配電網資產全生命周期技術標準管理策略及應用研究

（1.深圳供電局有限公司；2.深圳新能電力開發設計院有限公司，廣東 深圳 518001）

選取轄區街道的一座110kV變電站為推演對象，進行站內的變壓器、配電線路及配電自動化全生命周期成本計算。根據各不同標準對該變電站進行規劃建設，并對四部分的LCC成本進行優化，選擇該標準下的最優規劃建設策略。

1 區域建設現狀

中心城區負荷發展非常快，2000～2008年增長至近4倍，年均增長約19%，增長速度遠高于特區內速度，是城市未來負荷新的增長點。區縣現有主變容量2946.5WVA，2015年區負荷為4900MW，需110kV主變容量9177MVA,缺額6230MVA，需新建多座110kV變電站才能滿足安全可靠供電要求。

2 算例推演

2．1 國家及行業標準下的LCC成本

（1）變壓器LCC成本。根據國家及行業標準在中心城區街道選取的110kV變電站建設一臺110kV、50MVA三相風冷三繞組有載調壓變壓器，其主要技術指標及工程數據如下：變壓器的額定容量為50MVA；額定電壓等級為 110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10kV； 三 側 容 量 比 為100/100/100；聯結組別號為Yn/yn0/d11；環境年平均溫度為25℃；年負荷平局率為50%；防污等級為d級；所有設備抗震按7度計算，8度構造措施；噪音水平≤65dB（A）；低壓側經接地變小電阻接地或不接地運行方式。

對變壓器的最低運行設定如下：易損件的最低更換期限是6年；如果變壓器一直處于正常運行條件，那么在30年生命周期內，可以不進行器身檢修；在日常巡視中，最短周期是31天，最小預防性試驗周期是6年。不同設備的情況用不同的模型參數設置來表示。所以，該臺變壓器在全壽命周期內的各成本變化情況如圖1。

圖1 變壓器全壽命周期內的各成本變化情況

圖1中，沒有將投資成本（CI）列示，因為圖標列示的變量有限，而初期發生的投資成本在總的全壽命周期成本LCC（曲線5）上能夠得到表現：在建設期，曲線5的值為96890元，正好符合變壓器的投資額。從圖1中，可以清楚地看到組成LCC的各成本在變壓器壽命周期內的變化過程（曲線1、2、3、4），以及考慮時間價值的LCC的變化情況。建設期的運行成本Co（曲線1）為0元，從第1年（運行期）開始產生成本，并且與電量增長成正比，一直達到變壓器能輸送的最大電量；在運行期內，維護檢修成本CM（曲線2）比較穩定，基本保持不變；由于受到設備發生故障的概率的影響，停電損失CF（曲線3）成“浴盆”狀波動；殘值CD（曲線4）僅僅在期末到達變壓器壽命年限時發生；在考慮時間價值的基礎上，變壓器的成本隨年份的增加而逐漸增加（曲線5），最終確定變壓器的LCC總成本為356620元。

（2）配電架空線路LCC成本。根據國家及行業標準，針對該變電站低壓側10kV出線端進行LCC成本規劃構建。根據標準規定，分別對裸鋁線、絕緣導線以及加裝防雷裝置的絕緣導線三種屬性架空導線進行LCC分析，比較并分析三種導線的優越性。根據所得歷年數據和所建立模型得到的賦值變量可對三架空線路的LCC成本進行計算（以5%的年利率和3%的通貨膨脹率計），相應的導線裝置費用參數計算情況如下：裸鋁線的LCC總成本為LCC1=179376.8元，絕緣導線的LCC成本為LCC2=132373元，加裝防雷裝置的絕緣導線LCC3=111045元。

通過比較結果且可看出，LCC1> L CC2>LCC3。綜上，絕緣導線的使用有利于生態環境的綠化及城鎮建設，可以有效減少對線下樹木的修剪量。另外，在臺風季節，導線之間的相互碰撞現象較多，常常引起相間短路跳閘，架空絕緣導線的使用，可以有效降低跳閘機率。如果在架空絕緣線路上安裝防雷裝置，還可以明顯提高絕緣導線的抗雷擊能力，值得推廣實施，并且所需投資費用還最小，因此，配電導線在規劃建設方面應向此類裝置進行選擇。

（3）配電電纜線路LCC成本。擬在該變電站新建一條長約10km的10kV雙回路電纜線路出線，排管敷設。按照相關標準以及設計容量等各項要求，初選銅芯電纜8.7/15kV YJV22 3×300mm2和鋁芯電纜8.7/15kV YJLV22 3×500mm2兩種方案，以下使用LCC方法，對這兩種方案進行對比，繼而做出選擇。

銅、鋁芯電纜間選擇時，發現兩者LCC的差距很小。在該項目中，銅芯電纜的LCC中，首先，敷設成本與電能損耗成本占比最大；其次，是購置成本和故障損失成本，而運行維護成本和退役成本的占比最低。對于鋁芯電纜，結論大體相同，相比之下購置成本的占比略有降低。通過以上分析和比較，本次規劃中選用銅芯電纜作為規劃選擇配電線路，并且該銅芯電纜的LCC成本為380.204萬元。

（4）配電自動化LCC成本。根據計算結果，進行配電終端的規劃設計，柱上聯絡開關和聯絡環網柜屬于線路之間聯絡設備，都應該安裝“三遙”終端模塊。同樣，在主干線開關、進出線較多的開關站、配電室和環網柜，也需要配置“三遙”終端模塊；對于分支開關、饋供線路末端無聯絡的環網柜、開閉所等，配置“兩遙”終端或故障指示器。同樣，通過國家和行業標準及配電自動化模型可知配電自動化規劃所需變量值。對投資招標階段、施工階段、運行維護階段及報廢運行階段成本進行計算，計算得各階段成本，根據計算成果可知，隨著配電自動化技術的進步以及生產工藝的成熟，生產成本逐漸下降，設備價格會有一定的回落，因此，配電自動化的前期投入成本CI為432.31萬元，而建設投入成本比前期投入成本稍高，為621.56萬元，當配電自動化正常運行后，配電自動化系統建成后，降低了電網的事故風險與故障時間，由此也降低了由電網故障帶來的人生傷亡、重大經濟損失甚至是重大政治社會影響的風險，因此，運行維護成本則相對降低為345.3萬元。當配電自動化到達退役年限時，前期建設設備的退役會帶來一些退役成本，為86.45萬元。因此，可得配電自動化的總LCC成本為1485.62萬元。

2．2 類似地區標準下的LCC成本

依據相關模型的計算，選取省會城市電網（A標準）和特區標準（B標準）對該110kV變電站進行規劃，并依次準確計算配電變壓器、配電架空線路、配電電纜線路及配電自動化四部分的LCC成本，比較并分析各標準下四部分LCC成本的差異。

通過對各標準下四部分LCC模型的計算，可知A標準下規劃的該變電站的LCC成本高于B標準下的LCC成本，說明依據B標準對該變電站進行規劃建設較為適宜。進一步單獨分析配電變壓器、配電架空線路、配電電纜線路及配電自動化LCC成本結果可知，在B標準下的配電變壓器LCC成本為53.493萬元；A標準下的配電變壓器LCC成本最優為42.794萬元；B電網標準下的電纜線路LCC成本為342.184萬元；A電網標準下的配電電纜線路LCC成本最優為317.235萬元；A標準下的配電自動化LCC成本最優為1901.594萬元，B電網標準下的配電自動化LCC成本最優為1782.774萬元。由此可知，若單獨按每個固定標準去規劃配電網建設，并不能得到單項指標最優的方案，但考慮到該地區推行配網自動化的高覆蓋率，則B電網標準更為合適。

3 結語

本項目基于全生命周期理論，運用靈敏度分析方法對配電網各階段的具體設備進行LCC成本化分析。在此基礎上，我們對中心城區配網進行了LCC模型的優化，并對其進行了算例推演。