基于全生命周期理論的變電站大修技改項目成本控制研究

羅琳 LUO Lin

（國網(wǎng)重慶市電力公司經(jīng)濟技術(shù)研究院，重慶 401120）

0 引言

為了緩解電力供應(yīng)壓力、提升供電可靠性，電網(wǎng)企業(yè)對于變電站的投資建設(shè)金額逐年增加。在輸配電價改革的新形勢下，電網(wǎng)企業(yè)的建設(shè)投資正加速向精益化方向發(fā)展，因此如何在保證建設(shè)目標(biāo)的情況下實現(xiàn)變電站大修技改項目的成本優(yōu)化控制具有重要研究意義。

目前，國內(nèi)外學(xué)者就電網(wǎng)工程項目的大修技改項目的成本控制進(jìn)行了廣泛的研究。郁琰佳等[1-2]對電網(wǎng)大修技改項目全過程管理的重點及成本管理中存在的問題進(jìn)行了系統(tǒng)分析，并就此構(gòu)建了適用于電網(wǎng)大修技改項目的全維度技術(shù)經(jīng)濟管理模型。鄭渠岸等[3]運用全壽命周期成本理論（Life Cycle Cost, LCC）等，對電網(wǎng)大修技改項目的經(jīng)濟性進(jìn)行計算評估，并就評估結(jié)果提出合理的成本管控決策。此外，賀蘭菲[4]等基于輸配電價改革的新要求，考慮了輸配電定價的影響因子及其約束條件，建立了輸配電價定價成本監(jiān)審數(shù)學(xué)模型，并就此優(yōu)化提出了電網(wǎng)設(shè)備技改大修決策模型。綜合來看，相關(guān)研究主要集中于電網(wǎng)大修技改項目的成本管理研究以及LCC 理論的直接運用，缺乏針對變電站大修技改項目特點，并采用系統(tǒng)LCC 理論進(jìn)行成本管控的相關(guān)研究?；谏鲜龇治?，本文開展基于全過程全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制研究，以期在輸配電價改革等新形勢下提升變電站大修技改造價管控水平。

1 變電站大修技改項目成本控制分析流程

根據(jù)國際電工委員會的IEC 60300-3-3 標(biāo)準(zhǔn)給出的全壽命周期成本計算分析流程，結(jié)合變電站大修技改項目特點，設(shè)計提出基于全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制分析流程，如圖1 所示。整個分析流程主要由建立組織環(huán)境、計劃分析、確定分析方法、計算分析以及完成分析5 個階段構(gòu)成。

圖1 變電站大修技改項目LCC 成本控制分析流程

①建立組織環(huán)境。明確背景信息，分析目標(biāo)項目的內(nèi)外部環(huán)境及其影響因素，確定備選方案。②計劃分析。主要包括確定分析的范圍和目標(biāo)，確定分析任務(wù)和工作人員，確定相關(guān)約束條件并確定相關(guān)財務(wù)參數(shù)。③確定分析方法。主要包括確定規(guī)則、方法，選擇或者建立滿足分析目標(biāo)的LCC 模型，確定成本分解結(jié)構(gòu)、確定不確定因素。④計算分析。該階段主要對各種方案的LCC 成本進(jìn)行測算分析，包括成本要素估算，收集成本數(shù)據(jù)、合計各階段成本、LCC 計算和敏感性分析等。⑤完成分析。在完成LCC 分析后，根據(jù)得出的降低成本的選項、成本驅(qū)動因素的識別等采取后續(xù)行動。

2 變電站大修技改項目全壽命周期成本計算模型

LCC 是一個跨項目生命周期的經(jīng)濟模型，對于變電站大修技改工程來說，其LCC 成本主要由投資成本、運行成本、檢修維護(hù)成本、故障成本、退役處置成本構(gòu)成，LCC 構(gòu)成如圖2 所示。

圖2 變電站設(shè)備LCC 成本構(gòu)成

LCC 具體計算公式如下：

式中，CI 表示投資成本，CO 表示運行成本，CM 表示檢修維護(hù)成本，CF 表示故障成本，CD 表示退役處置成本。

2.1 投資成本

變電站設(shè)備的投資成本，主要包括設(shè)備的購置費、安裝調(diào)試費、基礎(chǔ)設(shè)施費以及其他費，計算公式如下：

式中，CIc表示拆除費用，指原變電站設(shè)備的拆除費用；CIg表示設(shè)備購置費用，指用于購置新的變電站設(shè)備涉及的相關(guān)費用；CIa表示安裝調(diào)試費用，指用于新設(shè)備安裝調(diào)試產(chǎn)生的費用；CIj表示基礎(chǔ)設(shè)施費用，指新設(shè)備安裝過程中所需的土建基礎(chǔ)費用；CIq表示其他費用，指設(shè)備投入運行前的驗收費用、狀態(tài)檢測費用等。

2.2 運行成本

變電站設(shè)備的運行成本，主要包括設(shè)備能耗費、日常巡檢費以及環(huán)保等費用，計算公式如下：

式中，COn表示設(shè)備能耗費，由設(shè)備本體能耗費用以及輔助設(shè)備能耗費用構(gòu)成，受設(shè)備的空載損耗值、年運行小時書以及成本單價等參數(shù)影響；COj表示年度日常巡檢費用，可根據(jù)電力公司的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行測算。

2.3 檢修維護(hù)成本

變電站的檢修維護(hù)成本，即大修成本，主要包括檢修費、部件購置費以及其他費用構(gòu)成，計算公式如下：

式中，CMj表示檢修費，指變電站設(shè)備周期性預(yù)防性試驗費用及周期性檢修費用；CMg表示變電站設(shè)備部件的購置費；CMq表示變電站設(shè)備檢修維護(hù)過程中產(chǎn)生的其他費用。

2.4 故障成本

變電站的故障成本主要由故障檢修費和故障損失費兩部分構(gòu)成，具體計算公式如下所示：

式中，CFj表示故障檢修費，指當(dāng)變電站設(shè)備發(fā)生故障后，對其進(jìn)行檢修恢所產(chǎn)生的費用；CFs表示故障損失費，指當(dāng)變電站發(fā)生故障后，對電網(wǎng)運行造成的損失，包括停電損失費、設(shè)備性能及壽命損失費，間接損失費等，受站點設(shè)備的風(fēng)險值和故障率影響。

2.5 退役處置成本

變電站設(shè)備的退役處置成本主要由設(shè)備退役處置費和設(shè)備殘值費構(gòu)成，具體計算公式如下所示：

式中，CDd表示設(shè)備退役處置費，CDc指設(shè)備在進(jìn)行退役處理時候產(chǎn)生的人工費、工具費、運輸費以及環(huán)保費；表示設(shè)備殘值費，以負(fù)數(shù)計入公式。CDd和CDc分別與安裝調(diào)試費及投資成本相關(guān)，計算公式如下:

式中，α 表示設(shè)備安裝調(diào)試費比例，λ 表示設(shè)備殘值率。

考慮設(shè)備的不同使用年限，將全壽命周期成本折算為年值進(jìn)行分析，具體折算公式如下所示：

式中，n 為設(shè)備的使用年限，i 為報酬率。

3 案例分析

3.1 案例介紹

A 變電站的500kV2 號主變于2002 年8 月投入運行，容量為750MVA，設(shè)計壽命為30 年。目前，該變壓器已運行21 年，運行過程中主要問題有絕緣油總烴超注意值、輕瓦斯曾多次誤發(fā)信、變低套管滲漏油。經(jīng)過對該變壓器的風(fēng)險評估，擬對其進(jìn)行更換或者進(jìn)行大修，對應(yīng)如下兩種方案。

方案1：直接將2 號主變拆除，更換全新三相變壓器，設(shè)計壽命為30 年，可運行至2053 年。

方案2：對現(xiàn)有2 號主變進(jìn)行大修，考慮變壓器設(shè)計壽命以及設(shè)備的浴盆曲線，設(shè)備在大修后繼續(xù)運行9 年后更換新的三相變壓器，設(shè)計壽命為30 年，可運行至2061 年。

現(xiàn)通過LCC 模型對比分析兩種方案，確定最為合理的方案。計算假設(shè)：①設(shè)備的投資成本數(shù)據(jù)按照2023 年第一季度國家電網(wǎng)工程設(shè)備材料信息參考價進(jìn)行估算；②采用平均年限法計算設(shè)備折舊；③不考慮人為因素引起的設(shè)備故障；④LCC 成本折算成資金現(xiàn)值；⑤不考慮故障損失費；⑥其他費用為備用設(shè)備的分?jǐn)偝杀竞蜌堉?。相關(guān)參數(shù)設(shè)置如表1 所示。

表1 參數(shù)設(shè)置

3.2 LCC 分析

根據(jù)計算假設(shè)以及相關(guān)參數(shù)設(shè)置，使用公式（1）-公式（2），分別計算兩種方案對應(yīng)的各分項成本以及其他費用，具體計算對比結(jié)果如表2 所示。

表2 兩種方案LCC 成本對比

方案1 由于直接更換全新變壓器，使用年限為設(shè)計壽命30 年：按照現(xiàn)值折算，投資成本為3916.4 萬元；運行成本為300 萬；新設(shè)備不涉及檢修維護(hù)，該項成本為0；故障成本只考慮故障檢修費用，共計150 萬元；退役處理費按比例計算為188.1 萬元；其他成本涉及備用設(shè)備的成本分?jǐn)傄约皞溆迷O(shè)備殘值，共計600 萬元。方案1 全壽命周期成本現(xiàn)值合計5019.47 萬元，折算為年值為404.5 萬元。

方案2 先對現(xiàn)有主變進(jìn)行大修，9 年后進(jìn)行更換，使用年限為39 年：考慮漲價預(yù)備費以及基準(zhǔn)收益率，更換設(shè)備的投資成本現(xiàn)值為3001.59 萬元；運行成本為390 萬元；檢修維護(hù)成本為2500 萬元；故障成本只考慮檢修費用，共計285萬元；退役處理費按比例計算為40.68 萬元；其他成本僅設(shè)計備用設(shè)備殘值，共計-120 萬元。方案2 全壽命周期成本現(xiàn)值合計6097.27 萬元，折算為年值為459.65 萬元。

以LCC 年值為經(jīng)濟性評價指標(biāo)，可以確定方案1 為優(yōu)選方案。

3.3 敏感性分析

為確保模型計算的可靠性，選取參數(shù)設(shè)置過程中具有不確定性的3 項因素（漲價預(yù)備費、投資成本、大修費用）進(jìn)行敏感性分析，以確定敏感性因素變化對于兩種方案LCC 年值變化的影響。3 項因素分別采用漲價預(yù)備費率、設(shè)備及建安費準(zhǔn)確率、大修費用準(zhǔn)確率進(jìn)行變化調(diào)節(jié)，具體敏感性分析結(jié)果如表3 所示。

表3 敏感性分析表

由表3 可知，當(dāng)存在以下情況是，方案2 的LCC 值將小于方案1 的LCC 值：①漲價預(yù)備費率從4%降到0.87%以下時；②當(dāng)設(shè)備及建安費準(zhǔn)確率從100%增長到160.91%以上，即更新設(shè)備的實際投資成本高于估算成本60.91%時；③當(dāng)大修費用準(zhǔn)確率從100%降到70.74%時，即大修費用降到1768.5 萬元時。

首先，根據(jù)近期公布數(shù)據(jù)情況可知，平均物價上漲指數(shù)約為4%，與敏感性因素臨界值0.87%相差較大，因此該因素對于方案選擇影響不大。其次，在項目可研設(shè)計階段，應(yīng)控制設(shè)備投資，實際投資值較估計值增加量控制在60.9%以內(nèi)時，即可保證方案1 的有效性。最后，大修費用是影響本次方案選擇的一大重要因素，若大修費用降到1768.5 萬元以下時，方案2 要優(yōu)于方案1，因此需提前與大修廠家確定費用情況才可確定方案選擇。

綜上分析，在保證大修費用以及投資估算準(zhǔn)確的情況下，方案1 較方案2 為優(yōu)選方案。

4 結(jié)語

在調(diào)整輸配電價的新形勢下，需要變電站大修技改項目向著控成本、提質(zhì)效的方向發(fā)展。本文提出了基于全過程全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制方法。首先，系統(tǒng)提出了變電站大修技改項目成本控制分析流程。然后，提出了變電站大修技改項目全壽命周期成本測算模型。最后，以A 變電站的500kV 2 號主變?yōu)槔瑢Ω鼡Q變壓器、大修兩種方案進(jìn)行了測算分析以及敏感性分析，驗證了所提模型方法的有效性。

本文所提的基于全過程全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制方法，可為項目管理、造價管理人員在變電站大修技改項目前期階段提供有效的決策工具，可有效控制項目成本，提升此類項目的精益化管理水平，助力電網(wǎng)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。