全壽命周期理論在高海拔地區(qū)220kV變電站戶外配電裝置選型的研究

張欣 湖南省電力勘測設(shè)計院造價咨詢分公司

一、高海拔地區(qū)兩種設(shè)備戶外選型方案的特點

（一）高海拔地區(qū)的特點

我國高海拔地區(qū)包括青海省、西藏自治區(qū)等，那里地處青藏高原，大部分地區(qū)海拔都超過了4000m。隨著海拔的增高，氣溫逐漸下降并且氣壓降低導(dǎo)致空氣密度減少，初到西藏高原地區(qū)一般都會引起不同程度的缺氧現(xiàn)象，容易引起高原反應(yīng)。同時，高海拔地區(qū)具有晝夜溫差大等氣候條件，是我國日氣溫變化最大的地區(qū)之一。全年氣溫日較差為14°C-16°C。并且那里地廣人稀，交通十分不便，城鎮(zhèn)之間相距較遠，且途中常有野生動物出沒，容易對人員產(chǎn)生一定的威脅。

（二）兩種設(shè)備戶外選型方案的特點

GIS全稱氣體絕緣全封閉開關(guān)設(shè)備（Gas Insulated Switchgear，GIS），它與AIS布置方案相比，存在各自的特點。

1.可靠性與安全性：GIS方案采用組合電器，大部分配電裝置設(shè)備都位于全封閉狀態(tài)，不會暴露在空氣中，不易與外界發(fā)生接觸，不容易引起故障。由于主變壓器連接方式為母線連接，安全性高，當主變壓器發(fā)生短路時，其只會承受較低的短路水平，主變壓器的安全可靠性高。

AIS方案配電裝置在室外連接，設(shè)備數(shù)量多，容易引發(fā)故障。由于主變壓器需設(shè)置限流電抗器，安全性低，當主變壓器發(fā)生短路時，其會承受較高的短路水平，主變壓器的安全可靠性低。

2.施工難度性：GIS方案電氣設(shè)備由于封閉在GIS氣室中，對安裝的要較求高。由于構(gòu)支架工程量和設(shè)備基礎(chǔ)工程量較少，因此土建施工周期較短，施工難度較低。

AIS方案電氣設(shè)備數(shù)量較多，安裝工程量也較多。由于構(gòu)支架工程量和設(shè)備基礎(chǔ)較多，因此土建施工周期較長，施工難度較高。

3.節(jié)約環(huán)保性：GIS方案所需要場地面積比較少，有更好的環(huán)保性，能夠更好的節(jié)省征地面積。GIS設(shè)備為組合設(shè)備，抗外部環(huán)境能力較強，受環(huán)境因素影響小，設(shè)備殘值回收率較高。

AIS方案所需要場地面積比較多，環(huán)保性較差，需要增加更多的征地面積。AIS設(shè)備為獨立設(shè)備，且設(shè)備基本暴露在空氣中，抗外部環(huán)境能力較強，受環(huán)境因素影響小，設(shè)備殘值回收率較低。

我們可以看出來，與AIS方案相比，GIS方案雖然初始投資高，但是穩(wěn)定性強，故障率低，維護成本低。而為了更好的對兩種設(shè)備選型方案進行比較，我們對兩種布置方式進行全壽命周期成本計算，進行經(jīng)濟性比選。

二、運用全壽命周期成本理論分析配電裝置選型的意義

（一）有助于為電網(wǎng)投資決策做出更加準確地判斷

當前，為了更好地促進經(jīng)濟發(fā)展、提高基建水平，電網(wǎng)工程的投資建設(shè)一直處于高位運行的狀態(tài)。而在建設(shè)投資中，設(shè)備費用一直占據(jù)著重要的比例，因此設(shè)備的整個壽命周期成本往往決定著整個電網(wǎng)項目的全壽命周期成本。在以往對設(shè)備選型方法中，一般只重視設(shè)備的初設(shè)投資，而忽略了設(shè)備在運行期間的各種運維和檢修成本，對于因為故障率而引起的成本更是基本上沒有考慮。全壽命周期成本理論，從設(shè)備整個運行壽命周期出發(fā)，全面考慮了各項設(shè)備初設(shè)投資、運行、維護、回收利舊等全過程發(fā)生的費用，尋找項目一次性投入和全壽命期間運行維護等費用之間的最優(yōu)平衡，有利于最終實現(xiàn)設(shè)備全壽命周期內(nèi)成本最優(yōu)解，也有助于為電網(wǎng)投資決策做出更加準確地判斷。

（二）有助于企業(yè)更好地轉(zhuǎn)化工程管理模式

隨著時代的發(fā)展，工程項目管理的模式也必須要進行相應(yīng)轉(zhuǎn)變和提高。以往的工程管理更加看重建設(shè)項目的成本為目標，始終把成本最低放入最重要的比較選項，重視項目的初始投入的建設(shè)成本，或是項目的其他成本。但是，隨著技術(shù)水平的不斷提高，優(yōu)質(zhì)的設(shè)備在提高設(shè)備價格同時，也提高了設(shè)備的可靠性和整個壽命期，從而在整體上減少了項目的全壽命周期成本。同時，黨中央一直強調(diào)企業(yè)要為實現(xiàn)“兩型社會”做出貢獻，習(xí)總書記更是提出了“金山、銀山，不如綠水青山”的口號。企業(yè)在做項目比選時，對于土地的節(jié)約，對于環(huán)保的要求也是個重要的考慮因素，因此，企業(yè)也需要對工程管理模式和思路進行轉(zhuǎn)變。

三、運用全壽命周期理論對兩種設(shè)備戶外選型方案進行對比

全壽命周期成本包括初設(shè)投資、運維成本和處置成本：

①C1--初始投資：由于GIS方案和AIS方案主要是220kV出線部分有差別，因此我們僅對電氣一次和相關(guān)土建部分進行比較。

②C2--運維成本：包括項目運維期間各種成本。

③C3—處置成本：包括拆除成本和殘值回收。

④整個項目全壽命周期為30年，折現(xiàn)率i=8%。

假設(shè)出線規(guī)模都考慮為1回，經(jīng)過計算，兩個方案的各項成本如下：

C1初始投資：GIS方案為287.16萬元，AIS方案為217.7萬元。

C2運維成本：GIS方案為75.08萬元，AIS方案為229.06萬元。

C3處置成本：GIS方案為-1.05萬元，AIS方案為-0.71萬元。

因此，兩個方案的全壽命周期成本如下。GIS方案：全壽命成本為361.19萬元，折合年值32.08萬元。AIS方案：全壽命成本為445.52萬元，折合年值39.57萬元。

結(jié)論：根據(jù)計算結(jié)果，盡管GIS方案初設(shè)投資成本要高于AIS方案，但是由于它可靠性和安全性高，維護人員數(shù)量少，維護成本低，回收率高，運維成本和處置成本都比AIS方案少，因此，全壽命周期成本GIS方案更低。所以，對于高海拔地區(qū)220kV變電站來說， GIS方案是更加合適的設(shè)備戶外選型方案。