基于LCAM理念的電網資產信息分析評價體系研究

王維蘭， 陳紅， 楊啟帆， 陳然， 崔壯

(1.國網福建省電力有限公司信息通信分公司， 福建,福州 350000； 2.國網信通億力科技有限責任公司， 福建,福州 350000)

0 引言

隨著電力行業管控力度加大，輸配電設備使用年限增長、原材料價格攀升、市場環境競爭激烈，電力企業一直面臨著降本增效、提升服務質量的巨大壓力。提升資產管理水平、優化投資規劃、進行成本管理是應對的唯一途徑，目前電網企業還存在著經營效率滯后、產量盲目增加、投資缺少規劃、環境破壞嚴重等問題，如何有序開展電網資產的管理工作，對各個階段進行統籌管控，確保實物流、價值流、信息流一致，實現資產的縱向貫通，橫向協同，挖掘資產價值，降低成本費用顯得越來越重要。因此，對于電網資產的全壽命周期的科學管理具有極為重要的現實意義。

1 電網資產概述

1.1 管理重點

不同行業的資產管理有不同的側重方向，對于電力行業來說，資產管理的重點包括固定資產、在建工程以及工程資產，包括廠房、大壩、變電站、變壓器等。其中固定資產所占比例較大，擁有比較高的單位價值，使用過程中不會改變實物形態，但會存在損耗。它既有價值屬性又有物理屬性，兩方面緊密關聯但側重方向不同，不同資產之間互相關聯，因此，對于電網固定資產的管理是重中之重[1]。

1.2 資產分類

從電網運營的特點出發，根據資產的功能來劃分，可將電網資產大致分為三類。

(1) 輸電、變電、配電線路及設備，屬于電網核心資產，直接影響著電能的傳輸與配送。

(2) 采集、通訊、控制、處理等信息處理設備，是電網運行監控以及管理的關鍵支撐。

(3) 檢修、維護、運輸等其他設備，相對獨立，互相之間一般不存在技術關聯。

1.3 管理難點

相對于其他行業來說，電網具有特殊性，資金密集但資產分散，固定資產呈現出以下特點。

(1) 類型多：線路、設備、器具等分類復雜。

(2) 覆蓋范圍廣：資產分散在電網部署的各個區域，地域廣，地點多。

(3) 動態變化：受用電需求增加、設備老化、天氣、自然災害等因素影響，資產會經常變動，損耗嚴重。

(4) 產權關系復雜：包括國有資產、省屬資產、代管資產、農村集體資產等等，產權關系復雜。

(5) 涉及部門多：資產購買、質量驗收、核算價值都有不同部門負責，涉及到的人員及部門都非常多。

(6) 影響大：電網不同于其他產業，一旦電力設備或線路故障，對社會的日常生產會造成巨大損失，甚至擾亂社會秩序。

2 電網資產全壽命周期管理(LCAM)

2.1 階段劃分

資產的全壽命周期管理(Life Cycle Asset Management，LCAM)是以資產為核心，對與其相關的人力、金融、信息、無形資產，在規劃可研、采購、運維直至退役全壽命周期進行統籌管理，實現成本、效能、安全多方面綜合最優。包括以下幾個階段。

(1) 規劃可研階段：科學合理、有預見性的可研設計，既要考慮電網資產后續發展的持續性，也要考慮當前企業實際需求。

(2) 采購建設階段：應用全壽命周期(Life Cycle Cost，LCC)成本管理的方法制定最優采購策略，實現電力設備效益最大、購置成本最低[2]。

(3) 運維檢修階段：準確記錄資產表現及成本信息，為狀態評估、分析決策奠定數據基礎。

(4) 退役處置階段：資產的報廢、再利用管理，規范廢舊物資管理流程，合理分攤應用價值。

2.2 LCC模型

電網企業開展資產管理的最終目的是在確保設備安全可靠運行的基礎上追求成本最優，盡可能將費用降到最低，因此構建LCC成本管理模型如下：

LCC=CI+CO+CM+CF+CD

(1)

其中，CI代表建造成本，CO代表運行成本，CM代表維護成本，CF代表故障成本，CD代表報廢成本運行維護成本主要是保證設備安全穩定付出的費用，與資產壽命、故障成本都有所關聯。報廢成本則與運行維護無直接聯系，只對最終的全周期成本有影響。

3 綜合分析評價體系構建

3.1 指標體系與算法

電網資產的評價體系需要考慮的因素很多，既要持續提高供電可靠性，還要具備應急能力、本文構建分析評價體系時從3個大方面進行分解：效能管理、成本管理、安全管理。具體指標如圖1所示。

圖1 電網資產綜合分析評價體系

(1) 安全管理：考核設備事故、風險點防范、安全措施執行情況等，主要包括系統、設備、人身各個等級的事故次數、直接及間接的經濟損失等。

(2) 效能管理：主要考核使用效率和產品質量，包括供電可靠性、電壓合格率、平均停電時長、次數、系統平均負荷率等。

(3) 成本管理：包括單體檢修/搶修費用、材料成本、人工成本、折舊費用、融資性租賃分攤、單體報廢處置費用等。

3.2 評價模型

基于上一章節構建的綜合分析評價體系，利用線性加權評價法構建評價模型：

(2)

其中，T1代表綜合得分,S/E/C代表安全管理/效能管理/成本管理評價得分,ws、we、wc分別代表安全管理,效能管理,成本管理評價指標值的權重。

(1) 安全管理評價得分S

(3)

(2) 效能管理評價得分E

(3) 成本管理評價得分C

(5)

4 關鍵技術選型

4.1 大數據組件

(1) Hadoop是一種分布式系統的基礎架構，實現可靠、可伸縮、高效的進行數據處理。其中的HDFS組件具有高容錯性，為海量數據提供存儲方式，另一個核心是MapReduce，實現數據計算。而且Hadoop是開源的，軟件開發成本會大幅降低。

(2) Spark是與Hadoop類似的集群計算環境，適合大規模數據的計算引擎，基于內存計算的開源類HadoopMapReduce的通用并行框架，但它采用了內存分布數據集，不需要再從分布式文件系統中進行讀取操作，更適合應用與大規模、低延遲數據分析。

(3) Storm為分布式實時計算提供了通用原語，可以非常方便的在集群中編寫復雜的實時計算，而且可實現對數據流的連續查詢，每秒鐘可處理數以百萬計的消息。

綜上，Hadoop適用于實時性較低的批處理場景，Storm適用于實時數據流處理場景，Spark適用于多次操作特定數據集的場景。

4.2 數據庫

常用的關系型數據庫雖然在事務處理方面占有優勢，但架構部署時橫向擴展能力不足，維護復雜，對于電力行業這樣數據規模增長快速的行業來說不是很適合。因此本文選用Hadoop系列框架，使用分布式技術提升擴展性，同時也提高對電網海量資產數據的并行處理能力。

4.3 ETL接口

(1) Kafka是開源的流處理平臺，是一種高吞吐量的分布式發布訂閱消息系統，即便硬件普通，也能實現每秒鐘數百萬的吞吐量，它通過Hadoop的并行加載機制進行統一消息處理，以此實現數據抽取、轉換與裝載。

(2) Sqoop是一款開源的數據抽取工具，主要用于Hadoop與傳統的Oracle、MySQL等關系型數據庫之間的數據傳遞，屬于分布式數據遷移工具，可以分割數據集并創建任務處理每個區塊，適用于大數據批量傳輸[4]。

4.4 組網架構

本文采用Sqoop數據抽取工具實現源數據采集，采用MapReduce框架實現數據計算，采用HDFS分布式文件系統實現批處理，采用Storm實現數據流實時處理，最終根據前文構建的全壽命周期管理辦法及資產綜合分析評價模型進行管理與評價，輸出可視化頁面，系統架構如圖2所示。

圖2 系統架構圖

5 案例分析

為驗證本文設計的電網資產全壽命周期綜合分析評價模型的實用性，對天津某供電企業的資產數據進行收集后進行評價，結果如表1所示。

表1 評價結果表

續表

由上表可知，表明該供電公司資產管理的總體情況較好，其中安全管理水平最好，但效能管理和成本管理還存在提升空間，例如運行維護階段的設備等效利用率、退役處置階段的退運設備成新率較低需要重點關注，在廢舊物資處理方面，需制定統一規范，集中處理與變更[5]。

6 總結

本文利用大數據技術實現數據流的采集、分析、處理與存儲，實現了電網資產海量數據的匯總與分析，通過LCMA理念設計的電網資產綜合分析評價體系在實際應用中也具有很好的實用性，但在管理與效益的關聯關系、收益風險規避等方面探索不足，還需進一步研究。