基于全寿命周期价值理论的配电网标准化建设

齐霞 安磊 张晓曼 张昊昱

摘 要：配网建设在一定程度上存在方案选取随意，缺乏地域适应性，前瞻性差的缺陷，带来设计、采购、施工及运维成本居高不下的负面影响，造成配电网投资效益下降，阻碍了配电网的健康发展。本文基于全寿命周期成本理论，通过对《国家电网公司配电网工程典型设计》（2016年版）各备选方案进行全寿命周期成本分析，按照设备生命周期的运行规律，以量化值为基础进行决策，最终在每个设计模块中选出适合冀北地区特点的典型方案，达到了杜绝盲目投资，全寿命周期成本最优的目标，可为配网建设方案选择提供一定参考。

关键词：资产全寿命；配电网；标准化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.06.169

1 目的和意义

“十三五”是我国全面建成小康社会、全面深化改革的攻坚阶段，城乡经济社会一体化发展、电力行业供给侧结构性改革、新一轮电力体制改革加速推进，配电网发展面临着新的机遇和挑战。国家发展改革委出台《关于加快配电网建设改造的指导意见》，国家能源局印发《配电网建设改造行动计划》，有效加大配电网资金投入，“十三五”期间累计投资不低于1.7万亿。

国家电网公司实施新一轮农网改造升级工程，“十三五”规划投资5222亿元，启动“两年攻坚战”，投资大、时间紧、任务重。冀北公司身处“环首都”经济圈，在京津冀协同发展的背景之下，冀北地区配电网从用电需求到用电结构，都在随着区域经济协同发展、产业结构转型升级等区域环境的变化而不断发展前行，加之电力体制改革深化以及分布式能源、电动汽车广泛应用所带来的影响，冀北地区配电网发展形势已从“顺应发展需求”逐步向“主动迎合改变”跨越。但冀北配网建设依然存在薄弱点，部分地区网架结构不合理，配电网目标网架不清晰，配电网建设不能满足供电质量和可靠性要求，中低压网络与上级电网衔接不足。因此，为了确保冀北配电网在“环首都”背景下健康可持续发展，尽快缩小与京津配电网的现实差距，国网冀北公司全面启动了配电网标准化建设工作，深入推进标准化建设，强化“标准、简化”理念，全面应用标准化物料，优化简化设备类型，提高互换性和通用性。

然而，在现阶段的农村配电网建设决策过程中涉及到的建设方案选取、投资效益预期等等方面仍缺乏指导性原则，可以遵循的经验教训都很少，尤其是在成本效益分析方面的具有普遍适用性的结论更少。《国家电网公司配电网工程典型设计》（2016年版）中设计方案多样，现实操作难免存在方案选取随意，缺乏地域适应性，前瞻性差的缺陷，带来设计、采购、施工及运维成本居高不下的负面影响，造成配电网投资效益下降，阻碍了配电网的健康发展。

因此本文基于全寿命周期成本理论，通过对《国家电网公司配电网工程典型设计》（2016年版）各备选方案进行全寿命周期成本分析，按照设备生命周期的价值规律，对每个可选方案进行定量分析，以量化值为基础进行决策，最终在每个设计模块中选出适合冀北地区特点的典型方案就显得尤为重要，以便达到有效地杜绝盲目投资，全寿命周期成本最优的目标。

2 全生命周期成本理论方法

全生命周期成本 LCC（Life Cycle Cost）是指一个事物从产生到发展再到消逝的全生命周期中所付出的代价或所耗费的资源。就一个产品而言，是指其设计、生产、销售、使用、报废等过程中耗费的全部费用。就一个建设项目而言，为在其生命周期内设计、研究与开发、制造、使用、维修和保障直至报废所需的直接、间接、重复性、一次性和其他有关费用之和。

即：

（1）

LCC——全寿命周期成本；

CI——投入成本；

CO——運行成本；

CF——故障成本；

CD——废弃成本。

在式（1）中，CI 为投入成本，包括设计、采购及建设成本；CO 为运行维护成本，即在生命期内按照检修要求定期更换零部件等备件的费用，以及抢修、维护、试验、巡检等所需要的材料费、人工费、交通费等；CF 为故障成本，由停运故障引起亦称惩罚成本；CD 为废弃成本，即设备资产退役后拆除、运输等费用减去变电设备报废后可回收的费用。

CI 是项目投运前的资产费用总和，对设备全生命周期的影响体现为以折旧的方式转化为费用成本，与总成本及年度折旧费用成正相关关系。项目建成以后 CI 是不可改变的，在正常状态下年度折旧费用也不会发生变化；运行维护成本中 CO 是为保证设备正常运转而发生的费用，与设备安全运行有直接关系。必要的费用既是安全运行的保障，也会影响设备的使用生命以及 CF 的大小，但CO的发生也会影响设备总成本和各期间费用的变化。设备报废成本 CD 只对总成本产生影响，与设备安全运行没有直接关系。

当一个项目的各个条件组合后能达到LCC成本最小时，即说明这个项目全生命周期成本最优，此时各个条件的组合方式即是项目建设所需遵循的目标。

全生命周期价值理论已经有了完备的理论基础，全生命周期成本分析的应用也已经受到了广泛的认可。其主要特点有：全生命周期成本考虑到工程的所有阶段，具有全面性；从项目建设之前就进行正确的成本分析，具有前瞻性，也体现全面成本管理的要求；为企业的信息平台提供可靠成本信息数据支持，利于企业的信息化建设；有利于帮助企业制定资金的使用计划，实现投资的合理利用，降低偶然事件的发生造成到来不必要的偶然费用的几率。全生命周期成本在配电标准化建设中的应用，就是利用全生命周期价值的理论优势，充分考量配电项目的全生命周期的费用，以确保项目在建设工程中资金的保障以及合理利用，保证项目的经济效益，同时还要保证项目的安全稳定性能，确保社会效益。

3 全生命周期成本分析

配电网建设项目的成本主要包括设计成本、采购成本、建设成本、维护成本、以及故障成本和废弃成本。设计成本主要包括与项目设计相关的调查分析、研究项目可行性、初步设计及施工图设计等方面的费用；采购成本主要包括购置设备、项目招投标费用等；建设成本包括征用土地的费用、施工费用等；维护成本主要涉及设备的日常维护保养、以及设备的维修和更新成本；故障成本主要是指发生供电事故时会造成的售电利润的损失以及给社会生产生活带来的间接损失。废弃成本即为达到运行年限设备的残余价值。配电网项目建设的全生命周期成本管理要求在初始投资阶段就要充分考虑到对购买设备的评价以及设备运行阶段的运行维护等费用。

3.1 全生命周期成本模型

选取《国家电网公司配电网工程典型设计》（2016年版）中2进4出10kV箱式开闭所为例，典型设计有HA-1和HA-2两种方案，HA-1方案采用的是无电压互感器、手动、无自动化接口的环网箱，后期需要进行改造。HA-2方案采用的是带电压互感器、电动、有自动化接口的环网箱，后期不需要进行改造。两种建设方案的技术条件见表1。

两种方案的生命周期均为15年，但由于HA-1方案没有自动化设备，运行期间需要进行智能化改造，这里按在运行的第5年进行改造来测算。

3.2 模型的LCC成本构成

按式（1），本模型中CI、CO、CF及CD数据如下：

CI：两种方案设计、施工成本无太大差异，故投入成本简化为设备采购成本，HA-1约17万元，HA-2约为24万元。

CO：可分为两个部分，即日常运维成本和改造费用，其中，co1运维成本，HA-1方案是以日常维护为主，约2万元/年，HA-2方案增加了智能设备，需要定期检测，相应增加维护成本，约2.1万元/年。co2改造成本，由于HA-1方案无自动化接口，为满足运行需要，后期需要进行智能化改造，一次性改造费用约15万元，计划在运行的第5年進行，改造后的HA-1 co1按2.1万元/年。HA-2方案不存在改造费用。

CF：两种方案故障损失费用基本相同，在计算LCC时可忽略。

CD：两种方案运行年限均按15年，按直线折旧，残值5%。废弃成本中拆除运输等废旧物资处置费用较低，可忽略，此时废弃成本可简化为设备残值，残值的计算考虑了HA-1方案在第5年进行智能化改造。计算后废弃成本HA-1方案为1.065万元，HA-2方案为1.2万元。

3.3 模型的净现值LCC成本分析

电网设备寿命周期长，在对设备全寿命周期成本进行估算时必须要考虑资金的时间价值，这样的计算才会有实际意义。时间价值的计算一般采用净现值法，LCC的净现值形式可以表示为：

（2）

其中n为设备运行年限，i为基准收益率。

本例中n为15，综合考虑现行利率和通货膨胀率的预期，基准收益率i取8%，将co1、co2及CD按式（2）分别折现后，两种方案的LCC计算结果如表3。

可见两种方案中虽然HA-1方案较HA-2方案期初投入低29%，但从全寿命周期成本来看仍比HA-2方案高出2.85万元，可见采用HA-2方案更加科学合理。2017年冀北公司计划建设箱式开闭232座，按全寿命周期价值理进行论方案优化选取后，实施HA-2方案在运行周期内可节约成本661.2万元，经济效益十分显著。

4 推广应用

结合冀北地区现状，基于上述全寿命周期价值理论进行方案优化，本次从《配电网建设改造标准物料目录（2016版）》10kV部分中的 12类标准物料中，总计筛选出适合冀北地区的44种设备，精简率91.71%，具体如表4所示。

2017年以后冀北公司的配电网建设将按表3中建议的标准物料实施，使资产全寿命管理的方式在实践中得到落实，并经受时间的检验。本次优化选出的10kV标准化设备都是固定型号和规格的，这样就使得建设10kV标准化设备可以采用统一招标采购的方式，同时也有利于物料的优化配置，因此可以预见，在形成规模后期初投入成本CI还会进一步下降，主要体现在以下几个方面：

（1）提高采购效率。其中包括缩短交易时间、实现准时交货，降低电力物资在各供电公司的库存，减少电力物资的交易成本。

（2）通过标准化的设计，一方面使绘制配网工程图的效率大大提高，图纸、图例更加统一规范，从而减少施工阶段产生的设计变更。

（3）简化后的设备选型可以进一步精简施工工艺过程，有利于规范施工工艺，缩短建设工期，使施工更规范、质量更可控、投资更合理。

形成规模后运维成本CO也会进一步下降，主要体现在以下几个方面：

（1）运维检修工器具的配备更加精简，提高了抢修人员的整体水平，使故障处理更加规范及时。

（2）运维检修流程更简便。标准化方案后，通过流程简化，减少了工单流转、工作许可汇报环节，缩短了故障抢修时间，使运行、抢修管理更高效、规范。

（3）备品备件采购，储存管理更加简化。

5 结论

目前，我国的电力建设行业对全寿命周期价值理论研究较多，但是实际应用较少，在项目可行性研究，工程造价管理等阶段，仍普遍注重工程建设成本，忽略了设备的检修和维护的费用，没有把设计、施工、运维检修等项目添加到控制流程中，尤其在配电网建设过程中盲目投资，跟风建设的情况仍有出现。相比之下，全生命周期成本分析则考虑更加全面和完善，能够从项目计划开始，到实施执行、检修维护反馈等部分对项目进行全面充分的考量平衡，有着积极的推广价值。随着运行数据的不断积累，全寿命周期成本的测算也会进一步精确，能够提供的辅助决策价值也会更高，有助于从源头提高系统效率，降低维护成本，在保证可靠性的基础上使设备的全生命周期成本最低，使得电网企业的经营效益日益提升，管理水平不断提高。

参考文献：

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作者简介：齐霞（1983-），女，北京人，硕士研究生，高级经济师，研究方向：电力工程造价管理、技术经济管理。