配电网资产全生命周期技术标准管理策略及应用研究

（1.深圳供电局有限公司；2.深圳新能电力开发设计院有限公司，广东 深圳 518001）

选取辖区街道的一座110kV变电站为推演对象，进行站内的变压器、配电线路及配电自动化全生命周期成本计算。根据各不同标准对该变电站进行规划建设，并对四部分的LCC成本进行优化，选择该标准下的最优规划建设策略。

1 区域建设现状

中心城区负荷发展非常快，2000～2008年增长至近4倍，年均增长约19%，增长速度远高于特区内速度，是城市未来负荷新的增长点。区县现有主变容量2946.5WVA，2015年区负荷为4900MW，需110kV主变容量9177MVA,缺额6230MVA，需新建多座110kV变电站才能满足安全可靠供电要求。

2 算例推演

2．1 国家及行业标准下的LCC成本

（1）变压器LCC成本。根据国家及行业标准在中心城区街道选取的110kV变电站建设一台110kV、50MVA三相风冷三绕组有载调压变压器，其主要技术指标及工程数据如下：变压器的额定容量为50MVA；额定电压等级为 110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10kV； 三 侧 容 量 比 为100/100/100；联结组别号为Yn/yn0/d11；环境年平均温度为25℃；年负荷平局率为50%；防污等级为d级；所有设备抗震按7度计算，8度构造措施；噪音水平≤65dB（A）；低压侧经接地变小电阻接地或不接地运行方式。

对变压器的最低运行设定如下：易损件的最低更换期限是6年；如果变压器一直处于正常运行条件，那么在30年生命周期内，可以不进行器身检修；在日常巡视中，最短周期是31天，最小预防性试验周期是6年。不同设备的情况用不同的模型参数设置来表示。所以，该台变压器在全寿命周期内的各成本变化情况如图1。

图1 变压器全寿命周期内的各成本变化情况

图1中，没有将投资成本（CI）列示，因为图标列示的变量有限，而初期发生的投资成本在总的全寿命周期成本LCC（曲线5）上能够得到表现：在建设期，曲线5的值为96890元，正好符合变压器的投资额。从图1中，可以清楚地看到组成LCC的各成本在变压器寿命周期内的变化过程（曲线1、2、3、4），以及考虑时间价值的LCC的变化情况。建设期的运行成本Co（曲线1）为0元，从第1年（运行期）开始产生成本，并且与电量增长成正比，一直达到变压器能输送的最大电量；在运行期内，维护检修成本CM（曲线2）比较稳定，基本保持不变；由于受到设备发生故障的概率的影响，停电损失CF（曲线3）成“浴盆”状波动；残值CD（曲线4）仅仅在期末到达变压器寿命年限时发生；在考虑时间价值的基础上，变压器的成本随年份的增加而逐渐增加（曲线5），最终确定变压器的LCC总成本为356620元。

（2）配电架空线路LCC成本。根据国家及行业标准，针对该变电站低压侧10kV出线端进行LCC成本规划构建。根据标准规定，分别对裸铝线、绝缘导线以及加装防雷装置的绝缘导线三种属性架空导线进行LCC分析，比较并分析三种导线的优越性。根据所得历年数据和所建立模型得到的赋值变量可对三架空线路的LCC成本进行计算（以5%的年利率和3%的通货膨胀率计），相应的导线装置费用参数计算情况如下：裸铝线的LCC总成本为LCC1=179376.8元，绝缘导线的LCC成本为LCC2=132373元，加装防雷装置的绝缘导线LCC3=111045元。

通过比较结果且可看出，LCC1> L CC2>LCC3。综上，绝缘导线的使用有利于生态环境的绿化及城镇建设，可以有效减少对线下树木的修剪量。另外，在台风季节，导线之间的相互碰撞现象较多，常常引起相间短路跳闸，架空绝缘导线的使用，可以有效降低跳闸机率。如果在架空绝缘线路上安装防雷装置，还可以明显提高绝缘导线的抗雷击能力，值得推广实施，并且所需投资费用还最小，因此，配电导线在规划建设方面应向此类装置进行选择。

（3）配电电缆线路LCC成本。拟在该变电站新建一条长约10km的10kV双回路电缆线路出线，排管敷设。按照相关标准以及设计容量等各项要求，初选铜芯电缆8.7/15kV YJV22 3×300mm2和铝芯电缆8.7/15kV YJLV22 3×500mm2两种方案，以下使用LCC方法，对这两种方案进行对比，继而做出选择。

铜、铝芯电缆间选择时，发现两者LCC的差距很小。在该项目中，铜芯电缆的LCC中，首先，敷设成本与电能损耗成本占比最大；其次，是购置成本和故障损失成本，而运行维护成本和退役成本的占比最低。对于铝芯电缆，结论大体相同，相比之下购置成本的占比略有降低。通过以上分析和比较，本次规划中选用铜芯电缆作为规划选择配电线路，并且该铜芯电缆的LCC成本为380.204万元。

（4）配电自动化LCC成本。根据计算结果，进行配电终端的规划设计，柱上联络开关和联络环网柜属于线路之间联络设备，都应该安装“三遥”终端模块。同样，在主干线开关、进出线较多的开关站、配电室和环网柜，也需要配置“三遥”终端模块；对于分支开关、馈供线路末端无联络的环网柜、开闭所等，配置“两遥”终端或故障指示器。同样，通过国家和行业标准及配电自动化模型可知配电自动化规划所需变量值。对投资招标阶段、施工阶段、运行维护阶段及报废运行阶段成本进行计算，计算得各阶段成本，根据计算成果可知，随着配电自动化技术的进步以及生产工艺的成熟，生产成本逐渐下降，设备价格会有一定的回落，因此，配电自动化的前期投入成本CI为432.31万元，而建设投入成本比前期投入成本稍高，为621.56万元，当配电自动化正常运行后，配电自动化系统建成后，降低了电网的事故风险与故障时间，由此也降低了由电网故障带来的人生伤亡、重大经济损失甚至是重大政治社会影响的风险，因此，运行维护成本则相对降低为345.3万元。当配电自动化到达退役年限时，前期建设设备的退役会带来一些退役成本，为86.45万元。因此，可得配电自动化的总LCC成本为1485.62万元。

2．2 类似地区标准下的LCC成本

依据相关模型的计算，选取省会城市电网（A标准）和特区标准（B标准）对该110kV变电站进行规划，并依次准确计算配电变压器、配电架空线路、配电电缆线路及配电自动化四部分的LCC成本，比较并分析各标准下四部分LCC成本的差异。

通过对各标准下四部分LCC模型的计算，可知A标准下规划的该变电站的LCC成本高于B标准下的LCC成本，说明依据B标准对该变电站进行规划建设较为适宜。进一步单独分析配电变压器、配电架空线路、配电电缆线路及配电自动化LCC成本结果可知，在B标准下的配电变压器LCC成本为53.493万元；A标准下的配电变压器LCC成本最优为42.794万元；B电网标准下的电缆线路LCC成本为342.184万元；A电网标准下的配电电缆线路LCC成本最优为317.235万元；A标准下的配电自动化LCC成本最优为1901.594万元，B电网标准下的配电自动化LCC成本最优为1782.774万元。由此可知，若单独按每个固定标准去规划配电网建设，并不能得到单项指标最优的方案，但考虑到该地区推行配网自动化的高覆盖率，则B电网标准更为合适。

3 结语

本项目基于全生命周期理论，运用灵敏度分析方法对配电网各阶段的具体设备进行LCC成本化分析。在此基础上，我们对中心城区配网进行了LCC模型的优化，并对其进行了算例推演。