模塊化變電站主控樓的工程造價分析及其決定因素研究

張友富 孫 岳

1國家電網(wǎng)有限公司 北京 100031

2國網(wǎng)天津市電力公司 天津 300010

正文：

一、引言

本文采用國家電網(wǎng)公司搜集的103個模塊化變電站項目，從中篩選出77個主控樓采用模塊化技術(shù)的項目，采用構(gòu)成分析、比較分析和回歸分析等方法，研究模塊化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)影響。

二、模型與方法

研究變電站采用模塊化技術(shù)經(jīng)濟(jì)影響的最佳方法是反事實法，即給出多個備選方案，其中一個是模塊化方案，這個方案最終得以實施并投運(yùn)，我們可以得到該模塊化方案的實際造價數(shù)據(jù)，并與其它非模塊化方案的預(yù)算作對比，對模塊化技術(shù)的經(jīng)濟(jì)影響進(jìn)行分析，但是實際操作中，未必會給出備選方案，即使給出備選方案，備選方案的預(yù)算值和建成后的實際造價也可能有差異，由此造成分析的結(jié)果未必可靠。從費(fèi)用構(gòu)成來看，一般說來建筑工程費(fèi)會有較大幅度的下降，設(shè)備購置費(fèi)會有顯著的增加，安裝工程費(fèi)和其他費(fèi)用也較低，通過和鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)造價相比發(fā)現(xiàn)，模塊化變電站主控樓一般土建、380 V 配電裝置室一般土建、生活及消防水泵房一般土建、主變壓器防火墻、高抗系統(tǒng)防火墻和圍墻的費(fèi)用均高于混凝土結(jié)構(gòu)相應(yīng)部分的造價。和已有工程進(jìn)行比較一個最大的問題是選擇的比較對象是否合適，首先模塊化變電站和非模塊化變電站畢竟是兩個不同的方案，內(nèi)部的模塊未必完全一致，如何對不一致部分的造價進(jìn)行調(diào)節(jié)，使兩個方案可比，現(xiàn)在還沒有有效的方法；其次，模塊化變電站成本的高低，可能還和變電站設(shè)備和材料的選取有關(guān)，不同的選擇可能造成模塊化變電站造價高于非模塊化變電站，也可能低于模塊化變電站。既然上述兩種方法或多或少存在一些問題，為此我們提出了同類模塊化變電站造價比較的方法。

同類模塊化變電站造價比較方法的關(guān)鍵是如何確定“同類”，由于模塊化變電站涉及的模塊較多，各個模塊都類似的模塊化變電站可能比較少，而且可利用的數(shù)據(jù)也比較缺乏，從而給造價比較帶來困難。為簡化起見，我們把分析的對象限定為變電站的主控樓，主控樓的模塊化部件包括三部分：鋼結(jié)構(gòu)、內(nèi)墻和外墻。不同電壓等級的變電站主控樓無論從面積、結(jié)構(gòu)、還是布置形式可能均有所差別，因此，“同類”模塊化變電站首要條件是電壓等級相同，為了進(jìn)一步細(xì)化同類的概念，我們給出了“模塊化率”的概念，由于鋼結(jié)構(gòu)的單位是噸，而內(nèi)墻和外墻的單位是平方米，所以不能相加，只能對費(fèi)用進(jìn)行相加。

定義1 模塊化主控樓各模塊部分的費(fèi)用之和占主控樓建造費(fèi)用的比重，稱為模塊化主控樓的模塊化率。

我們把電壓等級相同，模塊化率相近的變電站主控樓稱之為“同類”主控樓，“相近”的測度采用聚類的方法，模塊化率明顯接近的視為“相近”。

定義模塊化率，并根據(jù)模塊化率把變電站主控樓進(jìn)行分類后，我們就可以對每個類的造價進(jìn)行構(gòu)成分析和比較分析。令表示第i個類，第j個變電站的主控樓費(fèi)用，表示第i個類，第j個變電站主控樓的鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用，表示第i個類，第j個變電站主控樓的內(nèi)墻費(fèi)用，表示第i個類，第j個變電站主控樓的外墻費(fèi)用，第i個類鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占主控樓費(fèi)用的比重為，第i個類內(nèi)墻費(fèi)用占主控樓費(fèi)用的比重為，第i個類外墻費(fèi)用占主控樓費(fèi)用的比重為，則

三、數(shù)據(jù)描述

實證分析數(shù)據(jù)來自2018年國網(wǎng)公司變電站模塊化造價分析研究所搜集數(shù)據(jù)，共有103項變電站數(shù)據(jù)，包括變電站特征和竣工結(jié)算各項費(fèi)用指標(biāo)，還有模塊化相關(guān)的數(shù)量和費(fèi)用指標(biāo)，我們從中篩選了主控樓面積和費(fèi)用，鋼結(jié)構(gòu)工程量和費(fèi)用，內(nèi)墻材質(zhì)、面積和費(fèi)用，外墻材質(zhì)、面積和費(fèi)用各項數(shù)據(jù)均齊全的變電站共77項，其中35kV變電站22項，110kV變電站51項，220kV變電站3項，500kV變電站1項。統(tǒng)計描述見表1。

表1 統(tǒng)計描述

由表1可知，即使同一電壓等級變電站，由于主控樓面積相差較大，主控樓費(fèi)用也有較大差距。

根據(jù)公式（1），我們計算了各個變電站主控樓的模塊化率，分電壓等級模塊化率圖見圖1，由于550kV變電站只有一個，圖中沒有顯示。

圖1 模塊化變電站主控樓的模塊化率

根據(jù)圖1，我們把每類數(shù)目超過2的算為1類，則35kV變電站主控樓被分為4類，110kV的主控樓也分為3類，220kV的三項工程分為1類。進(jìn)行構(gòu)成分析時，只對每類進(jìn)行分析，單個項目不進(jìn)行分析。

下面我們分析各類模塊化變電站主控樓費(fèi)用的構(gòu)成。

四、模塊化變電站主控樓費(fèi)用的構(gòu)成分析

根據(jù)公式（2），我們計算了各類變電站主控樓費(fèi)用的構(gòu)成情況。

研究可知，隨著類別序數(shù)的增加35kV變電站主控樓平均模塊化率呈現(xiàn)比較明顯的增加趨勢，第一類到第四類的模塊化率分別為17.62%、27.55%、50.54%和62.36%；鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比、外墻費(fèi)用占比和內(nèi)墻費(fèi)用占比也呈現(xiàn)出比較明顯的增加趨勢，第一類到第四類的鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比分別為7.12%、16.31%、33.84%和35.69%，第一類到第四類的外墻費(fèi)用占比分別為9.02%、8.85%、12.00%和13.33%，第一類到第四類的內(nèi)墻費(fèi)用占比分別為1.48%、2.39%、4.71%和13.33%；同一類中，一般情況下鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比遠(yuǎn)高于外墻費(fèi)用占比，外墻費(fèi)用占比高于內(nèi)墻費(fèi)用占比，而且鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比比外墻費(fèi)用占比與內(nèi)墻費(fèi)用占比之和還高，但第一類例外，一類外墻費(fèi)用占比高于鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比，原因是有一項工程外墻采用的是鋼板材質(zhì)。

隨著類別序數(shù)的增加110kV變電站主控樓平均模塊化率呈現(xiàn)比較明顯的增加趨勢，第一類到第三類的模塊化率分別為13.66%、28.51%和52.28%；鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比、外墻費(fèi)用占比和內(nèi)墻費(fèi)用占比也呈現(xiàn)出比較明顯的增加趨勢，第一類到第三類的鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比分別為7.12%、14.89%和27.94%，第一類到第三類的外墻費(fèi)用占比分別為4.71%、9.79%和16.78%，第一類到第三類的內(nèi)墻費(fèi)用占比分別為1.83%、3.83%和7.56%；同一類中，一般情況下鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比遠(yuǎn)高于外墻費(fèi)用占比，外墻費(fèi)用占比高于內(nèi)墻費(fèi)用占比，而且鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比比外墻費(fèi)用占比與內(nèi)墻費(fèi)用占比之和還高。

3項220kV變電站平均模塊化率比較低只有19.97%，鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比、外墻費(fèi)用占比和內(nèi)墻費(fèi)用占比分別為9.23%、7.59%和3.15%。

還可以知道，鋼結(jié)構(gòu)是影響模塊化變電站費(fèi)用的主要因素，其次是外墻，最后是內(nèi)墻。

以上分析了每類模塊化變電站主控樓的費(fèi)用構(gòu)成，那么，對每一類模塊化變電站主控樓及模塊化部分的費(fèi)用如何，下面我們進(jìn)行具體的分析。

五、模塊化變電站主控樓及模塊化部分的費(fèi)用分析

由于不同變電站主控樓的面積有很大的差別，只考慮總費(fèi)用沒有可比性，為此我們采用單位面積指標(biāo)進(jìn)行分析，每一類模塊化變電站主控樓及模塊化部分的單位面積費(fèi)用。

總的來說，由于鋼結(jié)構(gòu)無論是費(fèi)用占比還是單位面積費(fèi)用都很高，因此在模塊化變電站中處于突出地位。單位面積使用的鋼材越多，鋼結(jié)構(gòu)的費(fèi)用也越多，但是由于采用模塊化鋼結(jié)構(gòu)，使得變電站主控樓面積會減少，剔除外墻費(fèi)用和內(nèi)墻費(fèi)用外的其他費(fèi)用也會顯著降低，因此，變電站主控樓的費(fèi)用也會降低，而外墻費(fèi)用和內(nèi)墻費(fèi)用的決定則比較復(fù)雜，受材質(zhì)的影響比較大，面積相同，采用不同材質(zhì)可能會造成外墻費(fèi)用和內(nèi)墻費(fèi)用的較大差異。

六、模塊化變電站主控樓費(fèi)用的影響因素分析

研究可知，模塊化率和主控樓費(fèi)用呈明顯的反向變動關(guān)系，35kV變電站主控樓模塊化率和主控樓費(fèi)用的相關(guān)系數(shù)為-0.7516，110kV變電站主控樓模塊化率和主控樓費(fèi)用的相關(guān)系數(shù)為-0.1630，模塊化率越高，主控樓費(fèi)用越低，這說明模塊化程度越高，越有利于降低主控樓費(fèi)用；35kV變電站主控樓鋼結(jié)構(gòu)工程量和主控樓費(fèi)用的相關(guān)系數(shù)為-0.0185，這一點和我們的經(jīng)驗不符，可能是數(shù)據(jù)誤差，但是110kV變電站主控樓鋼結(jié)構(gòu)工程量和主控樓費(fèi)用呈明顯的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.7746，說明鋼結(jié)構(gòu)工程量越大，主控樓費(fèi)用也越高；內(nèi)墻面積和主控樓費(fèi)用呈明顯的正向變動關(guān)系，35kV變電站主控樓內(nèi)墻面積和主控樓費(fèi)用的相關(guān)系數(shù)為0.3817，110kV變電站主控樓內(nèi)墻面積和主控樓費(fèi)用的相關(guān)系數(shù)為0.7539，內(nèi)墻面積越大，主控樓費(fèi)用越高；外墻面積和主控樓費(fèi)用呈明顯的正向變動關(guān)系，35kV變電站主控樓外墻面積和主控樓費(fèi)用的相關(guān)系數(shù)為0.4371，110kV變電站主控樓外墻面積和主控樓費(fèi)用的相關(guān)系數(shù)為0.6884，外墻面積越大，主控樓費(fèi)用越高。

七、結(jié)論

本文對模塊化變電站主控樓的費(fèi)用構(gòu)成、單位面積費(fèi)用和主控樓費(fèi)用的影響因素進(jìn)行了分析，研究結(jié)果表明：

1）隨著類別序數(shù)的增加，35kV和110kV變電站主控樓模塊化率、鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比、外墻費(fèi)用占比和內(nèi)墻費(fèi)用占比也呈現(xiàn)出比較明顯的增加趨勢；同一類中，鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比遠(yuǎn)高于外墻費(fèi)用占比，外墻費(fèi)用占比高于內(nèi)墻費(fèi)用占比，而且鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用占比比外墻費(fèi)用占比與內(nèi)墻費(fèi)用占比之和還高。

2）樓隨著類別序數(shù)的增加35kV變電站主控單位面積主控樓費(fèi)用呈現(xiàn)比較明顯的下降趨勢，單位面積鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用、單位面積外墻費(fèi)用和單位面積內(nèi)墻費(fèi)用沒有呈現(xiàn)出比較明顯的變化規(guī)律；樓隨著類別序數(shù)的增加110kV變電站主控單位面積主控樓費(fèi)用呈現(xiàn)比較明顯的下降趨勢，單位面積鋼結(jié)構(gòu)費(fèi)用、單位面積外墻費(fèi)用和單位面積內(nèi)墻費(fèi)用則呈現(xiàn)出比較明顯的增加趨勢。

3）模塊化率和主控樓費(fèi)用呈明顯的反向變動關(guān)系，模塊化率越高，主控樓費(fèi)用越低；110kV鋼結(jié)構(gòu)工程量和主控樓費(fèi)用呈明顯的正向變動關(guān)系；內(nèi)墻面積和外墻面積和主控樓費(fèi)用呈明顯的正向變動關(guān)系。