全壽命周期成本分析在數字化變電站規劃設計中的應用

李蘇輝，路曉明

(1.華北電力大學電氣工程學院，北京市，102206；2.吉林省長春電力勘測設計院，長春市，130041）

0 引言

在變電站工程設計中，一直都偏重于典型設計方案和總體造價的權衡上，很少基于全壽命周期成本方法進行設計。同時，數字化變電站的迅速發展，運用全壽命周期成本（life cycle cost，LCC）方法對數字化變電站和綜合自動化變電站進行分析，從長期經濟投資方面說明數字化變電站的優勢，達到經濟技術的效能最大化[1]。

1 全壽命周期成本管理

全壽命周期成本是指為獲得大型系統以及系統整個運行壽命期所消耗的總費用，包括開發購置、使用、保障和報廢等費用[2]。

全壽命周期成本最優化設計要求從工程項目全壽命周期出發去考慮成本問題，它覆蓋了工程項目的全壽命周期，要求從工程項目全壽命周期出發，不僅要考慮項目的初始投資，更要考慮項目在整個全壽命周期內的支持成本，包含運行、維修、更新直至報廢的全過程[3-4]。從多個可行性方案中，按照全壽命周期成本最小化和效能最大化的原則，選擇最佳的設計方案，從而實現更為科學的設計，更加合理地選擇配套設備，以便在確保設計質量的前提下，實現工程項目壽命周期成本相對最小化的目標，同時實現工程項目建設的最大經濟效能與最大社會效益[5-6]

2 電力系統中LCC的成本分析模型

LCC計算按變電站壽命周期成本：LCC=IC+OC+FC+DC進行。IC（Investment Costs）為一次投資成本；OC（Operation Costs）為運行成本；FC（Failure Costs）為故障引起的中斷供電損失成本；DC（Discard Costs）為報廢成本。各項成本在計算、分析時均根據有關規程規定并結合運行經驗和習慣等進行計算[7-8]。

3 實例分析

3.1 配置方案

以長春某110kV變電站設計為例，主接線方式為內橋接線，一期1個進線間隔和1號主變間隔。該站按無人值班設計，配置1套計算機監控系統；保護配置按終端端變設計，內橋接線配置備自投保護，主變設1套微機保護測控裝置，10kV側采用保護測控一體化裝置。本文主要對2種監控系統及保護配置方案進行分析（表1）。

3.2 2種方案的LCC計算

3.2.1 一次投資成本（IC）

根據本110kV變電站終期規模，本站分2期建設。本期上1號主變，考慮3年之后擴建2號主變增容，按2期投入。2種方案的一次投資項目如表2所示。

從變電分期建設成本分析：

（1）站控層的2種方案都是一期一次建成。

表1 2種方案配置Tab.1 Configuration of 2 schemes

表2 2種方案的一次投資項目Tab.2 Primary investment items of 2 schemes

（2）間隔層2個方案的區別有：a）數字化變電站二期擴建幾乎不用調整前期的二次接線，只需要調整保護裝置內部的軟件，全站停電時間可以結合調試一起停電。可研方案1號主變高壓差動保護和高壓側后備保護一期時考慮有2個進線間隔進行切換，二期擴建需把1個線路間隔調整到橋路間隔，調整時考慮需要浪費電纜500m，備自投保護一期時線路備自投，二期時需要改為橋路備自投，全站停電時間相對會比數字化變電站多2天，經濟損失34萬元。三期擴建類似于二期擴建。b）數字化變電站目前全國還沒有進入大量使用階段，電子式電流互感器、合并單元和智能終端等設備廠家還沒有進入批量生產階段，設備價格浮動比較大。按綜自產品折算，二期擴建時數字設備應不大于目前價格的70%。而可研方案所選用的設備已經進入批量生產，后期的價格調整不大。c）采用數字化變電站在建設周期方面要比可研方案縮短15～20天，可以多創造經濟效益252萬元。

（3）過程層把原來的控制電纜改為了光纖，大大節省了電纜。本期每個間隔配置光纖分別有：進線2個間隔8根，1個主變間隔6根，1個公用設備間隔1根。柜內的連接光纖由設備廠負責，本期不做統計。

3.2.2 其他成本

（1）本工程按無人值班變電站設計，二次系統整合后運行人員配置不變；另外，被整合部分二次設備運行期間系統損耗可忽略不計，因此，OC按不變考慮。

（2）二次系統整合后，穩定性有所提高，將降低二次設備故障導致電網停電的概率，FC肯定減小。

（3）二次系統整合后，設備報廢成本都按0計算。

4 結論

（1）全壽命周期成本方法提供了一種新的決策方法,全壽命周期成本的決策最重要階段為設計規劃階段,可考慮用全壽命周期成本方法達到技術經濟上的最優選擇。在變電工程規劃決策中，可采用LCC最小方法對變電工程系統配置進行分析，優化建設方案，追求在全壽命周期內整體系統成本最低。

（2）基于全壽命周期成本方法對于數字化變電站的成本分析看，從長遠來看它存在巨大的經濟優勢。

（3）LCC應用中會出現理念沖突、數據積累缺乏及與原管理制度的協調等問題，因而需要各級領導的大力支持，持之以恒，才能取得實際效果。

[1]郭基偉，謝敬東，唐國慶.電力設備管理中的壽命周期費用分析[J].高電壓技術，2003，34（29）：13-15.

[2]李濤，馬薇，黃曉蓓.基于全壽命周期成本理論的變電設備管理[J].電網技術，2008，32（11）：50-53.

[3]史京楠，韓紅麗，徐濤.全壽命周期成本分析在變電工程規劃設計中的應用[J].電網技術，2009，33（9）：63-66.

[4]靳希，陸哲敏.全壽命周期成本分析方法在電網黑啟動設計規劃中的應用[J].電力科學與技術學報，2007，22（1）：67-71.

[5]上海電力試驗研究所.全壽命周期成本（LCC）的基本概念與應用[R].上海：上海電力試驗研究所，2004.

[6]張怡.淺析LCC管理在上海電力系統的應用[J].上海電力，2004，（3）：179-181.

[7]姜益民.變壓器的全壽命周期成本分析[J].上海電力，2004（3）：188-191.

[8]黃保軍，史京楠.電網建設項目經濟評價方法研究[J].電力建設，2003，24（2）：45-48.