10 kV開關(guān)站改造效費評估模型研究

王福菊

(國網(wǎng)上海市電力公司青浦供電公司，上海 201700)

配電網(wǎng)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行是保證城市電網(wǎng)供電的重要因素[1]。電力供應(yīng)的主要目的就是為客戶提供持續(xù)、可靠、平穩(wěn)和足夠容量的電能[2]。在保障配電網(wǎng)持續(xù)、可靠、平穩(wěn)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(guān)站改造是配電網(wǎng)規(guī)劃的總體目標(biāo)。由此可知，10 kV開關(guān)站改造的效費分析和評估是配電網(wǎng)規(guī)劃的重要內(nèi)容之一。本文所涉及的各項指標(biāo)均指在10 kV開關(guān)站改造范圍內(nèi)。

1 效費理論

效費理論最早提出的是現(xiàn)代飛機效費理論，起源于軍用飛機研制項目[3]。

現(xiàn)代效費分析在飛機研制過程中有以下重要特征：①從強調(diào)性能到重視效能；②從僅重視研制生產(chǎn)(采購)費用到強調(diào)全壽命周期費用；③著眼于效能與全壽命周期費用的統(tǒng)一。

經(jīng)典戰(zhàn)斗機的效費比，其含義是在單位飛機全壽命周期內(nèi)，所產(chǎn)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(nèi)所產(chǎn)生的成本。

10 kV開關(guān)站改造工程在廣義上也屬于需要在特定的周期內(nèi)完成供電能力，可以適用經(jīng)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(wù)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(wù)效能的差異；③根據(jù)決策偏好，選擇匹配的效能—成本方案。

2 10 kV開關(guān)站改造項目效費評估指標(biāo)體系

10 kV開關(guān)站改造項目的決策中，指標(biāo)分析和設(shè)計是配電網(wǎng)系統(tǒng)規(guī)劃的關(guān)鍵要素，效費指標(biāo)的分析和設(shè)計貫穿于10 kV開關(guān)站改造項目的論證、規(guī)劃、實施等階段。

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

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

參考俄羅斯工業(yè)界的MAC概念，執(zhí)行10 kV開關(guān)站改造項目的對象可以視為開關(guān)站改造工程綜合體，由電氣一次設(shè)備、電氣二次設(shè)備、施工前現(xiàn)場準(zhǔn)備、施工人員、施工機械等組成，是結(jié)構(gòu)復(fù)雜的綜合任務(wù)大型系統(tǒng)。

對于10 kV開關(guān)站改造項目來說，開關(guān)站改造項目規(guī)劃的效能目標(biāo)可以定義為，在特定的條件下，完成10 kV開關(guān)站改造任務(wù)的能力。

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

在10 kV開關(guān)站改造項目規(guī)劃的消費評估指標(biāo)體系中，直接體現(xiàn)效費比的指標(biāo)是效能和成本，其中項目的效能由設(shè)備到位能力和人員執(zhí)行能力組成。指標(biāo)體系應(yīng)該體現(xiàn)開關(guān)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(jù)10 kV開關(guān)站改造項目效費評估指標(biāo)體系設(shè)計，設(shè)效費比模型可以表示為效能和成本的函數(shù)。有：

M=[E，C]

(1)

3.1 效能指標(biāo)

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

E=[EE，EP]

(2)

其中，EE表示設(shè)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(shè)備的到位時間，可用實際設(shè)備到位時間TA表示，主要指標(biāo)是不同類型設(shè)備到位時間間隔TI。

(3)

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

TTotal=TA+TI

(4)

EP表示人員執(zhí)行能力和實施能力，由現(xiàn)場施工作業(yè)強度FS表示，現(xiàn)場施工作業(yè)強度可以由現(xiàn)場施工總作業(yè)量HTotal和每個工種的作業(yè)量Hs和總工種的數(shù)量Sm乘積的比值表示。有：

(5)

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

Hs=α1Hshigh+β1Hsmedium+γ1Hslow

(6)

同理，總工種數(shù)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(yīng)的系數(shù)分別為。有α2，β2，γ2：

Sm=α1Smhigh+β1Smmedium+γ1Smlow

(7)

3.2 成本指標(biāo)

開關(guān)站改造項目的詳細(xì)財務(wù)成本計算比較復(fù)雜，涉及的具體事項極其龐大。在項目領(lǐng)導(dǎo)層面上，并不需要了解詳細(xì)的財務(wù)成本，能正確反映主要部分成本數(shù)值和變動情況就能滿足項目改造規(guī)劃的需要。

開關(guān)站改造總成本CTotal主要由電氣設(shè)備購置費CE、設(shè)備安裝和調(diào)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(shè)備購置費CE是指電站內(nèi)所有設(shè)備的購買費用，有：

(9)

設(shè)備安裝調(diào)試成本Cl表示電氣一、二次設(shè)備安裝和調(diào)試所產(chǎn)生費用CIp的總和，由設(shè)備種類數(shù)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(guān)。

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(shè)備到位時間增長或者設(shè)備安裝和電氣試驗出現(xiàn)問題等所產(chǎn)生的費用。為便于計算，可根據(jù)基建部統(tǒng)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(yīng)用中，開關(guān)站改造規(guī)劃最重要的兩個指標(biāo)是時間和成本，為建立相互聯(lián)系，將時間作為兩項指標(biāo)的自變量[7]。由此可形成效費評估模型：

(11)

根據(jù)效費評估模型，可以設(shè)定設(shè)備到位能力、人員執(zhí)行能力等單一指標(biāo)，觀察由此引起的開關(guān)站改造時間和成本的變化，以及之間的相互關(guān)系，從而制定開關(guān)站改造規(guī)劃。

4 結(jié)語

10 kV開關(guān)站改造項目是配電網(wǎng)規(guī)劃中的重要一項，具有成本高、技術(shù)復(fù)雜、不可控因素多等特點。而基于效能和成本對項目的規(guī)劃方案進行評估又是極其復(fù)雜和重要的工作。本文運用系統(tǒng)工程的全局理念，將孤立的效能和成本指標(biāo)進行關(guān)聯(lián)分析，形成一個相互聯(lián)系的效費評估模型。通過設(shè)定客觀可調(diào)整的輸入作為自變量，得到不同條件下的效費結(jié)果，從而為10 kV開關(guān)站改造規(guī)劃選擇合理可行的方案。