劉 巍，張道國，孫 鵬，馬東海

（山東電力工程咨詢院有限公司，山東 濟南 250013）

0 引言

工程造價的有效控制，資本金的使用效率，關(guān)系到電力工程建設(shè)的健康、可持續(xù)發(fā)展，傳統(tǒng)模式只考慮建設(shè)成本的管理模式，缺乏對未來運營和維護成本的重視，全壽命周期成本管理理念彌補了這一缺點，要求從工程項目全壽命周期角度出發(fā)去考慮造價和成本問題，力求在項目壽命期內(nèi)，運用最少的投資獲得最大的回報。因此，該理念在國內(nèi)迅速推廣發(fā)展起來。近年來，針對這一研究熱點，國內(nèi)電力行業(yè)也派生了許多全壽命周期成本管理理論方面的論文，大部分只停留在理論論證階段，結(jié)合具體實際工程方面偏少，沒有實例計算和直觀的數(shù)據(jù)分析，對于純理論的文獻不給出量化指標，對實際工程就沒有參考性，更無法獲得真正的應(yīng)用。

為改進這一現(xiàn)象，進一步推廣該理論在實際工程中的應(yīng)用，本文依托慶運變—雞西變500 kV送電線路工程，通過直觀詳細的計算過程，論證了全壽命周期成本管理理論在此工程中的有效性。該工程是國家電網(wǎng)公司2009年的設(shè)計競賽工程，也是國家電網(wǎng)公司第一次將全壽命周期成本管理理念在投標競賽中的全方位運用，具有典型性和普遍性，因此，同樣適用于其它常規(guī)送電線路工程，對在其他工程中的應(yīng)用具有很強的借鑒性。

1 全壽命周期成本管理框架

1.1 定義

全壽命周期成本管理是從項目的長期經(jīng)濟效益出發(fā)，在保證安全可靠的前提下，全面考慮建設(shè)項目的規(guī)劃、設(shè)計、制造、采購、安裝、運行、維護、改造、更新、直至報廢回收的全過程，使全壽命周期成本最小的一種全新的管理理念和方法。

1.2 計算的數(shù)學模型

1.2.1 成本結(jié)構(gòu)模型

輸電線路的全壽命周期成本由以下幾部分組成：一次投資成本（Investment Costs），簡稱 IC；運行成本（Operation Costs），簡稱 OC；故障引起的中斷供電損失成本（Failure Costs），簡稱 FC；電暈電阻損失消耗（Loss Cost），簡稱 LC，另外，還應(yīng)加上報廢成本（Discard Costs），簡稱DC。因此輸電線路壽命周期成本

根據(jù)上式描述，結(jié)合送電線路的生命周期結(jié)構(gòu)，將送電線路全壽命周期成本分為建設(shè)成本和運行維護成本，其中，建設(shè)成本為IC，運行維護成本為（OC+FC+LC+DC）。對應(yīng)于兩類成本，相應(yīng)的將費用周期劃分為兩個時期：項目建設(shè)期和項目運行維護期。

為了簡化模型，做到對方案的經(jīng)濟比選更直觀有效，模型以資金時間價值理論為基礎(chǔ)，將所發(fā)生的費用折算成便于比較的年值，將項目生命周期中各類費用轉(zhuǎn)化為運行維護期的年費用。

1.2.2 項目建設(shè)期的成本費用模型

根據(jù)我國電網(wǎng)建設(shè)特點，項目建設(shè)期的主要工作包括：規(guī)劃立項、項目可行性研究、工程勘察設(shè)計、設(shè)備材料招標采購、施工、調(diào)試直到項目竣工驗收。下面給出項目建設(shè)期的成本費用模型：

式中：NF為項目建設(shè)期總費用折算到運行維護期的年費用；m為施工年數(shù)；ro為貸款利率；t是從工程開工這一年起的年份；n為工程使用年限；Zt為項目前期第t年資金投入；Z為折算到m年的項目建設(shè)期總投資。

1.2.3 項目運行維護期的成本費用模型

對于一個建設(shè)項目，可能由幾個單項工程組成，每個單項工程建成后可以獨立發(fā)揮其使用功能。若這個建設(shè)項目未全部竣工，但有部分單項工程已完工交付使用，因此，費用模型考慮這種情況，假設(shè)整體項目建設(shè)沒有結(jié)束，但部分單項工程投產(chǎn)運行，投產(chǎn)運行產(chǎn)生運行維護費用，給出項目運行維護期的成本費用模型

式中：u為折算的年運行費用；ro為貸款利率；n為工程使用年限；ut為第t年投入的運行維護成本；m為施工年數(shù)；t′為工程部分投產(chǎn)的年份。

2 影響輸電線路全壽命周期成本的主要指標

2.1 投資成本（IC）

指在輸電線路建設(shè)和調(diào)試期間內(nèi)，在輸電線路投入運行之前，所付出的一次性成本。這里我們用路徑長度×單位投資來表述。

2.2 運行成本（OC）

輸電線路的運行成本，就是指輸電線路運行期間所花費的一切費用總和。生產(chǎn)運行費由運行單位上報，電力管理單位批準下發(fā)的，應(yīng)根據(jù)工程設(shè)計標準的不同，調(diào)整運行費用。

2.3 中斷供電損失成本（FC）

故障引起中斷供電損失成本是由多個因素所決定的。事故損失費是一個是十分復(fù)雜的數(shù)據(jù)，主要原因是事故的概率很低，隨機性大，事故的損失大，應(yīng)請運行單位報送相關(guān)資料或進行專門的調(diào)查，分門別類的分析研究事故的原因和事故的處理費用。

2.4 電暈電阻損失消耗（LC）

對于超高壓送電線路來說，電能損失分兩部分，一是電阻損耗，一是電暈損耗。電能損耗費可以根據(jù)選擇的導(dǎo)線和電力規(guī)劃的預(yù)測比較準確的進行計算，電暈損耗一般為電阻損耗的20%左右。

2.5 報廢成本（DC）

報廢成本指產(chǎn)品生命周期結(jié)束后，清理、銷毀該產(chǎn)品所支付的費用。其值可為正、負、零。這部分成本的估算，我們以歷史數(shù)據(jù)作為參考，綜合清理、銷毀的成本費用以及固定資產(chǎn)回收的殘值，統(tǒng)一采用殘值率計算。

需要說明的是，中斷供電損失成本（FC）發(fā)生的概率小，隨機性大，因此，不作為計算的重點指標。此外，運用全壽命周期理論進行方案比選時，假定某一個或幾個指標發(fā)生變化，與之不相關(guān)的指標不發(fā)生變化。

3 全壽命周期成本管理理念在實際工程中的應(yīng)用

3.1 慶云變—雞西變500 kV送電線路工程概況

路徑長度115km，單位靜態(tài)投資279.5萬元/km，同塔雙回路，建設(shè)期2年，2年等額投資，由于建設(shè)期時間短，不考慮資金時間價值因素，運行維護期考慮30年，大修按每5年進行一次，殘值率為3%。

表1 原始指標計算結(jié)果

表2 優(yōu)化路徑后指標計算結(jié)果

3.2 原始指標計算結(jié)果

原始指標計算結(jié)果詳見表1。

建設(shè)期投資為32 142萬元，建設(shè)期第一年和第二年投資均為16 071萬元，將建設(shè)期投資折算到運行維護期年費用為2 531萬元；電能損耗包括電阻損耗和電暈損耗，一般電暈損耗為電阻損耗的20%左右，電能損耗與電價成正比，論文假定電價0.3元/kW·h，在方案比選時不發(fā)生變化；具體的指標都是根據(jù)計算或收資得到。

3.3 優(yōu)化設(shè)計方案減少全壽命周期總費用

3.3.1 路徑優(yōu)化，減少投資成本

通過優(yōu)化路徑，使得路徑長度減少1 km，與路徑長度有關(guān)的指標均受到影響，得出計算結(jié)果，詳見表2。

由表2可得：路徑經(jīng)過優(yōu)化后，線路長度減少1 km，將建設(shè)期投資折算到運行維護期后，年費用減少22萬元，電能損耗年費用減少8萬元，運行維護年費用減少2萬元，大修年費用減少1.5萬元，最終年費用共減少33.5萬元，全壽命周期總費用（折算到建設(shè)期初）共減少412萬元。

表3 全壽命周期計算結(jié)果

需要說明的是，減少投資成本（IC）的方法除了優(yōu)化路徑外，還可以優(yōu)化桿塔結(jié)構(gòu)，優(yōu)化基礎(chǔ)配置、合理選擇工地倉庫減少運距等方式降低單位投資，在此不舉例熬述。

3.3.2 合理選擇導(dǎo)線，減少能耗

在導(dǎo)線電氣、機械性能相同的情況下，選擇能耗小的鋁包鋼芯鋁絞線，可使得電暈損耗和電阻損耗比常規(guī)鋼芯鋁絞線各減少5%，但由于鋁包鋼芯鋁絞線單價略高于常規(guī)鋼芯鋁絞線，使得建設(shè)期單位投資增加約4萬/km。得出全壽命周期計算結(jié)果，詳見表3。

表3與表2相比，建設(shè)期單位投資增加4萬元/km，在將建設(shè)期投資折算到運行維護期后，年費用增加了35.8萬元；電能損耗減少了5%，電能損耗年費用減少49萬元，回收殘值略有增加，增加0.6萬元，最終年費用共減少13萬元，全壽命周期總費（折算到建設(shè)期初）用共減少158萬元。

3.3.3 提高設(shè)計水平，減少線路運行維護費用

線路運行維護費用是隨著線路的使用年限逐年增加的，正常情況下，1.2萬元/km·年的運行費用比較合適。從全國來看，由于地形，線路走廊等不同，主要有1.4萬元/km、1.6萬元/km、1.8萬元/km。從設(shè)計對運行的影響程度來看，運行維護費用可分為固定成本（設(shè)計不可影響）、可變成本（設(shè)計可通過優(yōu)化來影響）、大修費用和技改費用（設(shè)計可通過優(yōu)化進行控制）4部分。其中可變成本占整個運行維護費用的9%～30%。

運行維護固定費用包括：運行維護工人的工資；辦公場地及工器具購置費用；按規(guī)程要求工器具定期進行的電氣試驗及機械試驗費用等；按運行規(guī)程要求定期進行的日常巡視檢查費用。

材料費、施工檢修費用、運輸費等是設(shè)計優(yōu)化可以影響的，大修費及技改費用等是可以通過設(shè)計優(yōu)化來進行控制的，均為設(shè)計可控部分費用。

因此，通過優(yōu)化設(shè)計，對可變部分的運行維護費用減少5%。在其他指標不發(fā)生變化時，給出全壽命周期計算結(jié)果，詳見表4。

表4與表3相比，通過優(yōu)化設(shè)計，在運行維護年費用減少10萬元的同時，大修周期延長，每10年大修一次即可滿足要求。雖然大修的年限延長了，但相應(yīng)的年費用也增加3萬元，因此，綜合來說全壽命周期總費用 （折算到建設(shè)期初）減少89萬元。

需要說明的是，通過優(yōu)化設(shè)計可以降低投產(chǎn)后的運行維護費用，但具體降低多少，要根據(jù)實際工程實測數(shù)值得出結(jié)論，根據(jù)以往工程經(jīng)驗，通過優(yōu)化設(shè)計，使得年運行維護費用降低5%還是可以做到的。

表4 可變部分運行維護費用減少5%全壽命周期計算結(jié)果

綜上所述，本文通過優(yōu)化設(shè)計方案變化費用指標，使得全壽命周期總費用減少659萬元，與原始指標對應(yīng)的全壽命周期總費用相比減少1.4%。

4 結(jié)論

在全壽命周期成本管理理論的基礎(chǔ)上，通過優(yōu)化設(shè)計變化費用指標，如投資成本、電能損耗、運行維護費、大修理費等使得全壽命周期總費用減少659萬元，減少1.4%。雖然建設(shè)期投資增加178萬元（計算到建設(shè)期初），但并不影響全壽命周期總費用的減少。這個結(jié)論也給我們一個啟示，在項目建設(shè)期將資金打足，將為項目后續(xù)投產(chǎn)大大節(jié)約運行維護成本。計算的結(jié)論與全壽命周期成本管理理論相輔相成，在項目壽命期內(nèi)，運用最少的投資獲得了最大的回報。

理論的正確性毋庸置疑，但只有理論與實際相結(jié)合，運用到實際工程中去，解決現(xiàn)實問題，該理論的作用才能得到發(fā)揮。論文給出的直觀的計算方法就是理論與實際相結(jié)合的橋梁，此種計算方法具有普遍性，是可以在常規(guī)工程中推廣應(yīng)用的。另外，此種方法還可以作為單一費用指標進行方案比選的重要途徑，例如路徑優(yōu)化、導(dǎo)線選型、桿塔優(yōu)化、基礎(chǔ)配置等。結(jié)合慶云變—雞西變500 kV送電線路工程實例計算結(jié)果，我們更應(yīng)該重新審視全壽命周期成本管理在送電線路工程中的重要性。