苑經(jīng)緯，王 勇，張 哲，羅西云，趙 鼎

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006；2.國網(wǎng)沈陽供電公司，遼寧 沈陽 110003；3.南京南瑞信息通信科技有限公司，江蘇 南京 211100)

隨著電力企業(yè)快速發(fā)展和資產(chǎn)規(guī)模增加，資產(chǎn)密集型能源公司不斷將新的想法、技術(shù)和管理工具引入資產(chǎn)管理。全壽命周期管理是目前國際和國內(nèi)各行業(yè)，尤其是裝備制造、電網(wǎng)等資產(chǎn)密集型企業(yè)普遍使用的一種先進的資產(chǎn)管理理念。全壽命周期成本LCC(Life Cycle Cost)方法比選已成為各類基建、技改項目可研階段的重要組成，并貫穿資產(chǎn)管理的全過程?，F(xiàn)階段，運行成本分析以估算為主，導(dǎo)致單體設(shè)備LCC分析缺乏實際運行成本的量化數(shù)據(jù)支撐，分析結(jié)果運用價值不高。收集單體設(shè)備的成本是開展LCC評估的難點和深化LCC管理的一項重要任務(wù)，有助于進一步優(yōu)化設(shè)備運維檢修策略，提高設(shè)備在運維檢修階段的精益化管理水平。

1 LCC方法應(yīng)用現(xiàn)狀

LCC管理以設(shè)備壽命為研究對象，以LCC為評價設(shè)備管理的重要經(jīng)濟指標(biāo)，尋求LCC優(yōu)化[1-2]。LCC方法基于資產(chǎn)全壽命周期進行思考,建立一種管理理念和方法,減少各階段決策、設(shè)計、建造、運營和維護的成本。LCC方法在電網(wǎng)設(shè)備應(yīng)用中已有一定的基礎(chǔ)，包括對變電站改造的經(jīng)濟評估、對電網(wǎng)絕緣方案的選擇、變電站設(shè)備的選擇等。應(yīng)用范圍和內(nèi)容主要包括4部分：①設(shè)備的選型、采購；②設(shè)備維修策略；③設(shè)備升級改造；④設(shè)備壽命的評估和延長。

a.國外現(xiàn)狀

LCC方法已經(jīng)在美國、法國、瑞典、英國、日本、澳大利亞等發(fā)達國家的電力公司中成為日常經(jīng)營的管理體系，滲透到火電、水電、核電以及新能源的建設(shè)項目，輸變電設(shè)備的運行分析與維修管理等領(lǐng)域中。美國電力研究院(EPRI)提出了“最長的壽命不一定是最優(yōu)的壽命”的理念，用長遠的目光綜合考慮LCC方法并逐步推進。

b.國內(nèi)現(xiàn)狀

目前，LCC方法在電力系統(tǒng)中的研究主要集中在單體設(shè)備評估以及運行維護應(yīng)用。LCC方法注重于設(shè)備在資產(chǎn)全壽命周期內(nèi)的全面管理，將資產(chǎn)價值劃分為初始投資成本、運營成本、維修成本、故障成本和回收成本。在此基礎(chǔ)上，對設(shè)備的可靠性、經(jīng)濟性以及LCC方法與維修策略進行探討研究[3-4]。

2 LCC方法應(yīng)用意義

2.1 未應(yīng)用LCC方法的劣勢

隨著國家經(jīng)濟和電力新技術(shù)快速發(fā)展，一些舊變電站面臨著產(chǎn)能不足、設(shè)備老化和技術(shù)落后等問題，無法滿足該地區(qū)的電力需求，迫切需要更新和改造。變電設(shè)備的改造直接關(guān)系到變電站供電可靠性和經(jīng)濟性評價，因此對這些舊設(shè)備尤其是異常老化或內(nèi)部失效的設(shè)備進行更新改造是電力企業(yè)關(guān)注的重點。然而在我國普遍存在資金短缺、能耗設(shè)備更新的概念尚未深化的問題；同時也存在購買一套低損耗、一次性投資大的新設(shè)備和維修改造一套大損耗、一次性投資小的設(shè)備的兩難選擇[5]。無法實現(xiàn)設(shè)備更新改造費用的量化，難以進行有效經(jīng)濟性評價。

2.2 LCC方法應(yīng)用的必要性

a.現(xiàn)場設(shè)備精益化管理的需要

隨著我國經(jīng)濟快速發(fā)展，不同地區(qū)的電網(wǎng)負(fù)荷持續(xù)增大，越來越多的設(shè)備難以滿足負(fù)荷增長以及運行經(jīng)濟性的需求，進而引發(fā)老舊設(shè)備的技術(shù)改造需求急劇增加.為了確保每臺老舊設(shè)備技術(shù)造后設(shè)備的LCC最低，急需在技改工程中引入LCC方法比選；同時充分應(yīng)用實物“ID”、大數(shù)據(jù)、視頻識別技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)等智能技術(shù)，建立一套變電站運行維護成本類項目單體設(shè)備智能歸集方法，將標(biāo)準(zhǔn)成本管理和作業(yè)管理應(yīng)用到變電站資產(chǎn)管理中，分析財務(wù)標(biāo)準(zhǔn)成本測算與專業(yè)實際業(yè)務(wù)需求之間的差異、人資標(biāo)準(zhǔn)定員與專業(yè)實際業(yè)務(wù)需求之間的差異，加強數(shù)據(jù)的收集和整理工作，為推廣LCC分析奠定基礎(chǔ)。

b.設(shè)備質(zhì)量管理提升的要求

新一輪電改要求電力企業(yè)在加快電網(wǎng)建設(shè)的同時，對物資設(shè)備采購質(zhì)量提出了更高的要求，支撐全息招標(biāo)深化應(yīng)用，結(jié)合設(shè)備實物ID多碼貫通數(shù)據(jù)清理成果,擴大設(shè)備LCC分析范圍，提升設(shè)備LCC分析精準(zhǔn)度，開展物資分類與供應(yīng)商的設(shè)備成本分析。針對配電網(wǎng)物資采購，繼續(xù)推進基于LCC方法的招標(biāo)采購應(yīng)用。

c.輸配電電價改革及有效資產(chǎn)核定的要求

通過設(shè)備LCC模型研究，不僅可以為其他重要設(shè)備改造提供經(jīng)驗，還可以將該方法應(yīng)用于變電站整體改造的經(jīng)濟評價，實現(xiàn)資源最佳配置。同時可借助LCC分析成果，進一步拓展深化應(yīng)用，強化單臺設(shè)備資產(chǎn)投入產(chǎn)出分析以及資產(chǎn)成本分析應(yīng)用，為有效資產(chǎn)核定及輸配電電價改革打下堅實基礎(chǔ)。

3 LCC方法實踐應(yīng)用

3.1 LCC方法應(yīng)用概述

近年來，電力企業(yè)越來越重視電力設(shè)備資產(chǎn)的投入產(chǎn)出效益和增值能力，引入LCC方法對電力資產(chǎn)進行管理，實現(xiàn)“強電網(wǎng)、優(yōu)資產(chǎn)”的發(fā)展目標(biāo)。按照《電力資產(chǎn)全壽命周期管理體系規(guī)范》要求，在工程可行性研究、初步設(shè)計等階段，基于LCC方法在基建、技改、大修等過程中開展方法比選、設(shè)備選型和布置方案選擇，落實風(fēng)險控制措施[6]。

某變電站于1937年投運，運行時間長，220 kV設(shè)備及結(jié)構(gòu)支架老舊設(shè)備非常多，其中運行超過25年的隔離開關(guān)和電流互感器老舊嚴(yán)重，問題較多。220 kV隔離開關(guān)經(jīng)常出現(xiàn)發(fā)熱、操作卡澀等問題；220 kV電流互感器二次繞組數(shù)量不能滿足保護要求。該變電站改造工程對老舊情況嚴(yán)重的設(shè)備進行更換，包括更換220 kV隔離開關(guān)43組、電流互感器10臺。利用LCC方法計算、優(yōu)先級排序、方法比選和優(yōu)化等技術(shù)方法，將風(fēng)險管理、成本管理貫穿規(guī)劃計劃、采購建設(shè)、運維檢修和退役處置各環(huán)節(jié)，實現(xiàn)安全、效能、成本的動態(tài)平衡優(yōu)化的量化評價。

LCC管理具有系統(tǒng)全、費用全、流程全的特點。系統(tǒng)全是指打破部門職能界限，綜合考慮資產(chǎn)管理各環(huán)節(jié)工作，以資產(chǎn)整體利益為出發(fā)點，尋求資產(chǎn)全壽命周期的最佳方案；流程全是指從計劃、立項、設(shè)計到報廢的資產(chǎn)全壽命周期，通過各個階段實現(xiàn)整體的最優(yōu)化；費用全是指從計劃設(shè)計到廢爐的全壽命周期產(chǎn)生的費用[7]。

3.2 變電設(shè)備LCC計算

LCC計算方法為

LCC=CI+CO+CM+CF+CD

(1)

式中：CI為初始投入成本；CO為運維成本；CM為檢修成本；CF為故障處置成本；CD為退役處置成本。

a.初始投入成本

初始投入成本CI依據(jù)電網(wǎng)技改工程預(yù)算定額編制。CI等于設(shè)備購置費+建筑安裝工程費+其他費用。設(shè)備購置費為設(shè)備實際購價、運費、投標(biāo)采購過程中發(fā)生的相關(guān)費用的合計；建筑安裝工程費為施工、安裝與項目相關(guān)的基礎(chǔ)設(shè)施、工藝系統(tǒng)、附屬系統(tǒng)，使其具備生產(chǎn)功能花費的費用；其他費用為完成建設(shè)工程所需的不屬于設(shè)備購置費、建筑安裝工程費的費用。

b.運維成本

運維成本CO主要采用資產(chǎn)原值占比分?jǐn)偡ㄟM行計算，按照變電運維專業(yè)近5年內(nèi)的所有自營成本(包括日常維護材料成本、人力成本、機械臺班成本、日常管理費用等)和外包成本的平均值計算。

CO等于計算周期(年)×平均年度運維日常費用。

c.檢修成本

檢修成本CM主要以作業(yè)定額測算法和歷史數(shù)據(jù)推演法相結(jié)合的方式進行計算，按照變電檢修專業(yè)近5年內(nèi)的設(shè)備綜合檢修、消缺、帶電檢測、紅外測溫等工作的所有工作票、操作票、事故搶修單等記錄，計算相應(yīng)設(shè)備檢修和故障處置成本的平均值。CM等于計算周期內(nèi)維修費用的總和。主要包括設(shè)備檢修相應(yīng)的A、B、C類維護和試驗的費用。

d.故障處置成本

故障處置成本CF等于計算周期(年)×平均故障率(年)×故障費用成本。故障費用成本為計算周期內(nèi)故障成本的總和。故障處置成本已計入檢修成本，本次不單獨計算。

e.退役處置成本

退役處置成本CD等于設(shè)備拆除成本-設(shè)備處置收入。設(shè)備拆除成本為電網(wǎng)拆除工程預(yù)算定額估算；設(shè)備處置收入為同類設(shè)備最近的銷售單價。

3.3 LCC方法比選

按照LCC計算方法說明，組織各方專家根據(jù)變電站現(xiàn)場實際情況，優(yōu)選出不同設(shè)備型號的設(shè)備組合方案。2個方案不同造價的LCC方法比選，如表1所示。

表1 設(shè)備全壽命周期成本對比

由表1可知，方案1的年度平均成本為45.76萬元，比方案2更合理，因此選擇方案1進行改造。

4 實踐應(yīng)用評價

a.安全運行評價

某變電站大力營造安全生產(chǎn)氛圍，提高人員安全生產(chǎn)意識。重點抓好生產(chǎn)現(xiàn)場安全生產(chǎn)工作責(zé)任制的貫徹落實，強化安全防范措施，結(jié)合現(xiàn)場實際制定設(shè)備運行、消防治安保衛(wèi)、有毒有害氣體防范方面的應(yīng)急預(yù)案。定期組織運行人員進行設(shè)備隱患排查，每天進行設(shè)備紅外線測溫、標(biāo)準(zhǔn)化巡視及設(shè)備維護工作，做到問題早發(fā)現(xiàn)、早處理，把安全隱患消滅在萌芽狀態(tài)。重大節(jié)日期間組織運行人員拉網(wǎng)式安全大檢查，確保安全生產(chǎn)正常運行，營造人人講安全、人人求安全、人人知安全的氛圍。根據(jù)《變電站管理制度》要求，規(guī)定電氣設(shè)備的運行巡視、操作和異常事故處理的基本要求和原則，保障了變電站設(shè)備日常運行維護。某變電站的工作票、操作票合格率均為100%。

某變電站改造后，生產(chǎn)運行穩(wěn)定，安全形勢良好，未發(fā)生因設(shè)備及運行問題導(dǎo)致的停電事故。運行多年已嚴(yán)重老化的電流互感器、隔離開關(guān)更換后，新設(shè)備運行狀況正常良好。投運后220 kV隔離開關(guān)絕緣爬電比距和爬電系數(shù)、回路電阻、分合閘操作、電動機運行、防誤裝置及機械閉鎖等狀況正常良好，無振動聲響及放電等異常情況。投運后220 kV電流互感器電流比、外絕緣防污閃水平、末屏絕緣、本體溫升、密封性、油位等狀況正常良好，無異常聲響等情況，滿足保護要求。該變電站運行安全可靠穩(wěn)定，消除了安全運行的重大隱患。

b.社會經(jīng)濟效益評價

某變電站進行過多次局部改造，設(shè)備運行狀況參差不齊，構(gòu)架新舊不一，接線方式極為復(fù)雜。此次大規(guī)模改造是在邊生產(chǎn)、邊改造情況下進行，具有工作量大、作業(yè)繁雜、涉及專業(yè)多、系統(tǒng)運行方式薄弱等特點，工程施工難度大、安全風(fēng)險高、跨度時間長。在無任何經(jīng)驗可以借鑒的情況下，安全有序、高質(zhì)量、高標(biāo)準(zhǔn)地完成了此次更新改造重要任務(wù)，圓滿實現(xiàn)了“零違章施工”、“零缺陷移交”、“零故障投運”、“工程質(zhì)量創(chuàng)國網(wǎng)優(yōu)質(zhì)”的安全和質(zhì)量目標(biāo)。該變電站改造意義重大，通過對變電站老舊設(shè)備進行更換，以全面滿足廣大用電客戶負(fù)荷日益增長為要求，更好地服務(wù)地方經(jīng)濟建設(shè)，為用電客戶提供安全、可靠的供電質(zhì)量。為經(jīng)濟發(fā)展和居民生活水平提高做出了重要貢獻，創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟效益。

c.環(huán)境影響評價

加強施工管理，努力提高施工人員的環(huán)境保護意識，杜絕對施工人員流動管理不規(guī)范和作業(yè)方式不合理而造成植被和土地資源的人為破壞；避免施工人員對植被隨意踩踏、焚燒；避免機械、車輛操作人員超出工作范圍造成植被覆蓋；避免施工材料、固體廢物隨意堆放掩埋植被等問題。

施工期間，按要求劃定作業(yè)區(qū)域界限，在保證工程順利開展的前提下，嚴(yán)格控制作業(yè)人員和機械的工作范圍，盡量縮小作業(yè)面，減少破土面積。作業(yè)期間人員、機械、營區(qū)等嚴(yán)格按照設(shè)計集中在限定范圍內(nèi)，嚴(yán)禁亂劃范圍，盡量減少對植被的影響。

在設(shè)計中按照因地制宜的原則，配合綠化工程建設(shè)，在變電站建筑物的周圍、道路兩旁，配合建筑物的環(huán)境，采用點、線、面相結(jié)合的方式布置樹叢、廣場和草坪等；對所有可以綠化的地方進行綠化，種植樹木和草坪，防止泥土外露，防止項目地區(qū)水土流失，改善周邊生態(tài)環(huán)境，不僅美化環(huán)境，而且可以起到調(diào)溫、吸塵和降噪等作用。

d.設(shè)備退役再利用評價

某變電站從安全、效能、周期成本等對設(shè)備進行全面分析。39組隔離開關(guān)運行均達到了25年使用壽命，4組隔離開關(guān)運行達到22年接近設(shè)計壽命，經(jīng)常出現(xiàn)設(shè)備操作不靈活、卡滯，影響隔離開關(guān)正常操作，且運行中存在過熱缺陷和備品備件難以購買造成配件短缺的問題，因此43組隔離開關(guān)無法再利用；10臺電流互感器已運行23年，二次繞組不滿足二次保護及反事故措施要求，同時存在無0.2s級繞組的情況，設(shè)備老舊，缺陷、故障率明顯增多，維修成本偏高，安全隱患較大，已經(jīng)無法再利用。該變電站退役的隔離開關(guān)和電流互感器已無再利用價值和意義，全部進行報廢處理。

e.工程后評價

工程后評價工作在主管及有關(guān)部門的主持和領(lǐng)導(dǎo)下，在大量的現(xiàn)場調(diào)研、收集資料的準(zhǔn)備工作及組織實施工作的基礎(chǔ)上，通過對大量數(shù)據(jù)定量分析，本著“客觀、公正、科學(xué)、實用”的原則，將實際發(fā)生的情況與原規(guī)劃的方案進行一一對比，將法制性、公正性、獨立性、可信性、實用性貫穿于后評價工作的全過程。盡可能全面總結(jié)改造過程的成功經(jīng)驗和失誤教訓(xùn)，對成功經(jīng)驗進行提煉，對不足的方面分析其形成原因并提出有益的意見，為今后工程項目的決策和管理水平提供有效指導(dǎo)和借鑒。

5 LCC方法推廣應(yīng)用前景

本文對LCC管理進行初步探索，在未來研究中仍然存在很多需要解決的難題。首先，LCC方法具有影響因素多、不確定性大以及壽命周期長等特點，針對問題的主要影響因素，收集和統(tǒng)計相關(guān)參量的數(shù)據(jù)進行深入分析，是LCC管理研究的關(guān)鍵；其次，在動態(tài)維護成本的檢修優(yōu)化策略中，如可靠性和維修成本的數(shù)學(xué)模型還可以對一些隨機因素進一步研究；最后，本文僅對單臺設(shè)備的LCC方法進行研究，而結(jié)合變電站的布局分析并優(yōu)化變電站整體設(shè)備的LCC方法是在未來的研究中需要解決的問題。

6 結(jié)語

隨著研究深入和應(yīng)用推廣，LCC管理將全面提升精益管理和科學(xué)決策，實現(xiàn)企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)。推行LCC方法和提高生產(chǎn)經(jīng)營管理水平是相互促進的，LCC方法需要健全的管理制度同樣也是企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營所必需的。如何找到適合自己的道路，將LCC方法與企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營進行有效結(jié)合，有助于企業(yè)生產(chǎn)經(jīng)營管理水平的提高。