luò)開關(guān)和聯(lián)絡(luò)環(huán)網(wǎng)柜屬于線路之間聯(lián)絡(luò)設(shè)備，都應(yīng)該安裝“三遙”終端模塊。同樣，在主干線開關(guān)、進(jìn)出線較多的開關(guān)站、配電室和環(huán)網(wǎng)柜，也需要配置“三遙”終端模塊；對于分支開關(guān)、饋供線路末端無聯(lián)絡(luò)的環(huán)網(wǎng)柜、開閉所等，配置“兩遙”終端或故障指示器。同樣，通過國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及配電自動化模型可知配電自動化規(guī)劃所需變量值。對投資招標(biāo)階段、施工階段、運(yùn)行維護(hù)階段及報廢運(yùn)行階段成本進(jìn)行計算，計算得各階段成本，根據(jù)計算成果可知，隨著配電自動化技術(shù)的進(jìn)步以及生產(chǎn)工藝的成熟，生產(chǎn)成本逐漸下降，設(shè)備價格會有一定的回落，因此，配電自動化的前期投入成本CI為432.31萬元，而建設(shè)投入成本比前期投入成本稍高，為621.56萬元，當(dāng)配電自動化正常運(yùn)行后，配電自動化系統(tǒng)建成后，降低了電網(wǎng)的事故風(fēng)險與故障時間，由此也降低了由電網(wǎng)故障帶來的人生傷亡、重大經(jīng)濟(jì)損失甚至是重大政治社會影響的風(fēng)險，因此，運(yùn)行維護(hù)成本則相對降低為345.3萬元。當(dāng)配電自動化到達(dá)退役年限時，前期建設(shè)設(shè)備的退役會帶來一些退役成本，為86.45萬元。因此，可得配電自動化的總LCC成本為1485.62萬元。

2．2 類似地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)下的LCC成本

依據(jù)相關(guān)模型的計算，選取省會城市電網(wǎng)（A標(biāo)準(zhǔn)）和特區(qū)標(biāo)準(zhǔn)（B標(biāo)準(zhǔn)）對該110kV變電站進(jìn)行規(guī)劃，并依次準(zhǔn)確計算配電變壓器、配電架空線路、配電電纜線路及配電自動化四部分的LCC成本，比較并分析各標(biāo)準(zhǔn)下四部分LCC成本的差異。

通過對各標(biāo)準(zhǔn)下四部分LCC模型的計算，可知A標(biāo)準(zhǔn)下規(guī)劃的該變電站的LCC成本高于B標(biāo)準(zhǔn)下的LCC成本，說明依據(jù)B標(biāo)準(zhǔn)對該變電站進(jìn)行規(guī)劃建設(shè)較為適宜。進(jìn)一步單獨(dú)分析配電變壓器、配電架空線路、配電電纜線路及配電自動化LCC成本結(jié)果可知，在B標(biāo)準(zhǔn)下的配電變壓器LCC成本為53.493萬元；A標(biāo)準(zhǔn)下的配電變壓器LCC成本最優(yōu)為42.794萬元；B電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)下的電纜線路LCC成本為342.184萬元；A電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)下的配電電纜線路LCC成本最優(yōu)為317.235萬元；A標(biāo)準(zhǔn)下的配電自動化LCC成本最優(yōu)為1901.594萬元，B電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)下的配電自動化LCC成本最優(yōu)為1782.774萬元。由此可知，若單獨(dú)按每個固定標(biāo)準(zhǔn)去規(guī)劃配電網(wǎng)建設(shè)，并不能得到單項指標(biāo)最優(yōu)的方案，但考慮到該地區(qū)推行配網(wǎng)自動化的高覆蓋率，則B電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)更為合適。

3 結(jié)語

本項目基于全生命周期理論，運(yùn)用靈敏度分析方法對配電網(wǎng)各階段的具體設(shè)備進(jìn)行LCC成本化分析。在此基礎(chǔ)上，我們對中心城區(qū)配網(wǎng)進(jìn)行了LCC模型的優(yōu)化，并對其進(jìn)行了算例推演。