基于全生命周期理論的變電站大修技改項目成本控制研究

羅琳 LUO Lin

（國網重慶市電力公司經濟技術研究院，重慶 401120）

0 引言

為了緩解電力供應壓力、提升供電可靠性，電網企業對于變電站的投資建設金額逐年增加。在輸配電價改革的新形勢下，電網企業的建設投資正加速向精益化方向發展，因此如何在保證建設目標的情況下實現變電站大修技改項目的成本優化控制具有重要研究意義。

目前，國內外學者就電網工程項目的大修技改項目的成本控制進行了廣泛的研究。郁琰佳等[1-2]對電網大修技改項目全過程管理的重點及成本管理中存在的問題進行了系統分析，并就此構建了適用于電網大修技改項目的全維度技術經濟管理模型。鄭渠岸等[3]運用全壽命周期成本理論（Life Cycle Cost, LCC）等，對電網大修技改項目的經濟性進行計算評估，并就評估結果提出合理的成本管控決策。此外，賀蘭菲[4]等基于輸配電價改革的新要求，考慮了輸配電定價的影響因子及其約束條件，建立了輸配電價定價成本監審數學模型，并就此優化提出了電網設備技改大修決策模型。綜合來看，相關研究主要集中于電網大修技改項目的成本管理研究以及LCC 理論的直接運用，缺乏針對變電站大修技改項目特點，并采用系統LCC 理論進行成本管控的相關研究。基于上述分析，本文開展基于全過程全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制研究，以期在輸配電價改革等新形勢下提升變電站大修技改造價管控水平。

1 變電站大修技改項目成本控制分析流程

根據國際電工委員會的IEC 60300-3-3 標準給出的全壽命周期成本計算分析流程，結合變電站大修技改項目特點，設計提出基于全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制分析流程，如圖1 所示。整個分析流程主要由建立組織環境、計劃分析、確定分析方法、計算分析以及完成分析5 個階段構成。

圖1 變電站大修技改項目LCC 成本控制分析流程

①建立組織環境。明確背景信息，分析目標項目的內外部環境及其影響因素，確定備選方案。②計劃分析。主要包括確定分析的范圍和目標，確定分析任務和工作人員，確定相關約束條件并確定相關財務參數。③確定分析方法。主要包括確定規則、方法，選擇或者建立滿足分析目標的LCC 模型，確定成本分解結構、確定不確定因素。④計算分析。該階段主要對各種方案的LCC 成本進行測算分析，包括成本要素估算，收集成本數據、合計各階段成本、LCC 計算和敏感性分析等。⑤完成分析。在完成LCC 分析后，根據得出的降低成本的選項、成本驅動因素的識別等采取后續行動。

2 變電站大修技改項目全壽命周期成本計算模型

LCC 是一個跨項目生命周期的經濟模型，對于變電站大修技改工程來說，其LCC 成本主要由投資成本、運行成本、檢修維護成本、故障成本、退役處置成本構成，LCC 構成如圖2 所示。

圖2 變電站設備LCC 成本構成

LCC 具體計算公式如下：

式中，CI 表示投資成本，CO 表示運行成本，CM 表示檢修維護成本，CF 表示故障成本，CD 表示退役處置成本。

2.1 投資成本

變電站設備的投資成本，主要包括設備的購置費、安裝調試費、基礎設施費以及其他費，計算公式如下：

式中，CIc表示拆除費用，指原變電站設備的拆除費用；CIg表示設備購置費用，指用于購置新的變電站設備涉及的相關費用；CIa表示安裝調試費用，指用于新設備安裝調試產生的費用；CIj表示基礎設施費用，指新設備安裝過程中所需的土建基礎費用；CIq表示其他費用，指設備投入運行前的驗收費用、狀態檢測費用等。

2.2 運行成本

變電站設備的運行成本，主要包括設備能耗費、日常巡檢費以及環保等費用，計算公式如下：

式中，COn表示設備能耗費，由設備本體能耗費用以及輔助設備能耗費用構成，受設備的空載損耗值、年運行小時書以及成本單價等參數影響；COj表示年度日常巡檢費用，可根據電力公司的歷史數據進行測算。

2.3 檢修維護成本

變電站的檢修維護成本，即大修成本，主要包括檢修費、部件購置費以及其他費用構成，計算公式如下：

式中，CMj表示檢修費，指變電站設備周期性預防性試驗費用及周期性檢修費用；CMg表示變電站設備部件的購置費；CMq表示變電站設備檢修維護過程中產生的其他費用。

2.4 故障成本

變電站的故障成本主要由故障檢修費和故障損失費兩部分構成，具體計算公式如下所示：

式中，CFj表示故障檢修費，指當變電站設備發生故障后，對其進行檢修恢所產生的費用；CFs表示故障損失費，指當變電站發生故障后，對電網運行造成的損失，包括停電損失費、設備性能及壽命損失費，間接損失費等，受站點設備的風險值和故障率影響。

2.5 退役處置成本

變電站設備的退役處置成本主要由設備退役處置費和設備殘值費構成，具體計算公式如下所示：

式中，CDd表示設備退役處置費，CDc指設備在進行退役處理時候產生的人工費、工具費、運輸費以及環保費；表示設備殘值費，以負數計入公式。CDd和CDc分別與安裝調試費及投資成本相關，計算公式如下:

式中，α 表示設備安裝調試費比例，λ 表示設備殘值率。

考慮設備的不同使用年限，將全壽命周期成本折算為年值進行分析，具體折算公式如下所示：

式中，n 為設備的使用年限，i 為報酬率。

3 案例分析

3.1 案例介紹

A 變電站的500kV2 號主變于2002 年8 月投入運行，容量為750MVA，設計壽命為30 年。目前，該變壓器已運行21 年，運行過程中主要問題有絕緣油總烴超注意值、輕瓦斯曾多次誤發信、變低套管滲漏油。經過對該變壓器的風險評估，擬對其進行更換或者進行大修，對應如下兩種方案。

方案1：直接將2 號主變拆除，更換全新三相變壓器，設計壽命為30 年，可運行至2053 年。

方案2：對現有2 號主變進行大修，考慮變壓器設計壽命以及設備的浴盆曲線，設備在大修后繼續運行9 年后更換新的三相變壓器，設計壽命為30 年，可運行至2061 年。

現通過LCC 模型對比分析兩種方案，確定最為合理的方案。計算假設：①設備的投資成本數據按照2023 年第一季度國家電網工程設備材料信息參考價進行估算；②采用平均年限法計算設備折舊；③不考慮人為因素引起的設備故障；④LCC 成本折算成資金現值；⑤不考慮故障損失費；⑥其他費用為備用設備的分攤成本和殘值。相關參數設置如表1 所示。

表1 參數設置

3.2 LCC 分析

根據計算假設以及相關參數設置，使用公式（1）-公式（2），分別計算兩種方案對應的各分項成本以及其他費用，具體計算對比結果如表2 所示。

表2 兩種方案LCC 成本對比

方案1 由于直接更換全新變壓器，使用年限為設計壽命30 年：按照現值折算，投資成本為3916.4 萬元；運行成本為300 萬；新設備不涉及檢修維護，該項成本為0；故障成本只考慮故障檢修費用，共計150 萬元；退役處理費按比例計算為188.1 萬元；其他成本涉及備用設備的成本分攤以及備用設備殘值，共計600 萬元。方案1 全壽命周期成本現值合計5019.47 萬元，折算為年值為404.5 萬元。

方案2 先對現有主變進行大修，9 年后進行更換，使用年限為39 年：考慮漲價預備費以及基準收益率，更換設備的投資成本現值為3001.59 萬元；運行成本為390 萬元；檢修維護成本為2500 萬元；故障成本只考慮檢修費用，共計285萬元；退役處理費按比例計算為40.68 萬元；其他成本僅設計備用設備殘值，共計-120 萬元。方案2 全壽命周期成本現值合計6097.27 萬元，折算為年值為459.65 萬元。

以LCC 年值為經濟性評價指標，可以確定方案1 為優選方案。

3.3 敏感性分析

為確保模型計算的可靠性，選取參數設置過程中具有不確定性的3 項因素（漲價預備費、投資成本、大修費用）進行敏感性分析，以確定敏感性因素變化對于兩種方案LCC 年值變化的影響。3 項因素分別采用漲價預備費率、設備及建安費準確率、大修費用準確率進行變化調節，具體敏感性分析結果如表3 所示。

表3 敏感性分析表

由表3 可知，當存在以下情況是，方案2 的LCC 值將小于方案1 的LCC 值：①漲價預備費率從4%降到0.87%以下時；②當設備及建安費準確率從100%增長到160.91%以上，即更新設備的實際投資成本高于估算成本60.91%時；③當大修費用準確率從100%降到70.74%時，即大修費用降到1768.5 萬元時。

首先，根據近期公布數據情況可知，平均物價上漲指數約為4%，與敏感性因素臨界值0.87%相差較大，因此該因素對于方案選擇影響不大。其次，在項目可研設計階段，應控制設備投資，實際投資值較估計值增加量控制在60.9%以內時，即可保證方案1 的有效性。最后，大修費用是影響本次方案選擇的一大重要因素，若大修費用降到1768.5 萬元以下時，方案2 要優于方案1，因此需提前與大修廠家確定費用情況才可確定方案選擇。

綜上分析，在保證大修費用以及投資估算準確的情況下，方案1 較方案2 為優選方案。

4 結語

在調整輸配電價的新形勢下，需要變電站大修技改項目向著控成本、提質效的方向發展。本文提出了基于全過程全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制方法。首先，系統提出了變電站大修技改項目成本控制分析流程。然后，提出了變電站大修技改項目全壽命周期成本測算模型。最后，以A 變電站的500kV 2 號主變為例，對更換變壓器、大修兩種方案進行了測算分析以及敏感性分析，驗證了所提模型方法的有效性。

本文所提的基于全過程全壽命周期理論的變電站大修技改項目成本控制方法，可為項目管理、造價管理人員在變電站大修技改項目前期階段提供有效的決策工具，可有效控制項目成本，提升此類項目的精益化管理水平，助力電網企業高質量發展。