模块化变电站主控楼的工程造价分析及其决定因素研究

张友富 孙 岳

1国家电网有限公司 北京 100031

2国网天津市电力公司 天津 300010

正文：

一、引言

本文采用国家电网公司搜集的103个模块化变电站项目，从中筛选出77个主控楼采用模块化技术的项目，采用构成分析、比较分析和回归分析等方法，研究模块化技术的经济影响。

二、模型与方法

研究变电站采用模块化技术经济影响的最佳方法是反事实法，即给出多个备选方案，其中一个是模块化方案，这个方案最终得以实施并投运，我们可以得到该模块化方案的实际造价数据，并与其它非模块化方案的预算作对比，对模块化技术的经济影响进行分析，但是实际操作中，未必会给出备选方案，即使给出备选方案，备选方案的预算值和建成后的实际造价也可能有差异，由此造成分析的结果未必可靠。从费用构成来看，一般说来建筑工程费会有较大幅度的下降，设备购置费会有显著的增加，安装工程费和其他费用也较低，通过和钢筋混凝土结构造价相比发现，模块化变电站主控楼一般土建、380 V 配电装置室一般土建、生活及消防水泵房一般土建、主变压器防火墙、高抗系统防火墙和围墙的费用均高于混凝土结构相应部分的造价。和已有工程进行比较一个最大的问题是选择的比较对象是否合适，首先模块化变电站和非模块化变电站毕竟是两个不同的方案，内部的模块未必完全一致，如何对不一致部分的造价进行调节，使两个方案可比，现在还没有有效的方法；其次，模块化变电站成本的高低，可能还和变电站设备和材料的选取有关，不同的选择可能造成模块化变电站造价高于非模块化变电站，也可能低于模块化变电站。既然上述两种方法或多或少存在一些问题，为此我们提出了同类模块化变电站造价比较的方法。

同类模块化变电站造价比较方法的关键是如何确定“同类”，由于模块化变电站涉及的模块较多，各个模块都类似的模块化变电站可能比较少，而且可利用的数据也比较缺乏，从而给造价比较带来困难。为简化起见，我们把分析的对象限定为变电站的主控楼，主控楼的模块化部件包括三部分：钢结构、内墙和外墙。不同电压等级的变电站主控楼无论从面积、结构、还是布置形式可能均有所差别，因此，“同类”模块化变电站首要条件是电压等级相同，为了进一步细化同类的概念，我们给出了“模块化率”的概念，由于钢结构的单位是吨，而内墙和外墙的单位是平方米，所以不能相加，只能对费用进行相加。

定义1 模块化主控楼各模块部分的费用之和占主控楼建造费用的比重，称为模块化主控楼的模块化率。

我们把电压等级相同，模块化率相近的变电站主控楼称之为“同类”主控楼，“相近”的测度采用聚类的方法，模块化率明显接近的视为“相近”。

定义模块化率，并根据模块化率把变电站主控楼进行分类后，我们就可以对每个类的造价进行构成分析和比较分析。令表示第i个类，第j个变电站的主控楼费用，表示第i个类，第j个变电站主控楼的钢结构费用，表示第i个类，第j个变电站主控楼的内墙费用，表示第i个类，第j个变电站主控楼的外墙费用，第i个类钢结构费用占主控楼费用的比重为，第i个类内墙费用占主控楼费用的比重为，第i个类外墙费用占主控楼费用的比重为，则

三、数据描述

实证分析数据来自2018年国网公司变电站模块化造价分析研究所搜集数据，共有103项变电站数据，包括变电站特征和竣工结算各项费用指标，还有模块化相关的数量和费用指标，我们从中筛选了主控楼面积和费用，钢结构工程量和费用，内墙材质、面积和费用，外墙材质、面积和费用各项数据均齐全的变电站共77项，其中35kV变电站22项，110kV变电站51项，220kV变电站3项，500kV变电站1项。统计描述见表1。

表1 统计描述

由表1可知，即使同一电压等级变电站，由于主控楼面积相差较大，主控楼费用也有较大差距。

根据公式（1），我们计算了各个变电站主控楼的模块化率，分电压等级模块化率图见图1，由于550kV变电站只有一个，图中没有显示。

图1 模块化变电站主控楼的模块化率

根据图1，我们把每类数目超过2的算为1类，则35kV变电站主控楼被分为4类，110kV的主控楼也分为3类，220kV的三项工程分为1类。进行构成分析时，只对每类进行分析，单个项目不进行分析。

下面我们分析各类模块化变电站主控楼费用的构成。

四、模块化变电站主控楼费用的构成分析

根据公式（2），我们计算了各类变电站主控楼费用的构成情况。

研究可知，随着类别序数的增加35kV变电站主控楼平均模块化率呈现比较明显的增加趋势，第一类到第四类的模块化率分别为17.62%、27.55%、50.54%和62.36%；钢结构费用占比、外墙费用占比和内墙费用占比也呈现出比较明显的增加趋势，第一类到第四类的钢结构费用占比分别为7.12%、16.31%、33.84%和35.69%，第一类到第四类的外墙费用占比分别为9.02%、8.85%、12.00%和13.33%，第一类到第四类的内墙费用占比分别为1.48%、2.39%、4.71%和13.33%；同一类中，一般情况下钢结构费用占比远高于外墙费用占比，外墙费用占比高于内墙费用占比，而且钢结构费用占比比外墙费用占比与内墙费用占比之和还高，但第一类例外，一类外墙费用占比高于钢结构费用占比，原因是有一项工程外墙采用的是钢板材质。

随着类别序数的增加110kV变电站主控楼平均模块化率呈现比较明显的增加趋势，第一类到第三类的模块化率分别为13.66%、28.51%和52.28%；钢结构费用占比、外墙费用占比和内墙费用占比也呈现出比较明显的增加趋势，第一类到第三类的钢结构费用占比分别为7.12%、14.89%和27.94%，第一类到第三类的外墙费用占比分别为4.71%、9.79%和16.78%，第一类到第三类的内墙费用占比分别为1.83%、3.83%和7.56%；同一类中，一般情况下钢结构费用占比远高于外墙费用占比，外墙费用占比高于内墙费用占比，而且钢结构费用占比比外墙费用占比与内墙费用占比之和还高。

3项220kV变电站平均模块化率比较低只有19.97%，钢结构费用占比、外墙费用占比和内墙费用占比分别为9.23%、7.59%和3.15%。

还可以知道，钢结构是影响模块化变电站费用的主要因素，其次是外墙，最后是内墙。

以上分析了每类模块化变电站主控楼的费用构成，那么，对每一类模块化变电站主控楼及模块化部分的费用如何，下面我们进行具体的分析。

五、模块化变电站主控楼及模块化部分的费用分析

由于不同变电站主控楼的面积有很大的差别，只考虑总费用没有可比性，为此我们采用单位面积指标进行分析，每一类模块化变电站主控楼及模块化部分的单位面积费用。

总的来说，由于钢结构无论是费用占比还是单位面积费用都很高，因此在模块化变电站中处于突出地位。单位面积使用的钢材越多，钢结构的费用也越多，但是由于采用模块化钢结构，使得变电站主控楼面积会减少，剔除外墙费用和内墙费用外的其他费用也会显著降低，因此，变电站主控楼的费用也会降低，而外墙费用和内墙费用的决定则比较复杂，受材质的影响比较大，面积相同，采用不同材质可能会造成外墙费用和内墙费用的较大差异。

六、模块化变电站主控楼费用的影响因素分析

研究可知，模块化率和主控楼费用呈明显的反向变动关系，35kV变电站主控楼模块化率和主控楼费用的相关系数为-0.7516，110kV变电站主控楼模块化率和主控楼费用的相关系数为-0.1630，模块化率越高，主控楼费用越低，这说明模块化程度越高，越有利于降低主控楼费用；35kV变电站主控楼钢结构工程量和主控楼费用的相关系数为-0.0185，这一点和我们的经验不符，可能是数据误差，但是110kV变电站主控楼钢结构工程量和主控楼费用呈明显的正相关关系，相关系数为0.7746，说明钢结构工程量越大，主控楼费用也越高；内墙面积和主控楼费用呈明显的正向变动关系，35kV变电站主控楼内墙面积和主控楼费用的相关系数为0.3817，110kV变电站主控楼内墙面积和主控楼费用的相关系数为0.7539，内墙面积越大，主控楼费用越高；外墙面积和主控楼费用呈明显的正向变动关系，35kV变电站主控楼外墙面积和主控楼费用的相关系数为0.4371，110kV变电站主控楼外墙面积和主控楼费用的相关系数为0.6884，外墙面积越大，主控楼费用越高。

七、结论

本文对模块化变电站主控楼的费用构成、单位面积费用和主控楼费用的影响因素进行了分析，研究结果表明：

1）随着类别序数的增加，35kV和110kV变电站主控楼模块化率、钢结构费用占比、外墙费用占比和内墙费用占比也呈现出比较明显的增加趋势；同一类中，钢结构费用占比远高于外墙费用占比，外墙费用占比高于内墙费用占比，而且钢结构费用占比比外墙费用占比与内墙费用占比之和还高。

2）楼随着类别序数的增加35kV变电站主控单位面积主控楼费用呈现比较明显的下降趋势，单位面积钢结构费用、单位面积外墙费用和单位面积内墙费用没有呈现出比较明显的变化规律；楼随着类别序数的增加110kV变电站主控单位面积主控楼费用呈现比较明显的下降趋势，单位面积钢结构费用、单位面积外墙费用和单位面积内墙费用则呈现出比较明显的增加趋势。

3）模块化率和主控楼费用呈明显的反向变动关系，模块化率越高，主控楼费用越低；110kV钢结构工程量和主控楼费用呈明显的正向变动关系；内墙面积和外墙面积和主控楼费用呈明显的正向变动关系。