方兵華

（廣州天河供電局計劃建設(shè)部，廣東 廣州 510075）

0 引言

目前，我國傳統(tǒng)的輸電工程規(guī)劃設(shè)計主要依據(jù)的是電力工程限額設(shè)計制度。電力工程限額設(shè)計的核心思想就是在初步設(shè)計和施工圖設(shè)計前，就對各電力工程項目、各單位工程、各分部工程進(jìn)行合理的投資分配，以控制設(shè)計，主動地對投資進(jìn)行控制。但是如果發(fā)生超概預(yù)算的情況，在不考慮是否有利于降低工程壽命周期成本的情況下就必須變更設(shè)計，滿足限額設(shè)計要求，這樣不但降低了設(shè)計的合理性，同時也使投資處于很被動的地位。

同時，傳統(tǒng)的輸電規(guī)劃設(shè)計側(cè)重對不同規(guī)劃方案進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，尋求最佳的電網(wǎng)投資決策，對整個工程在壽命周期中的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可靠性等各方面的效益和成本缺乏整體考慮；二是規(guī)劃、可研、初步設(shè)計、運行維護(hù)各環(huán)節(jié)的決策方法不統(tǒng)一和協(xié)調(diào)，這種決策依據(jù)的不統(tǒng)一使規(guī)劃、可研、初步設(shè)計流程中方案調(diào)整幅度較大，最終決策出的方案沒有達(dá)到最優(yōu)。因而，傳統(tǒng)的輸電工程規(guī)劃設(shè)計是存在不足的。

本文在傳統(tǒng)的輸電工程規(guī)劃設(shè)計流程的基礎(chǔ)上，融入全壽命周期管理的理念，設(shè)計出一種基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計模式。

1 全壽命周期管理的引入

全壽命周期管理（Life Cycle Management，LCM）是起源于美國軍方武器裝備采辦過程的一種設(shè)計思想和管理原則。它強調(diào)全壽命發(fā)展過程實施持續(xù)不斷、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的管理，綜合考慮各個階段的問題，保證各個階段的活動前后銜接，各個階段決策的一致性，通過并行設(shè)計方法，達(dá)到全壽命周期內(nèi)技術(shù)最優(yōu)、質(zhì)量最可靠、時間最短、成本最低、服務(wù)最好、環(huán)保最佳。

全壽命周期管理作為一種先進(jìn)的管理理念和決策方法，基于系統(tǒng)的觀點，通過對規(guī)劃、可研、設(shè)計、建設(shè)、運行維護(hù)直至退役等全過程的統(tǒng)籌管理，在保證安全可靠運行和滿足使用需求的條件下，使工程全壽命周期的整體成本最低。國外實踐證明，推行全壽命周期管理能夠為企業(yè)節(jié)約可觀的成本，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)效益的顯著提升。

2 基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計

輸電工程的全壽命周期成本在設(shè)備的選型和設(shè)計階段已確定大部分（70%以上）。設(shè)計階段是第一個階段，其設(shè)計的合理性直接影響到建設(shè)和運營階段的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，是項目全壽命周期管理中最為關(guān)鍵的階段。因此在設(shè)計階段開始實施全壽命周期管理是必要的也是可行的。

2.1 規(guī)劃設(shè)計理念

基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計是一種基于可靠性和壽命管理基礎(chǔ)上的利益最大化的管理方式的工程設(shè)計，它運用集成的思想，綜合考慮規(guī)劃設(shè)計、施工建設(shè)、運營維護(hù)到報廢的各個環(huán)節(jié)，使電網(wǎng)規(guī)劃面向運行，以較低的全壽命費用，實現(xiàn)功能，創(chuàng)造最大的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益。

與傳統(tǒng)的設(shè)計相比，這種新型的設(shè)計模式充分考慮了輸電工程的規(guī)劃、設(shè)計、設(shè)備購置、安裝、運行、維修、改造、更新、直至報廢的全過程的所發(fā)生的成本費用，使輸電工程設(shè)計方案更加合理化，全壽命周期收益最大化。

2.2 規(guī)劃設(shè)計流程

基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計按階段可劃分為：決策設(shè)計階段、施工建設(shè)階段、運營管理階段。

2.2.1 決策設(shè)計階段

決策設(shè)計階段是指項目從項目立項至設(shè)計方案確定這一時間段，主要包括現(xiàn)場勘測與調(diào)研、市場調(diào)研、路徑勘測選擇、導(dǎo)地線選型、鐵塔規(guī)劃、絕緣配合等。

2.2.2 施工建設(shè)階段

施工建設(shè)階段是指工程從開始施工到全部建成投產(chǎn)的時間段，主要包括設(shè)備采購、送電線路本體工程和輔助設(shè)施工程等工程建設(shè)施工。

2.2.3 運營管理階段

運營管理階段是指工程建設(shè)投產(chǎn)到主要固定資產(chǎn)報廢為止所經(jīng)歷的階段，主要包括運行和檢修2大部分。

基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計以決策設(shè)計為導(dǎo)向，運營管理階段為重點，兼顧建設(shè)施工階段。也就是在設(shè)計階段就重點考慮線路工程建成投產(chǎn)后，設(shè)計方案對線路運行管理產(chǎn)生的影響，如對線路的維修費用的影響、對線路停電損失的影響等，同時也考慮施工建設(shè)對運營管理階段帶來的影響，并將這些影響轉(zhuǎn)化為對全壽命周期費用的影響，最后從不同方案中選出最優(yōu)設(shè)計方案。規(guī)劃設(shè)計流程如圖1所示。在常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上，進(jìn)行LCC（Life Cycle Cost）計算比較，決策出推薦方案并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)評價。評價結(jié)果顯示該方案為合理，即推薦方案為最終工程設(shè)計方案；不合理，需要重新設(shè)計。

2.3 輸電工程全壽命周期費用（LCC）決策

輸電工程規(guī)劃設(shè)計方案全壽命費用決策，采用“壽命期相同互斥方案比選法”。即參與比較的方案只能選取一個，其余的必須放棄，且各方案均能滿足線路輸電的要求。我們假設(shè)各方案的收益（即輸送電量）是相等的，比較各方案的費用，根據(jù)效益極大化目標(biāo)的要求，以及依據(jù)費用較小的項目之收益較大的項目更為可取的原則來選擇最佳方案，這種方法稱為最小費用法。

LCC最小費用法不同于傳統(tǒng)最小費用法。首先，費用比較的內(nèi)容發(fā)生了變化。全壽命周期費用（LCC）還考慮了運行維護(hù)、檢修、設(shè)備更新改造等各項費用以及事故損失費用，這些是傳統(tǒng)最小費用法不考慮的。其次，費用比較的意義發(fā)生了變化。全壽命周期費用（LCC）比較，不是單純意義上費用的比較，同時包含了線路工程質(zhì)量等的比較。線路工程質(zhì)量比較通過停電損失、社會成本等體現(xiàn)。

圖1 基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計流程圖

LCC為全壽命周期內(nèi)所發(fā)生的全部費用，它包括項目的可研決策、設(shè)計、施工、運行維護(hù)、檢修、設(shè)備更新改造等各項費用以及事故損失費用。

輸電工程全壽命周期費用LCC計算模型在圖2的基礎(chǔ)上結(jié)合設(shè)計的具體情況進(jìn)行細(xì)化，輸電工程全壽命周期費用組成如圖2所示。

3 某直流輸電工程設(shè)計方案的全壽命費用決策

本文以某直流輸電工程為例在常規(guī)設(shè)計的基礎(chǔ)上進(jìn)行設(shè)計方案的全壽命費用決策。

3.1 某直流輸電工程規(guī)劃設(shè)計概述

工程電力系統(tǒng)條件：系統(tǒng)額定電壓為660kV、系統(tǒng)最高運行電壓為680kV、額定電流為3000kA、系統(tǒng)輸送功率為4000MW、最大利用小時數(shù)為6500h。經(jīng)過初步設(shè)計規(guī)劃后，形成2個方案分別成為方案1（現(xiàn)推薦方案）、方案2（原推薦方案），如表1所示。

3.2 輸電工程設(shè)計方案LCC費用計算

輸電工程設(shè)計方案的LCC費用計算結(jié)果如表2所示。

計算說明：

（1）方案1和方案2的工程靜態(tài)投資單價分別為494.4萬元/km、459.9萬元/km。

（2）運行成本主要考慮包括運行維護(hù)費和運行損耗費。根據(jù)工程經(jīng)驗大致估算，年運行維護(hù)費=初投資費用×1.5%=投入成本×1.5%。

表1 某直流輸電工程設(shè)計方案

表2 設(shè)計方案的LCC費用計算結(jié)果 單位：億元

（3）運行損耗主要考慮線路電阻損耗和電暈損耗。運行損耗成本=年運行損耗×電價成本×壽命期。

（4）故障成本包括停電損失費用和社會成本。由于社會成本難以估計，本文中不予以考慮。停電損失費=能量不可用率×總輸送電量×電價。

3.3 結(jié)果分析

根據(jù)表2的計算結(jié)果可以看出，方案1的靜態(tài)投資66.645億元大于方案2的61.322億元。基于傳統(tǒng)的輸電工程設(shè)計，得出方案2為最優(yōu)方案；方案1的LCC費用228.84億元小于方案2的238.023億元，基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計，得出方案1為最優(yōu)推薦方案。

方案1在充分考慮輸電工程的全壽命維護(hù)成本、全壽命運行損耗和全壽命周期故障成本后，較方案2費用更低，所以方案1應(yīng)為較優(yōu)推薦方案。

4 結(jié)語

基于全壽命周期管理的輸電工程規(guī)劃設(shè)計出的方案充分考慮了工程壽命周期中的經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、可靠性等各方面的效益和成本，統(tǒng)一協(xié)調(diào)了決策設(shè)計階段、運營管理階段和建設(shè)施工階段的相互影響，實現(xiàn)了工程的全壽命費用最低。

［1］金正軍.考慮環(huán)境影響評估的中小城鎮(zhèn)電網(wǎng)規(guī)劃研究［D］.浙江大學(xué)，2012