基于全壽命周期管理的電網規劃實踐

唐浩，伍俊，李勇，崔景順

(1.宜昌電力勘測設計院有限公司，湖北宜昌443003;2國網四川省電力公司遂寧供電公司，四川遂寧629001)

基于全壽命周期管理的電網規劃實踐

唐浩1，伍俊1，李勇2，崔景順2

(1.宜昌電力勘測設計院有限公司，湖北宜昌443003;2國網四川省電力公司遂寧供電公司，四川遂寧629001)

隨著電網快速發展，傳統的資產管理方式存在諸多不足，如設備壽命短、使用效率低、技改投入大、維護成本高等問題逐漸顯現。為統籌處理好安全、效能和周期成本三者的關系，實現資產的全過程、精益化管理，根據國家電網公司要求開展資產全壽命周期管理工作。本文結合該項工作在宜昌當陽市電網規劃試點情況，對全壽命周期管理在電網規劃中的應用進行探討。

全壽命周期;電網規劃;SEC

1 緒論

隨著電網快速發展，傳統的資產管理方式存在諸多不足，如設備壽命短、使用效率低、技改投入大、維護成本高等問題逐漸顯現。為統籌處理好安全、效能和周期成本三者的關系，實現資產的全過程、精益化管理，國家電網公司下發《國家電網公司關于印發2013年資產全壽命周期管理工作計劃的通知》(國家電網安質〔2013〕204號)要求開展資產全壽命周期管理工作。該工作總體目標是以電網主要實物資產為對象，建立各業務部門、各單位資產全壽命周期管理橫向協調、縱向貫通、目標統一、運轉流暢的工作體系，力爭在“十二五”內初步實現具有國際先進水平的資產全壽命周期管理體系的有效運轉。

根據國家電網安質〔2013〕204號文件精神，資產全壽命周期管理關鍵業務試點就包括資產策略制定、電網規劃方案比選、“資產墻”風險控制、設備招標采購策略優化、工程設計方案比選、設備檢修策略優化、設備退出處置優化七個方面。

2 國內外研究動態

國外電力公司非常重視全壽命周期管理，通過資產管理計劃制定資產的全壽命周期管理策略，如英國NG公司、法國EDF Energy公司、新加坡電力公司等多家國際知名電力公司。NG公司將資產生命周期劃分為四個主要階段:電網資產績效表現評估、資產策略制定、網絡規劃設計和電網建設。四個環節不斷地循環、完善和融合，輔以信息系統支持，大大提高了資產管理流程的效率和準確性。NG公司掌控資產本身及與之相關的人力資源、資本性投入、資產采購、運維成本和停電安排，各項計劃從長期計劃、中期計劃、年前計劃到當年計劃不斷作細，同時，由于前期計劃的不斷校核和修正，當年計劃的變化控制在較小的范圍內，對保證項目的順利實施、電網停電的風險、人力資源的配置等都提前作了準備，各項成本能被有效控制。

在國內，全壽命管理廣泛應用于航空航天、武器裝備等領域，目前在火箭、衛星、武器等國家重要裝備管理上積累了很多經驗，效果十分顯著。但在國網公司系統，僅有部分單位圍繞資產全壽命周期管理理念進行了某一方面或某個階段的嘗試，取得了一些效果。例如:上海公司在2005年啟動了資產管理項目，通過國際對標和咨詢，制定了一系列的整改措施，在資產清理、拓展資產管理范疇、全壽命周期成本、管理工作和設備監造抽檢工作等方面取得了初步成果。并以部分項目為切入點，推進資產全壽命周期成本管理和應用，如在泰和220kV變電站GIS設備的改造工程、世博變電站主設備招投標中應用全壽命周期成本管理理念，取得了很好的效果。

3 主要研究內容及工作思路

3.1 主要研究內容

以國網公司資產全壽命周期管理評價模型為基礎，通過對模型中相關成本、效能和安全指標參數進行分解，得到評價模型需要收集的基礎數據，對設備的初始投資成本、運維檢修及故障處置成本、報廢處置成本等進行量化，得到單一設備安全效能成本指標(SEC)。

將資產全壽命周期管理理念應用于電網規劃修編工作中，在規劃方案制定和選取的過程中應用資產全壽命周期管理評價模型并結合單一設備SEC對規劃項目進行評估，通過分析計算規劃項目的安全效能成本指標(SEC)，對規劃方案進行技術經濟和敏感性分析，對滾動規劃成果進行評價，選取安全、效能、壽命周期成本等綜合評價最優的規劃方案。

3.2 主要工作思路

首先，對資產全壽命周期管理理論及方法研究，搭建出針對電網規劃的資產全壽命周期指標評估體系。分別將整體網架規劃多方案、局部網架規劃多方案、規劃項目多方案代入資產全壽命周期管理指標評價體系，對其周期成本、安全、效能指標進行計算，得出各個規劃方案的綜合年度安全效能成本指標(SEC)并進行分析，最后根據各個規劃方案的SEC，進行規劃方案比選。

全壽命周期管理規劃方案比選工作流程如圖1所示。

如圖1所示，應用資產全壽命周期管理評價體系對規劃方案比選，從整體網架比選，延伸到局部網架比選，最后細化到規劃項目比選，從整體到局部再到規劃項目，對各類規劃多方案進行比選，從全壽命周期管理角度選出合理規劃方案，以此指導電網規劃。

圖1 全壽命周期方案比選工作流程

4 基于全壽命周期管理的電網規劃實踐

4.1 試點對象概況

本次規劃實踐選取當陽市作為試點對象。當陽市為宜昌市下轄的一個縣級市，國土總面積2159平方公里，2013年底總人口為48.48萬人，是“宜荊荊”城市群的中心區域，區位條件良好，縣域經濟發展迅速。“十一五”期間當陽市GDP增長1.85倍，全社會用電量增長2.66倍。2013年當陽市GDP達到360.9億元，在湖北省縣域經濟發展排名第7位。“十二五”以來當陽市全社會用電量也高速增長，由2011年的19億千瓦時增長至2013年的22.96億千瓦時，年均增長9.93%。

當陽電網位于宜昌電網的東端，由當陽市供電公司管理。當陽市供電公司于2010年正式成立，由原當陽電力聯營公司整體劃轉省電力公司而成。當陽電網因原聯營體制，電網投資力度不大，電網基礎較為薄弱，急需更好的發展。通過認真分析評估，選取當陽市作為基于全壽命周期管理的配電網規劃的試點。

4.2 電網規劃方法探索

以國網公司資產全壽命周期管理評價模型為基礎，通過對模型中相關成本、效能和安全指標參數進行分解，得到評價模型需要收集的基礎數據，對設備的初始投資成本、運維檢修及故障處置成本、報廢處置成本等進行量化，得到單一設備安全效能成本指標(SEC)。

將資產全壽命周期管理理念應用于當陽市配電網規劃修編工作中，在規劃方案制定和選取的過程中應用資產全壽命周期管理評價模型并結合單一設備SEC對規劃項目進行評估，通過分析計算規劃項目的安全效能成本指標(SEC)，對規劃方案進行技術經濟和敏感性分析，對滾動規劃成果進行評價，選取安全、效能、壽命周期成本等綜合評價最優的規劃方案。

資產全壽命周期管理電網規劃不僅要完成常規電網規劃的全部內容，還需要對初始投資、人工費用、設備壽命、設備殘值、設備故障時間、檢修搶修費用數據進行收集和分析。規劃的目標電網在常規電氣計算的基礎上，還要對不同目標電網的SEC指標(年度安全效能成本指標)進行計算比選，才能得到理想的規劃目標。

4.3 資產全壽命評估體系

SEC是年度安全效能成本指標的英文簡稱，表示在安全、效能水平相當情況下，單位(容量)資產每單位有效利用時間對應的總成本，單位是元/kVA。其實質就是在電力公司資產全壽命管理的基礎上，通過對資產的安全、效能、周期成本進行綜合評價和分析，促進公司資產管理的安全、效能、周期成本三者的綜合平衡和有機統一，提高電力公司資產管理水平。

電網設備SEC指標圍繞資產安全、效能和周期成本三個戰略目標構成，其總體結構如圖2所示。

圖2 電網設備SEC指標總體結構圖

SEC要求電網企業要統籌協調安全、效能和周期成本三者的關系，在確保電網安全可靠的同時，提高電網資產質量和使用效率，優化資產全壽命周期成本，SEC體現了電力公司資產全壽命周期管理綜合平衡，SEC值越小越好。本次計算模型結合電網設備實際管理情況，對國家電網公司提出的電網資產SEC結果性指標進行了細化，并應用于電網規劃方案比選。

4.4 SEC計算過程

根據變壓器、架空線路及電纜線路類資產分類年度安全效能成本指標(SECj)計算方法:

其中，Cj為第j類資產單體設備年度成本;Sj為變壓器設備容量或線路設備的等效容量(kVA);f(R)為根據容載比R折算的資產等效利用率。

收集當陽市全壽命周期管理電網規劃的相關參數，得出110kV網架規劃方案設備參數見表1。

表1

其中:初始投資即設備一次性投資費用包括設備購置費、建筑工程費、安裝工程費。費用標準取自《湖北電網工程可研投資估算指標(2012年水平)》。設備運維檢修、搶修費用取自《湖北省電力公司電網檢修和運營管理成本標準(2012年修訂版)》，其中不包括人工費用及線損。

人工費用:統計當陽市供電公司員工年人均人工成本約為14.93萬元(包括員工的工資及社會保險、住房公積金、勞動保護費、教育培訓、工會經費及福利等全部成本費用)，再根據《國家電網公司供電企業勞動定員標準－第4部分:“大檢修”體系》定員標準丘陵地區110kV輸電線路單位長度運維檢修搶修的定員配置約為2.6人/百公里，計算得出線路單位長度運維檢修搶修所需人工費用3883元/km。

4.5 當陽市2030年目標網架方案明細

根據當陽市電網規劃(2013年滾動修編)提出的當陽市負荷飽和年(2030年)110kV網架，共計三種方案，具體如下。

方案一:至2030年110kV電網目標網架接線均為典型接線模式，整體網架滿足線路N－1校驗。長坂坡變至胡場變的坡胡線、雙蓮變至半月變線路為備用線路，官當變、胡場變、半月變、草埠湖變以220kV紫蓋寺變為上級電源。地理接線圖如圖3所示。

圖3 當陽市110kV電網2030年方案一地理接線圖

方案二:至2030年110kV電網目標網架接線模式均為典型接線，城區以雙側電源不完全雙回鏈結構為主，整體網架滿足線路N－1校驗。長坂坡變至胡場變的坡胡線至報廢期后退運，育溪變至官當變線路、雙蓮至鴉鵲嶺線路為備用線路，官當變、胡場變、半月變、草埠湖變以220kV紫蓋寺變為上級電源。地理接線圖如圖4所示。

方案三中，至2030年110kV電網目標網架接線模式均為典型接線，城區以雙側電源不完全雙回鏈結構為主，整體網架滿足線路N－1校驗。長坂坡變至胡場變的坡胡線π開接入110kV官當變，胡場變至官當變線路、雙蓮至鴉鵲嶺線路為備用線路，官當變、胡場變、半月變、草埠湖變以220kV紫蓋寺變為上級電源。地理接線圖如圖5所示。

圖4 當陽市110kV電網2030年方案二地理接線圖

圖5 當陽市110kV電網2030年方案三地理接線圖

上述三套方案工程量對比如表2所示。

表2

4.6 規劃方案的資產全壽命周期比選

確定110kV變電站及線路項目建設時序，對規劃所得出的三套2030年整體網架規劃方案的綜合年度安全效能成本指標(SEC)進行計算分析，比選各個規劃方案的SEC值(以各方案中2013至2030年期間投資新建或改造的線路設備為比選主體)。

通過對三種規劃方案所構成的網架進行電氣計算，三種方案短路電流處于合理水平，各線路均能通過“N－1”校驗，三種網架均能滿足安全性要求。

三套規劃方案的綜合年度安全效能成本指標(SEC)計算結果如表3所示。

表3

由計算結果可知:三種方案初始投資相差很小，因此高出的周期成本以設備的運維檢修及損耗成本為主。通過對三種當陽市負荷飽和年110kV電網整體網架規劃方案進行SEC計算分析，整體網架規劃方案中的方案二為最優方案。因此推薦方案二為當陽市2030年110kV目標網架。

5 結語

全壽命周期管理可用于電力系統全壽命周期的各個階段，但其重點是規劃設計階段。電網規劃項目的全壽命周期過程中運營時間占的比例最大，這可以使得基于全壽命周期管理的規劃設計方法在運營階段顯現出顯著效益。通過引入“全壽命周期管理”的理念，進一步明確了電網規劃的創新思路，提高了電網規劃效率，使配電網規劃更加清晰、標準。

但在本次實踐中也發現了一些不足。首先，在建立電網設備全壽命周期信息管理系統方面還需加強，提供準確的歷史數據和實時數據對提高決策準確性和工作效率至關重要;其次，要加強對未來成本與系統性能預測的準確性，將不確定性處理方法、風險處理方法、預測技術等應用于全壽命周期成本分析具有重要意義。

［1］王穎.基于全壽命周期成本的配電網規劃方案評估［J］.農業科技與裝備，2013(8):15－17.

［2］程林，焦崗，田浩.可靠性與經濟性相協調的配電網規劃方法［J］.電網技術，2010(11):39－41.

The Electric Network Project Practice Based on Full Life Cycle Management

TANG Hao1，WU Jun1，LI Yong2，CUI Jing-shun2
(1.Yichang Power Survey and Design Institute Co.，Ltd.，Yichang 443003，China;2.Suining Power Supply Bureau，Sichuan Power Company，Suining 629001，China)

With the rapid development of electric networks，there are a lot of problems for traditional property supervisor mode，such as equipment in short life，low efficiency in use，and so on.The paper discusses full life cycle management for electric metwork project.

ful life cycle;network project;SEC

TM72

B

1004－289X(2016)04－0094－05

2015－11－13

唐浩(1984－)，碩士研究生，工程師，研究方向:電力系統規劃，主要從事電力系統規劃設計工作。