基于LCC管理方法的电网主设备入网策略

邱文平，李宏仲，邓世聪，陈法池

(1.上海电力学院，上海 200090;2.深圳供电局有限公司，广东深圳 518001)

目前，全寿命周期成本(Life Cycle Cost，LCC)管理是我国国家电网公司积极推进的一项实践和创新项目，已在上海电力公司和福建电力公司等企业得到初步应用.文献[1]介绍了LCC管理方法的原理和发展应用现状，并对上海电力系统LCC管理技术的发展提出了相关建议.文献[2]介绍了LCC管理在电力设备采购招投标方面的应用，并指出了LCC管理在具体应用过程中存在的困难和问题.

LCC管理方法在电力设备中的应用是其他所有应用的基础，目前已开展了一定的基础工作，如LCC管理在泰和220 kV变电站GIS设备技改中的应用;华东电网公司500 kV斗山站改造中的经济评价研究;LCC管理在LW6-220型断路器改造中的应用;LCC管理在重要设备招标中的应用;LCC管理在10 kV油浸式变压器和箱式变压器战略采购招投标中的应用等.

1 LCC管理方法介绍

LCC管理是从设备、项目的长期经济效益出发，全面考虑设备、项目或系统的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维护、改造、更新、直至报废的全过程，它是LCC最小的一种管理理念和方法.LCC管理的核心内容是进行全周期全局考虑，对设备、项目进行 LCC分析，以便进行决策[3-6].LCC管理在电力行业中的应用主要体现在电力设备、电网规划和资产管理等方面，本文主要介绍LCC在电力设备方面的应用.

在电力设备采购中，不仅要考虑设备的购买价格，更要考虑设备在整个全寿命周期内的支持成本，其核心内容是对设备或系统的LCC进行分析计算，以量化值进行决策.其计算模型为:

式中:CLCC——全寿命周期费用(Life Cycle Cost);

CI——投入费用，包括采购费用及建设 费用(Investment Costs);

CO——运行费用(Operation Costs);

CM——检修维护费用(Maintenance Costs);

CF——故障费用，亦称惩罚费用(Outage or Failure Costs);

CD——退役处置费用(Disposal Costs).

LCC管理具有“三个全”特点，即全系统，全费用，全过程.全系统就是对电力设备在规划、设计、基建、运行、维护、更新、退役等不同阶段的成本进行统筹考虑，从企业的总体角度出发，来寻求最优方案;全费用是考虑所有有可能产生的费用，在适当的可用率和全费用之间寻求平衡点，找出全寿命周期成本最小的方案;全过程是考虑从规划设计一直到报废的全寿命周期，确保LCC管理方法的使用.

2 深圳供电局电网主设备入网管理现状

为实现可持续发展，实现电力设备的高绩效，深圳供电局针对自身电网的各种问题，积极开展LCC技术的研究，并以110 kV及以上的变压器、断路器、隔离开关、10 kV开关柜和GIS等主设备为研究对象进行调研，统计得到深圳供电局目前电网部分主设备的台数和实际使用年限，结果如表1所示.

表1 110 kV及以上的变压器、敝开式断路器、隔离开关和GIS运行年限统计结果

从表1可以看出，大部分电网主设备的使用年限都集中在10 a以内，使用年限在20 a以上的基本没有.很多设备都未到使用年限就退役了.根据调查分析，目前深圳供电局电网主设备入网存在以下几个问题.

(1)设备入网缺乏完善的LCC采购评价策略，缺少对资产全寿命质量的约束，导致大多数的设备未能达到设计寿命就提前报废.目前，设备采购策略主要关注一次投入成本，设备生产厂家的利润集中在产品的销售量上，缺少对设备寿命质保相关的有效约束条款，当因产品质量问题造成提前退出运行时，设备厂家无直接损失.

(2)设备技改原则尚待完善.目前的设备技改主要参考运行年限，其他技术指标相对缺乏.从深圳供电局2010年技改统计情况来看:一方面由于严重故障无法修复或修复不经济而进行更换，在修复不经济方面存在由于采购环节未同厂家签订维护服务协议，零星的修理报价较高，导致出现老旧设备修理费用超过新设备购买价格的情况，迫使基层设备管理单位选择整体更换;另一方面，由于老旧设备的维护工作量相对较大，而负责制定技改计划的技术人员通常也需负责设备的日常维护，出于减少日常维护工作量考虑，在检修策略的选择上主要满足技改原则，多数技术人员倾向于进行整体更换，由此造成部分尚可运行的设备提前报废.

(3)电网尚处于快速建设和发展阶段，部分尚处于使用周期内的设备，因扩容、电网结构变化等原因而被迫退出运行.加上电网规划原则与电网风险实际控制原则之间的差异，以及电网规划提前度不足等原因，目前部分主设备，特别是对于输电线路，在投运10～15年即需进行增容改造，造成设备提前退役报废.

(4)设备退出运行策略及闲置物资再利用机制有待完善.目前，深圳供电局尚未建立退役资产在公司范围内的统筹使用机制;根据资产的状态和利用价值，安排退役资产的转让、重新使用和报废技术鉴定指导原则也有待完善;将评估结果应用到规划、采购、运行维护等各业务环节中的业务流程均需完善.

3 LCC管理在电网主设备入网方面的策略研究

在电网主设备入网管理方面，与香港中电比较，深圳供电局的主要差距在于采购策略和技术标准体系.在采购策略方面，主要关注一次采购成本，对设备质量差异造成的后期成本缺少量化的评价;在技术标准方面，主要关注设备生产商所达到的主要指标，对厂家产品工艺标准的执行情况、制造原料等工艺方面的要求尚不全面.

3.1 采购策略研究

在设备采购[2，7]中实行 LCC 管理，实际上是采购方和制造厂家双方进行技术交流合作的过程.招标方根据主设备的具体情况，提出LCC计算模型，投标方根据招标方的要求提供LCC计算中所需的数据，再由招标方完成主设备LCC的计算.本文以电力变压器为例，建立了变压器的LCC计算模型.

基于LCC管理方法，招标方要充分考虑变压器从购置投运直至废弃的整个全寿命周期可能产生的费用，如变压器在运行维护期间所产生的维护费用.然后根据变压器的LCC各组成部分，建立自己的LCC计算模型.由式(1)可知，变压器的全寿命周期成本包括投入费用、运行费用、维修费用等5个部分.

初始投入成本费CI主要包括设备购置费、安装调试费和环保费等其他费用，所建立的模型为:

运行成本费CO包括能耗费、人工费、环境费以及其他费用.运行成本各组成部分的多少，一般都与电网的容量和规模相关，可以参照已运行电网所花费用的历史记录估算.将第n年度的CO，乘以折算得到基准年度的现值，累加各年的CO，可得到寿命周期内的CO值，即:

式中:CO，k——变压器第k年的运行成本;

α——折现率.

检修维护费CM主要包括大修、小修、预防性试验和变压器维护等费用:

式中:Cr——变压器故障维修费用;

F——变压器故障次数;

CM，k——变压器第k次预防维修的费用;

n——预防维修的次数.

故障成本CF主要是指由于变压器故障造成的供电量损失，按可修复设备故障成本计算:

式中:CCF——单次设备故障的维修费用和故障损失费用之和;

j——变压器故障总次数.

退役处置成本CD是指设备寿命周期结束后，清理、销毁该设备所需支付的费用，以及变压器的残值.它可采用直线折旧法计算，即:

式中:I——设备的初期投资;

λ——设备的净残值率;

R——设备的年折旧率;

M——设备剩余的运行年限.

根据对变压器各部分成本的分析和建模，可将变压器LCC计算模型整理为:

3.2 算例分析

以招标获得的某变压器厂家的变压器A为实际算例，进行变压器A的LCC分析.通过实际调研，并参考目前的统计数据，规定如下参数[8-10]:

(1)变压器初始投资成本中的安装调试费用一般为购置费的6.2%，其他费用约为购置费的11.8%;

(2)国家发改委《建设项目经济评价方法与参数(第 3版)》规定，将社会折现率取为α=8%;

(3)根据深圳供电局的具体情况，取λ=5%，R=7.92%，M=12;

(4)根据相关经验，变压器一般在投入后第5年进行一次大修，之后每隔10年进行一次大修，每年进行一次小修，将单次大修费用设为购置费的6%，单次小修费用设为购置费的1.5%;

(5)根据《电网工程假设预算编制与计算标准使用指南》，变压器的报废处理费用一般为其安装调试费用的32%，残值一般为购置费的 5%[11].

(6)变压器A的使用寿命按30年计算;

(7)变压器A的铭牌参数如表2所示.

根据对变压器全寿命周期内各阶段成本的计算公式(2)至公式(7)，利用表2中变压器的铭牌参数，可得到实现LCC管理后的变压器A在各个寿命周期阶段的成本，并与采用传统管理方法的成本进行比较，结果如表3所示.

表2 变压器A的铭牌参数

表3 采用传统管理方法与采用LCC管理方法的变压器A各阶段成本比较 万元

从表3可以看出，变压器A采用传统管理方法的初始投入成本要比采用LCC管理方法的低，但在其他阶段的成本都要比LCC管理方法的高.从全寿命周期内各个部分成本比率来看，运行维护成本占全寿命周期成本的比率高达69%.因此，考虑全寿命周期成本，采用LCC管理方法，可实现绩效的最优化.

4 结语

近年来，我国大力推进LCC管理在电力系统中的应用.LCC管理在电力设备方面的应用就是其中的一个方面，它体现了一种全过程、全方位的管理理念，从源头上保证设备的高可靠性并延长设备的使用寿命，可以避免因设备提前退役或者报废造成的投资成本的增加，这是电力企业降本增效的重要途径.

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