配电网工程全寿命周期管理的研究与分析
陕西省电力公司华阴市供电分公司的研究人员刘华锋，在2018年第11期《电气技术》杂志上撰文指出，随着电网建设规模的不断增大，先进技术和设备投入的不断增多，配电网的投资规模也迅速增加，如何提高电网的投资效益，确保电网企业的良好持续发展是电网工程项目建设的重点工作。
本文利用全生命周期管理理论，建立了配电网工程项目全生命周期管理的数学模型，通过计算对电网工程项目进行评价分析，得出电网项目的成本消耗，为电网项目的优化改良提供了理论依据。
近年来，随着我国经济的迅猛发展，电力行业也产生了翻天覆地的变化。配电网建设项目的规模和投资越来越大，然而电力项目的管理往往存在很多不足，严重影响了配电网建设项目的投资收益和项目效果。
本文通过引入配电网项目全生命周期管理的理念，从经济、环保以及社会影响等多方面因素入手，对配电网项目投资的成本和收益进行了综合管理和分析，提高了配电项目的综合效益[1]。通过工程实例对该方法进行了验证，从而确保了配电网工程全生命周期管理的科学性和实用性。
1 配电网工程全生命周期管理模型
1.1 配电网工程项目全生命周期的成本构成
配电网全工程项目的全生命周期成本由一次性投资成本、运营成本、故障成本以及废弃和环境成本构成[2]。其中，一次性投资指的是从设计到项目验收合格的整个建设周期内，电网建设所需的全部投资费用，主要包括设备和材料采购、设备安装和调试等费用[3]。
项目方案确立之后，工作人员可以根据设计图纸和技术方案对整个项目进行造价估算。项目的运营成本是指维持设备正常运行所需的各项资金消耗的和，主要包括人员工资/设备维护和保养费用以及能源损耗等费用。故障成本主要由故障损失和故障恢复两方面构成。故障损失是指故障造成的经济损失和社会影响，故障恢复成本是指排除故障所需的资金投入。废弃成本是指项目停运后所产生的人工、设备处理以及环保投入等方面的费用。
1.2 配电网工程项目全寿命周期的成本分析模型
配电网的全生命周期管理充分考虑了项目从立项到停止运营的整个生命周期内的全部费用的总 和[4]。在分析过程中，对工程项目各方面的成本进行估算并进行累加，从而得到最终的结果。通过对项目的成本和效益进行分析，最终确定最佳的方案组合。
为了简化模型，把项目有关经济、运行状态、环境保护等多方面指标都计算到成本里。其中经济和项目运行状态指标可以通过故障成本来衡量，设备可靠性高、电能供应能力强则故障成本低。环境保护的成本可以通过专家估算得出[5]。在计算过程中，各阶段的成本需最终折算到初始年度的价值，最终，计算模型归纳到成本计算中。
全生命周期的成本主要包括一次投资成本、后期的运行维护成本以及最终的报废成本，而各时期的成本是不能简单的直接累加的，需要以初始年度的现值为参考进行折现处理。
因此，从成本的投入次数考虑，配电网工程成本包括一次投入成本和重复成本。
配电网的一次性成本投入到总价值如下式所示：
（1）
式中，PC1表示一次性成本的现有价值；A1表示一次性成本在t时刻的价值；PV表示一次性成本的成本折算系数；d表示项目的实际折算比率；t表示计算时间。
而配电网工程的重复成本折算价值的计算如下所示：
（2）
式中，PC2表示重复成本的现有价值；A0表示t时刻重复成本现有价值的总和；PVsum表示重复成本的折算系数；t表示参数计算时间。
在对项目进行全生命周期的成本分析过程中，可以实现不同方案不同阶段资金投入的情况，从而确定成本投入最小的方案，降低电网的成本投入，提升电网的运营效益。
总起来讲，全生命周期管理的成本分析主要通过对工程项目整个运作过程中，对影响成本的各因素进行充分考虑，通过专家评分等手段将各种因素进行量化处理，最终通过分析模型进行综合分析计算，综合分析计算各影响因素，得出工程项目的最终成本。
1.3 电网项目成本投入到分析决策流程
配电网工程项目的全寿命周期的资金投入决策流程如图1所示：
①应确定项目目标，项目目标包括项目最终的整体效果目标和具体的分项目标。项目的整体目标指的是电网配合所属区域发展制定的目标，如供电量和供电质量等，而具体目标指的是项目各分项所应达到的具体目标[6]。在目标确立过程中在考虑地区负荷未来发展的同时，也应考虑项目的经济效益，即在确保项目目标达成的前提下，尽可能降低成本；
②应进行项目信息的收集。信息收集指的是项目进行所需的各项数据，主要包括项目的设计技术数据、设备和基础建设数据、运营数据以及财务数据等，这些信息的汇总为方案分析提供了数据支持[7]；
③进行方案的确定，应设立多个方案进行选择，进行全寿命周期的成本分析，并进行成本对比，选择成本投入最低的方案作为最终方案。
图1 配电网项目全寿命周期的决策流程
2 配电网工程全寿命周期管理的应用
2.1 配电网工程项目方案的经济性分析
为简化分析模型、降低分析模型的计算和分析难度，在计算过程中对于不同方案的成本相同的部分不进行考虑，只对成本有差别的部分进行分析[8]。同时由于初期设计成本和最终的废弃成本对寿命周期成本的影响较小，因此不进行考虑。
而项目建设过程中的噪声和辐射影响，可能引起居民的投诉，影响项目进度，此时，则需将这部分成本进行充分考虑[9]。最终配电网工程项目的全寿命周期成本的简化模型如图2所示。
图2 配电网工程项目全寿命周期成本模型
配电网工程的年费用的计算如下式所示：
（3）
式中，Ca表示配电网工程项目在n年内的平均年度总费用；CI表示配电网的建设费用；CO配电网的运营年度费用，其主要包括了输电线路的损耗消耗以及备件损耗等维护费用；CF表示配电网项目的停电年度总损失，停电损失一方面包括了停电所造成的电网公司的损失，另一方面还包括了电网停电所造成的社会影响和其他企业的经济损失；n表示配电网项目运行年限，r0代表了折现率。
此外，由于电网的运行状况、设备运行状态以及电网的自然环境直接影响了电网的环保成本，所以直接计算环保成本难度较大[10]。因此，本文也将环保成本的计算简化，只考虑环保的前期工作成本和环境协调成本，对于环保成本可以根据相关专家的估算直接获得。
2.2 配电网工程项目的全寿命周期分析的应用
1）项目方案的基本情况
为适应地区经济的发展，某地进行了某变电站建设项目，项目同期实施了4条10kV的配电线路建设。线路的运行寿命为30年，对于该项目设计出基于表1和表2的两种方案。
2）方案的全寿命周期成本计算
配电网工程的一次性投资成本见表3。
表1 方案一的工程量统计
表2 方案二的工程量统计
表3 一次性投资费用表
对于配电网的运行成本，主要包括设备的日常维护和检修，我们主要结合厂家和日常维护的经验，计算出运行和维护成本见表4。
表4 年运行成本
配电网的故障损失成本见表5。
表5 配电网的故障损失成本
该配电网的环保成本经折算后，方案一的花费为0，方案二的损耗为12万。
通过以上数据分析可知，方案一的一次性投入费用为502万元，年运行费用为69万元，年度停电损失为20.1万元，方案一的全寿命周期的费用为129万元。而方案二的一次性投入费用为216万元，年运行费用为82万元，年度停电损失为25.1万元。
方案二的全寿命周期的费用为138万元。经过比较可以发现，方案一的年总费用比较低，因此方案一为该配网项目的最优方案。
全寿命周期的成本分析在配电网建设项目的应用，使得工程项目的成本得到控制，项目的综合效益得到提高。本文对配电网工程项目的全寿命周期管理模型进行了研究和分析，介绍了项目分析的流程，并对实际应用的不同方案进行对比分析，最终得出了最优的设计方案。