全壽命周期成本管理理念在架空送電線路工程中的應用

劉 巍，張道國，孫 鵬，馬東海

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013）

0 引言

工程造價的有效控制，資本金的使用效率，關系到電力工程建設的健康、可持續發展，傳統模式只考慮建設成本的管理模式，缺乏對未來運營和維護成本的重視，全壽命周期成本管理理念彌補了這一缺點，要求從工程項目全壽命周期角度出發去考慮造價和成本問題，力求在項目壽命期內，運用最少的投資獲得最大的回報。因此，該理念在國內迅速推廣發展起來。近年來，針對這一研究熱點，國內電力行業也派生了許多全壽命周期成本管理理論方面的論文，大部分只停留在理論論證階段，結合具體實際工程方面偏少，沒有實例計算和直觀的數據分析，對于純理論的文獻不給出量化指標，對實際工程就沒有參考性，更無法獲得真正的應用。

為改進這一現象，進一步推廣該理論在實際工程中的應用，本文依托慶運變—雞西變500 kV送電線路工程，通過直觀詳細的計算過程，論證了全壽命周期成本管理理論在此工程中的有效性。該工程是國家電網公司2009年的設計競賽工程，也是國家電網公司第一次將全壽命周期成本管理理念在投標競賽中的全方位運用，具有典型性和普遍性，因此，同樣適用于其它常規送電線路工程，對在其他工程中的應用具有很強的借鑒性。

1 全壽命周期成本管理框架

1.1 定義

全壽命周期成本管理是從項目的長期經濟效益出發，在保證安全可靠的前提下，全面考慮建設項目的規劃、設計、制造、采購、安裝、運行、維護、改造、更新、直至報廢回收的全過程，使全壽命周期成本最小的一種全新的管理理念和方法。

1.2 計算的數學模型

1.2.1 成本結構模型

輸電線路的全壽命周期成本由以下幾部分組成：一次投資成本（Investment Costs），簡稱 IC；運行成本（Operation Costs），簡稱 OC；故障引起的中斷供電損失成本（Failure Costs），簡稱 FC；電暈電阻損失消耗（Loss Cost），簡稱 LC，另外，還應加上報廢成本（Discard Costs），簡稱DC。因此輸電線路壽命周期成本

根據上式描述，結合送電線路的生命周期結構，將送電線路全壽命周期成本分為建設成本和運行維護成本，其中，建設成本為IC，運行維護成本為（OC+FC+LC+DC）。對應于兩類成本，相應的將費用周期劃分為兩個時期：項目建設期和項目運行維護期。

為了簡化模型，做到對方案的經濟比選更直觀有效，模型以資金時間價值理論為基礎，將所發生的費用折算成便于比較的年值，將項目生命周期中各類費用轉化為運行維護期的年費用。

1.2.2 項目建設期的成本費用模型

根據我國電網建設特點，項目建設期的主要工作包括：規劃立項、項目可行性研究、工程勘察設計、設備材料招標采購、施工、調試直到項目竣工驗收。下面給出項目建設期的成本費用模型：

式中：NF為項目建設期總費用折算到運行維護期的年費用；m為施工年數；ro為貸款利率；t是從工程開工這一年起的年份；n為工程使用年限；Zt為項目前期第t年資金投入；Z為折算到m年的項目建設期總投資。

1.2.3 項目運行維護期的成本費用模型

對于一個建設項目，可能由幾個單項工程組成，每個單項工程建成后可以獨立發揮其使用功能。若這個建設項目未全部竣工，但有部分單項工程已完工交付使用，因此，費用模型考慮這種情況，假設整體項目建設沒有結束，但部分單項工程投產運行，投產運行產生運行維護費用，給出項目運行維護期的成本費用模型

式中：u為折算的年運行費用；ro為貸款利率；n為工程使用年限；ut為第t年投入的運行維護成本；m為施工年數；t′為工程部分投產的年份。

2 影響輸電線路全壽命周期成本的主要指標

2.1 投資成本（IC）

指在輸電線路建設和調試期間內，在輸電線路投入運行之前，所付出的一次性成本。這里我們用路徑長度×單位投資來表述。

2.2 運行成本（OC）

輸電線路的運行成本，就是指輸電線路運行期間所花費的一切費用總和。生產運行費由運行單位上報，電力管理單位批準下發的，應根據工程設計標準的不同，調整運行費用。

2.3 中斷供電損失成本（FC）

故障引起中斷供電損失成本是由多個因素所決定的。事故損失費是一個是十分復雜的數據，主要原因是事故的概率很低，隨機性大，事故的損失大，應請運行單位報送相關資料或進行專門的調查，分門別類的分析研究事故的原因和事故的處理費用。

2.4 電暈電阻損失消耗（LC）

對于超高壓送電線路來說，電能損失分兩部分，一是電阻損耗，一是電暈損耗。電能損耗費可以根據選擇的導線和電力規劃的預測比較準確的進行計算，電暈損耗一般為電阻損耗的20%左右。

2.5 報廢成本（DC）

報廢成本指產品生命周期結束后，清理、銷毀該產品所支付的費用。其值可為正、負、零。這部分成本的估算，我們以歷史數據作為參考，綜合清理、銷毀的成本費用以及固定資產回收的殘值，統一采用殘值率計算。

需要說明的是，中斷供電損失成本（FC）發生的概率小，隨機性大，因此，不作為計算的重點指標。此外，運用全壽命周期理論進行方案比選時，假定某一個或幾個指標發生變化，與之不相關的指標不發生變化。

3 全壽命周期成本管理理念在實際工程中的應用

3.1 慶云變—雞西變500 kV送電線路工程概況

路徑長度115km，單位靜態投資279.5萬元/km，同塔雙回路，建設期2年，2年等額投資，由于建設期時間短，不考慮資金時間價值因素，運行維護期考慮30年，大修按每5年進行一次，殘值率為3%。

表1 原始指標計算結果

表2 優化路徑后指標計算結果

3.2 原始指標計算結果

原始指標計算結果詳見表1。

建設期投資為32 142萬元，建設期第一年和第二年投資均為16 071萬元，將建設期投資折算到運行維護期年費用為2 531萬元；電能損耗包括電阻損耗和電暈損耗，一般電暈損耗為電阻損耗的20%左右，電能損耗與電價成正比，論文假定電價0.3元/kW·h，在方案比選時不發生變化；具體的指標都是根據計算或收資得到。

3.3 優化設計方案減少全壽命周期總費用

3.3.1 路徑優化，減少投資成本

通過優化路徑，使得路徑長度減少1 km，與路徑長度有關的指標均受到影響，得出計算結果，詳見表2。

由表2可得：路徑經過優化后，線路長度減少1 km，將建設期投資折算到運行維護期后，年費用減少22萬元，電能損耗年費用減少8萬元，運行維護年費用減少2萬元，大修年費用減少1.5萬元，最終年費用共減少33.5萬元，全壽命周期總費用（折算到建設期初）共減少412萬元。

表3 全壽命周期計算結果

需要說明的是，減少投資成本（IC）的方法除了優化路徑外，還可以優化桿塔結構，優化基礎配置、合理選擇工地倉庫減少運距等方式降低單位投資，在此不舉例熬述。

3.3.2 合理選擇導線，減少能耗

在導線電氣、機械性能相同的情況下，選擇能耗小的鋁包鋼芯鋁絞線，可使得電暈損耗和電阻損耗比常規鋼芯鋁絞線各減少5%，但由于鋁包鋼芯鋁絞線單價略高于常規鋼芯鋁絞線，使得建設期單位投資增加約4萬/km。得出全壽命周期計算結果，詳見表3。

表3與表2相比，建設期單位投資增加4萬元/km，在將建設期投資折算到運行維護期后，年費用增加了35.8萬元；電能損耗減少了5%，電能損耗年費用減少49萬元，回收殘值略有增加，增加0.6萬元，最終年費用共減少13萬元，全壽命周期總費（折算到建設期初）用共減少158萬元。

3.3.3 提高設計水平，減少線路運行維護費用

線路運行維護費用是隨著線路的使用年限逐年增加的，正常情況下，1.2萬元/km·年的運行費用比較合適。從全國來看，由于地形，線路走廊等不同，主要有1.4萬元/km、1.6萬元/km、1.8萬元/km。從設計對運行的影響程度來看，運行維護費用可分為固定成本（設計不可影響）、可變成本（設計可通過優化來影響）、大修費用和技改費用（設計可通過優化進行控制）4部分。其中可變成本占整個運行維護費用的9%～30%。

運行維護固定費用包括：運行維護工人的工資；辦公場地及工器具購置費用；按規程要求工器具定期進行的電氣試驗及機械試驗費用等；按運行規程要求定期進行的日常巡視檢查費用。

材料費、施工檢修費用、運輸費等是設計優化可以影響的，大修費及技改費用等是可以通過設計優化來進行控制的，均為設計可控部分費用。

因此，通過優化設計，對可變部分的運行維護費用減少5%。在其他指標不發生變化時，給出全壽命周期計算結果，詳見表4。

表4與表3相比，通過優化設計，在運行維護年費用減少10萬元的同時，大修周期延長，每10年大修一次即可滿足要求。雖然大修的年限延長了，但相應的年費用也增加3萬元，因此，綜合來說全壽命周期總費用 （折算到建設期初）減少89萬元。

需要說明的是，通過優化設計可以降低投產后的運行維護費用，但具體降低多少，要根據實際工程實測數值得出結論，根據以往工程經驗，通過優化設計，使得年運行維護費用降低5%還是可以做到的。

表4 可變部分運行維護費用減少5%全壽命周期計算結果

綜上所述，本文通過優化設計方案變化費用指標，使得全壽命周期總費用減少659萬元，與原始指標對應的全壽命周期總費用相比減少1.4%。

4 結論

在全壽命周期成本管理理論的基礎上，通過優化設計變化費用指標，如投資成本、電能損耗、運行維護費、大修理費等使得全壽命周期總費用減少659萬元，減少1.4%。雖然建設期投資增加178萬元（計算到建設期初），但并不影響全壽命周期總費用的減少。這個結論也給我們一個啟示，在項目建設期將資金打足，將為項目后續投產大大節約運行維護成本。計算的結論與全壽命周期成本管理理論相輔相成，在項目壽命期內，運用最少的投資獲得了最大的回報。

理論的正確性毋庸置疑，但只有理論與實際相結合，運用到實際工程中去，解決現實問題，該理論的作用才能得到發揮。論文給出的直觀的計算方法就是理論與實際相結合的橋梁，此種計算方法具有普遍性，是可以在常規工程中推廣應用的。另外，此種方法還可以作為單一費用指標進行方案比選的重要途徑，例如路徑優化、導線選型、桿塔優化、基礎配置等。結合慶云變—雞西變500 kV送電線路工程實例計算結果，我們更應該重新審視全壽命周期成本管理在送電線路工程中的重要性。