输电线路工程全寿命周期管理研究与应用

史俊强

(上海电力通信有限公司，上海 200051)

输电线路工程全寿命周期管理研究与应用

史俊强

(上海电力通信有限公司，上海 200051)

工程全寿命周期管理是一项复杂的系统工程，相关的影响因素很多，若要做到总费用最小，需要建立庞大的仿真系统。以雅中至江西±800 kV特高压直流线路工程的概算分析为例，通过对全寿命周期费用敏感性进行分析，得到采取措施降低费用对全寿命周期费用的影响，讨论了影响架空输电线路工程全寿命周期管理的因素并进行分析。

全寿命周期；投资控制；决策设计；经济评估

1 全寿命周期费用的定义及目标

输电线路工程项目的全寿命周期费用C是指使用成本与建设成本的总和。使用成本包括使用过程中的运维费用、管理费用、能源损耗费用，建设成本包括决策和施工阶段成本[1-5]。

工程所实现功能标准(设计标准)越高，其建设成本即一次投入C1越大；工程实现功能标准(设计标准)越低，其后的使用费用C2则越大；需要找到这样一个平衡点Cmin，要实现C(C=C1+C2)最小时即全寿命周期费用最小时的功能最大化，即是在尽可能提高功能标准(设计标准)的前提下实现成本最小化。

2 全寿命周期费用敏感性分析

工程的全寿命周期主要针对生产运行维护费用及工程建设费用的内容进行分解。本文对雅中至江西±800 kV特高压直流线路工程的概算分析，本体工程费用占比66.7%、辅助设施工程费用占比0.2%、其他费用占比33.1%。各项费用的组成列在项目后[6-8]。影响输电线路工程全寿命周期费用的因素有很多，从阶段上可以分为工程建设费用和生产运行费用，其中：工程建设费用对全寿命周期费用的影响很大。

2.1 基本条件

系统参数：导线为8×JL/G2A-1250/100钢芯铝绞线；最大损耗小时5 000 h；输送容量10 000 MVA；系统额定电压±800 kV。

其他参数：线路长度，雅中～江西±800 kV特高压直流线路包15基本方案长度124.1 km；投资回收率为8%、10%、12% ；第一年建设投资60%，第二年建设投资40%。

2.2 时间的敏感性

按照投资回收率8%计算，若干年后的投资折算到投运年的系数见图1。从图1中可以看出，30年后的100元只相当于投产年的10元。

图1 若干年后的投资折算到投运年的系数

2.3 价格的敏感性

不同的地区有不同的电价,电价的不同直接影响到全寿命周期的费用，也影响到工程建设标准的高低。不同电价的全寿命周期费用(折算到工程投运年)如表1所示。

表1 不同电价的全寿命周期费用(折算到工程投运年)

表2 单位本体投资降低10%后全寿命周期费用情况

表3 电能损耗降低10%后全寿命周期费用情况

从表1可以看出，电价由0.2元/kWh上涨至0.6元/kWh，即上涨了200%，全寿命周期费用上升62.16%。由各项目自身比较可得，工程建设费用下降23.19%，电量损失费上升26.42%，一般运行费下降3.23%。

因此，对线路工程来说，工程建设投资占总费用和电能损耗占较大比例，起决定作用。降低工程建设投资和电能损耗即降低全寿命周期费用[9-11]。

2.4 采取措施降低费用对全寿命周期费用的影响

从全寿命周期费用组成的比例看，电价为0.4元/kWh时工程建设、电能损耗所占的比例较大，一般运行费约占7%。通过全寿命周期管理可以调整工程建设、电能损耗和一般运行费的比例关系。单位本体投资降低10%后全寿命周期费用情况见表2。电能损耗降低10%后全寿命周期费用情况见表3。一般运行费降低一半后全寿命周期费用情况见表4。

按表2、3、4所示，如果全寿命周期电价均按0.4元/kWh，工程投资以本段概算为基本价格计算，工程投资降低10%，全寿命周期费用可降低4.62%，即4.87万元/km；电能损耗降低10%，全寿命周期费用可降低4.74%，即5.01万元/km；一般运行费降低一半，全寿命周期费用可降低3.21%，即3.39万元/km。

工程设计阶段应根据工程建设造价、电能损耗费用、运行维护费用的关系，进行工程全寿命周期的技术经济比较。

2.5 提高风险合理确定允许事故损失的概率

表4 一般运行费降低一半后全寿命周期费用情况

如果全寿命周期电价均按0.4元/kWh，工程投资以本段概算为基本价格计算，工程投资降低10%，全寿命周期费用可降低4.62%，即4.87万元/km。按照工程全寿命周期费用不变(30年)，每年的检修费可增加0.07万元/km，或每5年大修一次每次0.35万元/km，或每10年大修一次每次0.7万元/km。

表5 本体建设成本各项费用比例构成 %

3 影响架空输电线路工程全寿命周期管理的因素及分析

3.1 影响工程项目全寿命周期成本的因素

使用成本(包括使用过程中的运维费用、管理费、能源损耗费用)与建设成本(包括决策和施工阶段成本)的总和。通过这样的定义，将全寿命周期成本分解为全寿命周期成本=物流成本+实现成本+决策成本+运行成本。

(1)物流成本。从原料采购，并由工人制作成品卖出的人工耗费及车辆设备运行成本等。

(2)实现成本。实现成本涉及到各参与方的投入状况，其包括施工方、监理方、业主方、采购方等各方为完成一个工程项目所付出的费用，这些费用大致包括，单机试运行或联合试运行费用、工程主体施工成本、材料器具的制造加工成本、工程验收成本以及不满足工程设计周期而产生的全部或者部分的重置成本等。

(3)决策成本。输电线路工程的实施方案以及最佳方案间的成本差异是构成决策成本的主要两个方面。还包括工程设计、工程方案的确定、招投标等施工前期费用，以及可能产生的银行贷款利息、银行汇兑损失、电力行业内部收益率与市场投资收益率的差异损失、市场机会成本产生的损失等。

(4)运行成本。运行成本又称工程项目的运行维护成本，其包括项目建成后在运维周期内产生的人工费、材料费、能耗费、施工机具使用费等。

3.2 影响架空输电线路工程全寿命成本的因素

(1)输电线路工程全寿命周期成本构成。从设计阶段来考虑架空线路工程的全寿命费用时，可以通过忽略一些微小影响因素以便实现一个清晰的理想中的分析框架。因此，本文将全寿命费用分为三类：一类是日常运维费用、一类是综合电能损耗费用、还有一类是建设成本费用。其中，工程建设费用占46%，电量损耗费用占47%，运行费用占7%。将理论及经验相结合，施工成本在架空输电线路工程的总费用中占比最大，而此时决策设计成本与施工成本相比较，其在建设成本中所占比例微乎其微，而设计阶段的线路造价对于施工成本起到决定性的作用。为了研究脉络清晰，忽略了一些微小因素，将设计阶段线路的投资造价等同于建设成本。

(2)输电线路建设成本和能损的影响因素。本体建设成本各项费用比例构成如表5所示。

从表5来看，综合材料占很大的比重(70.90%)，而单项工程中杆塔工程和架线工程所占的比重较大，分别为33.34%和34.46%，而其中材料分别占总投资26.46%及26.35%。由此可见，工程量的大小由工程前期的设计优化深度决定，而输电线路投资控制中的材料控制起到关键性的作用。

(3)运行成本的影响因素。运行维护费用构成，按照设计对运行的影响程度可以将运行维护费用分为大修费用、固定成本(设计不能影响固定成本)、技改费用(可通过设计优化进行技改费用的控制)以及可变成本(可通过设计优化来很大程度影响可变成本)这4个部分，其中可变成本占比较大，占整个运维费用的9%～30%。跳闸事故对运维费用的影响，从国网公司各个网省公司的架空线路运行状况来分析，以及国内其他各线路运行资料总结和反馈设计投产架空线路运行状况，可将其按严重程度分为：外力破坏影响、雷击影响、鸟害影响、闪电冰雹影响等。这些因素对运维费用中的可变成本产生重大影响。

4 设计阶段对于全寿命周期管理的思考及建议

通过对输电工程线路全寿命周期费用管理的分析可以确定，应该始终坚持造价控制管理和设计管理控制这两条主线，确保设计实施造价控制的可靠性才能在输电线路全寿命周期的管理中实现有效的成本控制。若要实现设计质量的最大化，那么就必须合理控制造价达到工程全寿命周期费用有效控制的目的。

价值分析(功能与成本的比率)的理念充分体现了全寿命周期成本控制的分析过程。根据多年从事输电线路设计的经验以及项目全寿命周期的理论分析和数据分析，本文探讨了输电线路全寿命周期管理并给出了以下建议，这些建议主要是从设计和造价两方面为出发点的。

(1)设计控制的建议。要实现在工程项目建设过程中节约投资并且项目建成后能够取得良好的社会和效益，工程项目的设计环节起着决定性作用。从这个意义上来说，工程全寿命周期的设计管理就意味着，在设计阶段就考虑到线路全寿命历程的所有环节。

(2)造价管理的建议。在工程项目全寿命周期成本管理的过程中，工程造价管理充分体现出了工程造价和工程成本问题。通过合理的工程规划设计能够实现在寿命周期成本最小化的前提下，达到提高工程项目建设的社会效益、经济效益并且达到优质、高质工程及环保的目的。

(3)优化资源配置建议。按照经验估算及从一般工程项目的费用分析出发，设计费在整个建设工程全寿命费用的占比是相当低的，一般只在3%以下，但正是这占比3%以下的费用对工程造价的影响却高达75%以上。因此，本文的建议是：适当增加前期人员、资源投入，并合理利用新科技来辅助设计工作，提高设计质量，以此来达到降低工程项目全寿命周期成本的目的。

5 结语

(1)工程全寿命周期管理是一项复杂的系统工程，相关的影响因素很多，若要做到总费用最小，需要建立庞大的仿真系统。可以根据全寿命周期费用管理的特点，选择函数关系较简单、敏感性强的变量开展工作，取得效益。

(2)决策设计成本在全寿命周期成本中是极微小的部分，然而90%的线路全寿命周期成本是由约80%的投资决策所决定的。因此，进行输电线路工程的投资控制应该是在设计阶段进行优化、决策。

(3)工程的全寿命周期管理可以控制全寿命周期的总费用，指导工程设计。电能损失费用的折算及电价、人工工资随时间的增长的影响很大，应有相应的经济评估及经济发展预测。掌握两个基本条件才能保证全寿命周期费用的准确性。

[1] 卢谦,林爱莲.建筑物全寿命周期管理整体系统分析[J].科技进步与对策,2008, 25(10): 36-38.

LU Qian, LIN Ailian. The holistic system analysis of the life cycle management of buildings[J].Science & Technology Progress and Policy, 2008, 25(10): 36-38.

[2]崔海峰.浅谈全寿命周期管理理念[J].科技情报开发与经济, 2009, 19(15): 171-172.

CUI Haifeng. Talking about the conception of total life cycle management(tlcm)[J].Sci-Tech Information Development & Economy, 2009, 19(15): 171-172.

[3]刘巍,张道国,孙鹏，等.全寿命周期成本管理理念在架空送电线路工程中的应用[J].山东电力技术,2011(1): 32-36.

LIU Wei, ZHANG Daoguo, SUN Peng, et al. The application of life cycle cost management in circuit line project[J].Shandong Electric Power, 2011(1): 32-36.

[4]侯岚.浅谈加强工程项目施工阶段的成本控制[J].广东土木与建筑, 2000(6): 86-88.

[5]李劲.对电力工程造价的有效控制若干问题的探讨[J].广东科技, 2008(6): 116-117.

[6]杜强.全寿命周期造价管理在电力工程造价管理中的应用研究[J].科技视界, 2014(33): 123-123,272.

[7] 马晓久,石峰,刘鹏伟,等.全寿命周期成本管理简介及应用分析[J].河南电力, 2006, 34(4): 18-21.

[8]王鑫,马国辉,杨亚彬.电网工程造价管理体系改革的难点分析及改进建议[C]//电网工程造价管理优秀论文.2011.

[9]叶萍,成功,陈晶晶.电网建设项目全寿命周期成本管理的分析研究[J].电力学报, 2011, 26(5): 413-415.

YE Ping, CHENG Gong, CHEN Jingjing. A brief analysis of full life cycle cost management in grid construction project[J].Journal of Electric Power, 2011, 26(5): 413-415.

[10]叶萍,成功,陈晶晶.电网建设项目全寿命周期成本管理的分析研究[J].电力学报, 2011, 26(5): 413-415.

[11]刘绮.500 kV输变电工程造价管理分析[J].华东电力, 2007, 35(3): 80-82.

LIU Qi. Engineering cost management for 500 kv transmission and transformation projects[J].East China Electric Power, 2007, 35(3): 80-82.

[12]刘绮.500 kV输变电工程造价管理分析[J].华东电力, 2007,35(3): 80-82.

[13]陆怀谷.溧阳城区10 kV电网规划方案的全寿命周期理论评价研究[D].华北电力大学(北京)华北电力大学,2011.

ResearchandApplicationofLifeCycleManagementofTransmissionLineProject

SHI Junqiang

(Shanghai Electric Power Communication Co., Ltd., Shanghai 200051, China)

The project life cycle management is a complicated system engineering, and entails enormous related influencing factors. To achieve the minimum total cost, a large simulation system is required. Based on the budgetary estimate of Yazhong-Jiangxi ±800 kV UHV DC line project, the life cycle cost sensitivity analysis concludes that some measures have to be taken to reduce the cost influence on life cycle cost. The factors affecting the life cycle management of overhead transmission line project are discussed and analyzed.

total life cycle; investment control; decision design; economic assessment

10.11973/dlyny201705010

史俊强(1982—)，男，硕士，经济师，从事电力项目概预算、结算造价编制与审核工作。

TM711

A

2095-1256(2017)05-0533-05

2017-07-28

(本文编辑：赵艳粉)