基于价值工程的负荷分割方案优化与经济性分析

李祖瑜LI Zu-yu

（广东电网有限责任公司湛江徐闻供电局，湛江 524100）

0 引言

当前在不少欠发达地区，由于受地理环境、气候、经济发展水平、社会文化背景等因素影响，用电负荷会随着用户的用电习惯产生较大的波动，据调查，部分地区配变负载率在春节短短几天内甚至出现从最低8.86%到最高114.45%将近100%的巨大波动。巨大的负载率落差在技术层面上会影响设备的使用寿命、增加故障发生的几率、降低供电可靠性，在经济上由于部分时段设备所带负载较轻，设备利用率不足导致损耗占比较大，会造成不必要的投资浪费。

对于供电企业而言，在低压台区改造项目中为了“精准投资、精益建设”，同时为了充分挖掘降损潜力、降本增效，并在响应当前国家倡导的“双碳”战略背景下，亟需在台区改造项目中寻求能高效、可靠解决问题的方案。而目前大部分低压台区改造方案均存在着可研深度不足、硬套典型设计与规划技术导则导致改造效果欠佳等问题，对用电负荷波动较大的地区缺乏差异化考虑。

根据配电网规划相关规定，一个台区的用电负荷当发展到一定程度后，需要拟立基建项目新增配变台区（电源点）以满足负荷需求，否则随着负荷的不断增长，原有台区会出现配变重过载问题，同时由于新增负荷远离电源点，供电半径过长会影响电压质量，对供电可靠性及设备健康水平均会造成负面影响，进一步影响用户的用电体验。在这类项目中新建配变台区是第一步措施，而在新建供电台区方案制定的同时往往还会涉及到原有台区负荷分割的问题，在关键的第二步中，倘若负荷分割不合理，盲目进行“一刀切”，不仅无法根治问题，还会令项目方案实施效果大打折扣，导致投资效果欠佳、投资浪费等问题。本文基于价值工程理论，探讨在不改变方案总投资的前提下，针对负载率变化较大的台区，通过划分负荷类型合理分割台区负荷，优化台区负荷分布，使其在满足技术要求的前提下，尽可能满足经济性。

1 问题产生的背景

针对上述这一类由于用户用电习惯引起负荷波动较大的现象，笔者对其产生原因及影响程度进行进一步剖析。

1.1 问题产生的主要因素分析

1.1.1 地理环境及气候因素分析

雷州半岛南部属于四级玄武岩台地，玄武岩渗透性较强，地表径流较少，同时由于地处热带地区，气温高，日照时间长，日照辐射强，导致地表土壤蒸发量大，不利于蓄水。同时由于雷州半岛南部处于中南半岛长山山脉及海南岛中部五指山的雨影区域内，无论是东南季风还是西南季风，带来的降雨都非常有限。笔者查阅当地明清时期的方志，在自然灾害方面关于旱灾的记录较多，通过历史记录也印证了这一事实。

1.1.2 社会经济及人文背景因素分析

雷州半岛南部以传统农业经济为主，主要种植各类蔬菜，为国内规模较大的北运蔬菜生产基地，由于具备良好的光热条件，农作物生长期较长，全年均可从事农作物种植。此外由于当地人口稠密，人多地少，外出劳务人员也占相当大比例，主要输往邻近的珠三角地区。加之根据当地的人文及社会风俗习惯，外出劳务人员在经济收入显著提高后，均会出现不同程度的置办新居偏好。

1.1.3 技术因素分析

在乡镇地区，村落是人们聚居的基本单位，为保证居民用电而建有配变台架（电源点）及附属低压线路等分配电能的基础设施。根据电网规划专业的规定，当一个村落用电负荷增长到硬件设施无法承载后，就需要新建配变台架，同时分割低压线路的用电负荷。按照相关规划导则的规定，新建电源点应尽可能靠近新增的负荷点，除了考虑工程投资经济性，还需满足新增负荷区域各类用户的用电需求[1][2]。

1.2 问题的影响程度及不良后果

通过上述1.1 中主要原因分析可知，在当地特殊的地理、气候条件下，当地发展农业较依赖于汲井灌溉的模式，而当地农民汲取地下水普遍采用电力水泵，在旱季时，居民会集中汲水，导致用电量激增。另外，农业负荷带有极其明显的季节性特征，农闲与农忙时的负荷落差极大。

此外，由于当地外出务工人员较多，在经济收入增长的同时，新建住宅也如雨后春笋般增多，但这些新建的住宅大部分都属于“候鸟式”住宅，经过调查统计分析，在当地有将近八成此类住宅在一年当中大部分时段极少用电，只在农历新年务工人员返乡期间才有明显用电需求。加之外出务工人员所在的区域属于经济水平较为发达的地区，长期居住在发达地区的务工人员在生活方式、用电习惯上会比较偏向于该地区，随着社会经济的快速发展，务工人员在返乡后不可避免地将自己在发达地区的用电、生活习惯带回乡里，导致新建楼房一年之内出现明显的负荷变化。相比之下，建设年代相对较早的一些住宅，由于居住的群体大多为老年人、留守儿童，他们长年在此定居，一年之内用电量相对较稳定，波动不明显。

与此同时，在配网规划方案编制与执行的过程中，由于不同的规划人员对规划导则等相关规定的解读存在差异性，导致新建台区后负荷分割不合理，在解决原有问题过程中又会产生新的问题。较为常见的例如片面强调以道路、河流、耕地及宅基地等既有的物理分界作为新旧台区负荷划分的依据，在拆分原台区负荷时忽略负荷发展变化的客观规律，导致新建的台区负载率长期处于较轻水平，无论是从项目投资经济性、设备利用率抑或损耗率角度分析均会造成极不经济[3]，在负荷量较大的时期出现明显的新旧台区负荷分配不合理现象[4]。

2 价值工程的概念及相关理论、方法

2.1 价值工程的概念、定义

价值工程（Value Engineering）又称价值分析，是一种在最经济的寿命周期成本下，通过提高价值以及更有效地利用资源的一种管理技术，同时也是一门将技术与经济相结合的现代化管理科学，目前该理论在工程项目管理、产品研发中已经得到广泛而又成熟的应用。价值工程理论中的“工程”指为实现高价值目标而采取的管理活动，而“价值”指衡量事物的功能与全部费用的比值，是一种评价尺度[5]。

根据其定义，功能（F）、价值（V）与成本（C）三者之间存在的联系可用公式：V=F/C 表达[6]。价值工程有别于项目投资决策理论，后者侧重于项目可行性研究，而前者则是强调如何以更经济的投入获得必要功能的技术经济方法，强调功能分析、功能改进。

2.2 价值工程的基本提升方法

根据公式：V=F/C 可得知，欲提升价值V，基于理论，结合实际，通常采取的方法有以下五个类型[7]：①节约型：在保持功能不变的情况下，通过降低成本来提升价值。②改进型：指在成本不变的前提下，通过改进设计，提高项目的功能，以提高可利用的资源以及效用，进而增加额外的经济效益。③双向型：双向型指在提高功能的同时又降低成本，最终实现价值的大幅提升。④投资型：主要指在成本方面稍微进行小幅度提升，但在功能上产生更显著的提高，总体而言能够获取更大的价值。⑤牺牲型：牺牲型主要针对存在冗余功能的情况下，去除一部分不需要功能（主要是针对作用小，但耗资较大、较不经济的功能），使功能小幅下降，成本大幅下降。

2.3 价值工程提升方法的选取

结合粤西地区某县存在的问题进行分析可知，诸如地理环境、社会文化背景、经济发展水平以及受其影响的用户用电习惯等在投资方看来，属于不可改变的外在客观因素，改变这些外在因素较难实现，而通过项目优化的方式解决更多问题则更贴近实际。另外，由于近年来国家提出“双碳”战略目标，加上企业倡导“精准投资、精益建设”，在满足现有技术经济指标的情况下，为保证项目投资保持不变（小幅度变化可忽略），在提升价值方面采用改进型较符合实际，在保证项目总投资不变的情况下优化、完善负荷分割方案，以获得较大的功能价值，满足其经济性。

3 相关案例分析过程

3.1 案例的选取

以下选取粤西某县比较具有代表性的某村庄改造案例进行分析，如图1 所示。该村的用电负荷沿公路两侧分布，公路南侧浅灰色部分主要为建设年代较久的房屋，由于常年有留守人员居住，负荷相对较稳定，该村原有容量为500kVA 的配变台区处在既有用电负荷的中心位置，同时由于靠近中心的老旧房屋属于负荷发展较为成熟的区域，负荷年增长不甚明显。随着外出务工人员收入水平的增加，此时开始出现新增负荷，以既有旧房屋片区为中心，沿着村庄辐射状地向外侧一圈新建住宅（图中深灰色部分所示），当负荷增长到原有台区无法承载的时候，原有的配变台区会出现重过载问题，同时由于新增负荷距离原台区较远，已超出技术标准所允许的供电半径范围，进一步产生电压质量问题，需要在公路北侧新增一容量为315kVA的配变台区以满足负荷增长需求。

图1 选取具有代表性某村庄改造为例

3.1.1 原负荷分割方案

在新建配变台区之后，还需要对原有台区进行必要的负荷分割，这一步至关重要，甚至会影响到项目实施效果。如图2（a）所示，由于规划人员对规划技术导则存在不同的解读，过分强调以道路、河流、耕地及宅基地等既有的物理界限作为新旧台区负荷的分界，在拆分原台区负荷时忽略负荷发展的客观规律，再加上公路北侧新增台区所带的负荷大部分属于变化较大的负荷，导致新建的配变台区在相当长的时段内轻载运行（根据相关技术导则，当配变长期负载率＜30%时为轻载运行），导致项目投资不经济，后期运营阶段设备利用率低及损耗率偏高。

图2

3.1.2 结合价值工程优化后的负荷分割方案

基于价值工程理论，结合上述案例，以改进型提升功能价值为导向，在保持工程项目总投资不变的前提下，通过优化负荷分割方案，进而提升项目的经济性。具体分法如下：充分考虑该村负荷的性质，将该村的负荷分成两组不同的类型，一类是以负荷变化不大的原有住宅为主，另一类则是以新建住宅、农田等波动变化较大的负荷为主。再根据新旧配变的容量大小以及所处的位置重新合理划分负荷区域，打破以往惯有的以公路等既有物理界限作为负荷划分依据的方式，优化方案的同时兼顾负荷发展变化，确保该村在负荷较低时新旧两台配变都不至于出现轻载问题，如图2（b）所示。

3.2 分析及效果对比

在价值工程理论的分析基础上，本方案以改进型提升功能价值为切入点，将该村的负荷按照变化特点分成两类，通过对两类负荷的所占比例进行重新分配、组合，进而对新旧台区所带的负荷进行合理分割。上述两方案相关参数如表1 所示。

表1 两方案相关参数对比

在确保项目总投资不发生明显变化的前提下对台区负荷分割方案进行改进与优化，从而使项目在解决原有负荷增长问题的同时不会产生新的问题，大大提高项目的经济性。

4 结语

规划人员在制定负荷分割方案的时候不可片面地强调以既有的天然物理界限来划分，同时切忌生搬硬套规划技术导则，应实事求是、因地制宜，制定出符合当地负荷变化规律的分割方案。针对类似本案中的区域，在负荷分割时需要在常规技术方案的基础上兼顾负荷发展变化，并在规划设计阶段，制定合适的分割方案。本方案基于价值工程理论，在解决原有台区用电问题的同时不产生新的问题，同时也满足新增负荷的需求，使得项目投资更经济、方案更合理，不仅在方案上优化项目投资，还能在后期运营阶段提高设备利用率，同时还能进一步挖掘配变台区的降损潜力。