電力工程全生命周期成本最優(yōu)管理研究

李 鴻 思文東

延長油田股份有限公司杏子川采油廠 陜西 延安 717400

隨著時代的發(fā)展，電力工程建設管理模式創(chuàng)新變革，電力工程造價管理目標已由“單純造價控制”向“全生命周期成本最優(yōu)”[1-3]。我國的電力工程造價管理模式主要存在如下問題：一是電力工程造價管理的重點是實施階段，而沒有把決策、設計階段的影響造價的關鍵因素進行考慮。二是強調建設期建設成本，而對未來的運營和維護成本考慮較少，無法分析電力工程在全生命周期內的成本。鑒于此，有必要采用全生命周期成本管理方式，從工程項目的長期效益出發(fā)，綜合考慮項目的規(guī)劃、設計、采購、建設、運行、報廢的全過程，在滿足安全、效益、效能的前提下追求全生命周期成本最優(yōu)。

1 全生命周期成本理論

電力工程的全生命周期成本可分為初始投資成本、運行成本、維護成本、故障成本和退役處置成本[4-5]。其計算公式為

式中，WLC：全生命周期成本。

CI（Investment Costs）：初始投資成本。電力工程初始投資成本指項目建設和調試期間，在正式投入運行之前所發(fā)生的一次性費用，包括建筑工程費、設備購置費、設備安裝費和其他費用等。

CO（Operation Costs）和CM（Maintenance Costs）：運行成本和維護成本。電力工程運行和維護成本是指運行期間所花費的一切費用的總和，主要包括人工費、維保費、能耗費、環(huán)境費等。

CF（Outage of Failure Costs）：故障成本，包括故障檢修成本和故障損失成本。

CD（Disposal Costs）：退役處置成本，包括設備退役處置時的人工、設備費用以及運輸費用和設備退役處置時的環(huán)保費用，并去除設備退役殘值。

2 全生命周期成本影響因素分析

運維檢修工作是全壽命周期成本管理的重要環(huán)節(jié)，通過進一步梳理輸變電工程的構成要素，挖掘和識別運檢成本的主要影響因素，從而有效實現(xiàn)電力工程全壽命周期成本的優(yōu)化管控[6-7]。

運行維護多為常規(guī)檢查工作，單次費用較低，但發(fā)生頻次高；檢修及故障成本并不是每年發(fā)生，但單次費用成本高。因此，可以通過調研、收集各類檢修工作投入成本和運維工作票，研究變電工程和線路工程實際運檢工作情況，深入分析運檢成本關鍵影響因素。

通過統(tǒng)計某地區(qū)變電工程技術改造、運維和檢修的成本數(shù)據，得出變電工程中影響運維成本的主要因素如下：

（1）電壓互感器、電流互感器、避雷器、開關、閘刀等相關設備中，運維成本關鍵影響因素主要為：

1）線路電壓互感器C類檢修、線刀B類檢修；

2）正刀專項反措、消缺兩項原因占比較大。

（2）主變壓器相關設備中，運維成本關鍵影響因素主要為：

1）主變有載開關大修、相關滲油處理、發(fā)熱處理、正刀專項反措；

2）主變油標管、油枕油位管模糊處理；

3）主變本體靠110kVB相套管處滲油、35kV套管C相右側滲油缺陷處理、1號主變油枕油位管模糊無法看清缺陷處理、1號主變絕緣油總烴異常處理后電氣試驗；

4）主變絕緣油總烴異常處理。

（3）各類維護中，運維成本關鍵影響因素主要為：

1）戶外場地綠化養(yǎng)護占比最高；

2）消防系統(tǒng)巡檢、維護、改造次之。

同理，調研該地區(qū)線路工程運維檢修成本，識別出影響運維費用的關鍵因素。識別出架空線路工程運維項目關鍵影響因素分別為線路巡視（登塔檢查）、拆除鳥巢、加裝防鳥刺、更換標識牌、綜合檢修、修剪樹木以及調整弧垂6項影響因素。影響因素主要內容及發(fā)生原因分析如下：

線路巡視（登塔檢查）：是以地面巡視為基本手段，并輔以帶電登桿（塔）檢查、空中巡視等。線路巡視為日常運維活動中頻繁發(fā)生的工作，所以不論在頻次占比還是總工作日占比上，其所占的比例最高。

拆除鳥巢、加裝防鳥刺：由于鳥類的糞便會導致短接空氣間隙類故障，鳥糞污染絕緣子類故障、鳥體短接類故障、鳥啄類故障等，因此要定期派人清理檢查，維護線路運行的安全。

更換標識牌：由于標識牌的丟失、脫落、損壞、字跡或顏色不清、嚴重銹蝕等原因需要對其更換。

修剪樹木：確保導線與樹木之間的安全距離，部分樹種需要修剪，避免發(fā)生交叉跨越的情況。

調整弧垂：滿足弧垂對地的安全距離，是確保線路安全運行的重要影響因素。

3 案例分析

案例背景：某110kV輸電線路于2012年1月投運，全線路60基鐵塔、20km，線路導線型號為LGJ-300/40，地線型號為GJ-80、OPGW。存在問題：線路45#-46#檔中因附近農民新修鄉(xiāng)村道路，路基抬高，現(xiàn)導線對地距離為4m，不滿足《架空輸電線路運行規(guī)程》中規(guī)定的“非居民區(qū)110kV線路導線與地面最小距離6.0m”的安全距離要求，附近農民路經此處時，嚴重威脅人民群眾生命財產安全。

（1）全生命周期成本最優(yōu)理念

根據全生命周期成本最優(yōu)理念，提出“導線對地距離優(yōu)化設計”的策略“線路經過城鄉(xiāng)結合部時，應考慮經濟社會未來發(fā)展（如修路、種植果樹、農業(yè)大棚），宜按現(xiàn)有導線對地最小距離提高一定的安全高度”。基于此考慮提出對比研究的方案基本情況如下。

方案一：

①建設期：在建設期線路滿足規(guī)程規(guī)范中關于“導線對地距離最小為6m”的要求；

②運行期：由于線路45#-46#檔內有村民修建鄉(xiāng)村道路，導致導線對地距離不足，需進行改造。通過增立1基鐵塔，增加導線對地距離，確保附近農民通過線下道路時人身安全。

方案二：

①建設期：在不增加鐵塔數(shù)量的基礎上，考慮將導線對地最小距離考慮為8m，增加45#、46#鐵塔的呼高2m，確保在村民修路之后，線路仍然滿足規(guī)程規(guī)范中對地距離的要求。

②運行期：與方案一相比，線路塔基數(shù)未增加，運維費用較方案一減少。

（2）參數(shù)取定

取定基準折現(xiàn)率為6%，選取2012年為基準年，工程殘值按照5%考慮；年金現(xiàn)值系數(shù)（P/A，6%，25）為12.7834。

方案一：技改工程量：塔材8t，基礎混凝土25m3，懸垂串3串，征地0.1畝，青苗2畝。

方案二：考慮在原方案的基礎上增加工程量：塔材量12t，基礎混凝土15m3，土方工程量100m3。

（3）計算過程

1）初始投資CI

方案一：初始投資按照該線路的原值考慮，該線路的資產原值為1700萬元，初始投資為1700萬元。

方案二：若考慮增加鐵塔高度，初始投資增加約10萬元，則該工程的初始投資1700+10=1710萬元。

2）運維成本CO

運維成本主要包含巡視、接地開挖、登塔檢查等內容，基于調研收資，測算得出方案一的年運維成本運維16萬元，方案一高于方案二的主要原因是新立鐵塔，增加了鐵塔、接地、附件巡視及檢修的工作量，人工工作量綜合增加20工日/年，檢測費1.5萬元，方案二的年運維成本約為14萬元。計算兩個方案的運維成本現(xiàn)值為：

方案一：16×（P/A，6%，25）=205（萬元）

方案二：14×（P/A，6%，25）=179（萬元）

3）檢修成本CM

考慮到經技術改造的方案一與方案二在線路路徑、所處的污區(qū)環(huán)境、雷害及鳥害環(huán)境相同，若未來方案一發(fā)生改造，有理由相信方案二也會發(fā)生改造。由此，2014年之后預設方案二和方案一的檢修成本相同。因此，方案一2014年的檢修成本為40萬元，預設2020年檢修成本為50萬元，2030年檢修成本為80萬。方案二預設2020年檢修成本為50萬元，2030年檢修成本為80萬元。計算兩個方案的檢修成本現(xiàn)值為：

方案一：40×（P/F,6%,2）+50×（P/F,6%,8）+80×（P/F,6%,18）=95（萬元）

方案二：50×（P/F,6%,8）+80×（P/F,6%,18）=59（萬元）

4）故障成本CF

方案二改造之前，線路對地距離不足，容易引起線路故障跳閘，直接影響工程的過電量，影響項目前期投資的回收。

假設本線路工程的輸送容量15MW，負荷率按80%考慮，根據陜西電網輸配電價計算，本線路的電價加價為80元/MWh?？紤]2020年方案一出現(xiàn)故障停電的概率0.2‰，方案二出現(xiàn)故障停電的概率為0.25‰?；谝陨蠀?shù)計算，方案一和方案二成本現(xiàn)值為。

方案一：15×8760×0.8×80×0.2/1000×=1682（元）

方案二：15×8760×0.8×80×0.25/1000=2102（元）

5）廢置處理成本CD

方案一：-1691×5%×（P/F，6%，25）=-19.70（萬元）

方案二：-1707×5%×（P/F，6%，25）=-19.89（萬元）

6）全生命周期成本

綜上的分析，方案一與方案二的全生命周期成本為

方案一：CI+CO+CM+CF+CD=1980（萬元）

方案二：CI+CO+CM+CF+CD=1928（萬元）

應用全生命周期成本管理最優(yōu)思想，在滿足供電可靠性和安全性的前提下，方案二的成本小于方案一的成本，方案二優(yōu)于方案方案二，即以建設期的小投入換取項目生產運營期的大投入，從而實現(xiàn)電力工程在全生命周期內實現(xiàn)投資最優(yōu)配置。

4 全生命周期成本管理優(yōu)化建議

（1）組織模式優(yōu)化

電力工程建設時需要以全過程參與、各專業(yè)融入的原則，建立以項目為中心的基于全生命周期管理的項目管理組織結構，并將規(guī)劃設計、設備采購、建設管理、運營維護、造價控制等專業(yè)管理職責集成到到項目管理組織結構中，提高項目管理的整體性、集成性和協(xié)調性，實現(xiàn)項目的全生命周期成本最優(yōu)管理。

基于全生命周期管理的項目管理機構，主要由業(yè)主項目部、設計項目部、施工項目部和監(jiān)理項目部組成，業(yè)主項目部由業(yè)主項目經理、安全專責、質量專責、技術專責、技經專責、屬地協(xié)調聯(lián)系人和物資協(xié)調聯(lián)系人組成，其中業(yè)主項目部經理由基建部門指派，其他專業(yè)專責按照專業(yè)性質由基建部門人員和其他職能管理部門的人員來擔任。另外考慮到多專業(yè)融合對項目管理的促進作用，還可以考慮審計部門、發(fā)展部門參與項目部外圍管理。設計、施工、監(jiān)理項目部的人員分別由設計單位、施工單位、監(jiān)理單位的人員擔任，在輸變電工程建設中接受業(yè)主項目部的組織、指導、監(jiān)督和考核評價，在工程實施的不同階段，根據該階段的專業(yè)性質和要求開展相應的設計、施工、監(jiān)理專業(yè)支撐工作，確保按計劃、按標準完成輸變電工程建設任務。

（2）建設流程優(yōu)化

實現(xiàn)項目的全生命周期管理，在現(xiàn)行的項目建設流程基礎上，打破電力項目時間、區(qū)域上的界限，運營階段向規(guī)劃、設計、施工階段滲透，且在組織策劃、設計、施工的建設各階段運用全生命周期的理念進行綜合考慮。

在項目的規(guī)劃可研階段，由運營部門參與項目的規(guī)劃設計，運用項目全生命周期管理的思想，統(tǒng)籌考慮項目的一次性投資和運營過程中可能發(fā)生的費用，做出綜合效益最優(yōu)的決策。在項目的初步設計階段，由運營部門提供類似項目運維相關的成本數(shù)據，設計單位在技術可行、安全可靠的基礎上，開展基于全生命周期成本最優(yōu)的項目初步設計，并對設計進行有效的全過程管理，將管理貫穿設計的始終。在滿足建設方需求的同時，積極推動相關政策工作的實施，并將一些新型的建設理念應用到工程建設中，運用新技術以及新方法來對確定工程建設的目標。

（3）造價管控優(yōu)化

電力工程成本管理是一個系統(tǒng)工程，不僅需要加強對工程項目的立項策劃、建設實施的管理，也要兼顧運行維護等各個階段的費用，才可以進一步提高成本管理水平。具有而言，電力工程造價管控優(yōu)化主要從開展基于全生命周期成本最優(yōu)的可研估算編制、初步設計概算編制，細化運維成本管理工作，建立運維成本數(shù)據的分析與反饋機制，進行基于全生命周期成本最優(yōu)的管理評價等方面入手。

一般來說，設計方案的選擇在70%的程度上決定了項目的投資，從全生命周期管理的角度來說，也決定了項目全生命周期內的總費用。因此，開展基于全生命周期成本最優(yōu)的可研估算編制是實現(xiàn)項目進行全生命周期管理的第一步。細化運維成本管理工作，收集、統(tǒng)計運維成本數(shù)據是目前項目進行項目全生命周期成本分析與項目全生命周期管理實踐的首要工作。由于目前運維成本數(shù)據的分散、缺失、以及統(tǒng)計上的綜合性、粗略性，難以分離出每一項具體運維工作的運維成本。因此，對現(xiàn)有運維成本進行合理地分類、統(tǒng)計、費用拆分，明確每一項運維工作所需的人工費、材料費、機械費等是實現(xiàn)項目全生命周期成本最優(yōu)管理的基礎。