全寿命周期成本管理理念在架空送电线路工程中的应用

刘 巍，张道国，孙 鹏，马东海

（山东电力工程咨询院有限公司，山东 济南 250013）

0 引言

工程造价的有效控制，资本金的使用效率，关系到电力工程建设的健康、可持续发展，传统模式只考虑建设成本的管理模式，缺乏对未来运营和维护成本的重视，全寿命周期成本管理理念弥补了这一缺点，要求从工程项目全寿命周期角度出发去考虑造价和成本问题，力求在项目寿命期内，运用最少的投资获得最大的回报。因此，该理念在国内迅速推广发展起来。近年来，针对这一研究热点，国内电力行业也派生了许多全寿命周期成本管理理论方面的论文，大部分只停留在理论论证阶段，结合具体实际工程方面偏少，没有实例计算和直观的数据分析，对于纯理论的文献不给出量化指标，对实际工程就没有参考性，更无法获得真正的应用。

为改进这一现象，进一步推广该理论在实际工程中的应用，本文依托庆运变—鸡西变500 kV送电线路工程，通过直观详细的计算过程，论证了全寿命周期成本管理理论在此工程中的有效性。该工程是国家电网公司2009年的设计竞赛工程，也是国家电网公司第一次将全寿命周期成本管理理念在投标竞赛中的全方位运用，具有典型性和普遍性，因此，同样适用于其它常规送电线路工程，对在其他工程中的应用具有很强的借鉴性。

1 全寿命周期成本管理框架

1.1 定义

全寿命周期成本管理是从项目的长期经济效益出发，在保证安全可靠的前提下，全面考虑建设项目的规划、设计、制造、采购、安装、运行、维护、改造、更新、直至报废回收的全过程，使全寿命周期成本最小的一种全新的管理理念和方法。

1.2 计算的数学模型

1.2.1 成本结构模型

输电线路的全寿命周期成本由以下几部分组成：一次投资成本（Investment Costs），简称 IC；运行成本（Operation Costs），简称 OC；故障引起的中断供电损失成本（Failure Costs），简称 FC；电晕电阻损失消耗（Loss Cost），简称 LC，另外，还应加上报废成本（Discard Costs），简称DC。因此输电线路寿命周期成本

根据上式描述，结合送电线路的生命周期结构，将送电线路全寿命周期成本分为建设成本和运行维护成本，其中，建设成本为IC，运行维护成本为（OC+FC+LC+DC）。对应于两类成本，相应的将费用周期划分为两个时期：项目建设期和项目运行维护期。

为了简化模型，做到对方案的经济比选更直观有效，模型以资金时间价值理论为基础，将所发生的费用折算成便于比较的年值，将项目生命周期中各类费用转化为运行维护期的年费用。

1.2.2 项目建设期的成本费用模型

根据我国电网建设特点，项目建设期的主要工作包括：规划立项、项目可行性研究、工程勘察设计、设备材料招标采购、施工、调试直到项目竣工验收。下面给出项目建设期的成本费用模型：

式中：NF为项目建设期总费用折算到运行维护期的年费用；m为施工年数；ro为贷款利率；t是从工程开工这一年起的年份；n为工程使用年限；Zt为项目前期第t年资金投入；Z为折算到m年的项目建设期总投资。

1.2.3 项目运行维护期的成本费用模型

对于一个建设项目，可能由几个单项工程组成，每个单项工程建成后可以独立发挥其使用功能。若这个建设项目未全部竣工，但有部分单项工程已完工交付使用，因此，费用模型考虑这种情况，假设整体项目建设没有结束，但部分单项工程投产运行，投产运行产生运行维护费用，给出项目运行维护期的成本费用模型

式中：u为折算的年运行费用；ro为贷款利率；n为工程使用年限；ut为第t年投入的运行维护成本；m为施工年数；t′为工程部分投产的年份。

2 影响输电线路全寿命周期成本的主要指标

2.1 投资成本（IC）

指在输电线路建设和调试期间内，在输电线路投入运行之前，所付出的一次性成本。这里我们用路径长度×单位投资来表述。

2.2 运行成本（OC）

输电线路的运行成本，就是指输电线路运行期间所花费的一切费用总和。生产运行费由运行单位上报，电力管理单位批准下发的，应根据工程设计标准的不同，调整运行费用。

2.3 中断供电损失成本（FC）

故障引起中断供电损失成本是由多个因素所决定的。事故损失费是一个是十分复杂的数据，主要原因是事故的概率很低，随机性大，事故的损失大，应请运行单位报送相关资料或进行专门的调查，分门别类的分析研究事故的原因和事故的处理费用。

2.4 电晕电阻损失消耗（LC）

对于超高压送电线路来说，电能损失分两部分，一是电阻损耗，一是电晕损耗。电能损耗费可以根据选择的导线和电力规划的预测比较准确的进行计算，电晕损耗一般为电阻损耗的20%左右。

2.5 报废成本（DC）

报废成本指产品生命周期结束后，清理、销毁该产品所支付的费用。其值可为正、负、零。这部分成本的估算，我们以历史数据作为参考，综合清理、销毁的成本费用以及固定资产回收的残值，统一采用残值率计算。

需要说明的是，中断供电损失成本（FC）发生的概率小，随机性大，因此，不作为计算的重点指标。此外，运用全寿命周期理论进行方案比选时，假定某一个或几个指标发生变化，与之不相关的指标不发生变化。

3 全寿命周期成本管理理念在实际工程中的应用

3.1 庆云变—鸡西变500 kV送电线路工程概况

路径长度115km，单位静态投资279.5万元/km，同塔双回路，建设期2年，2年等额投资，由于建设期时间短，不考虑资金时间价值因素，运行维护期考虑30年，大修按每5年进行一次，残值率为3%。

表1 原始指标计算结果

表2 优化路径后指标计算结果

3.2 原始指标计算结果

原始指标计算结果详见表1。

建设期投资为32 142万元，建设期第一年和第二年投资均为16 071万元，将建设期投资折算到运行维护期年费用为2 531万元；电能损耗包括电阻损耗和电晕损耗，一般电晕损耗为电阻损耗的20%左右，电能损耗与电价成正比，论文假定电价0.3元/kW·h，在方案比选时不发生变化；具体的指标都是根据计算或收资得到。

3.3 优化设计方案减少全寿命周期总费用

3.3.1 路径优化，减少投资成本

通过优化路径，使得路径长度减少1 km，与路径长度有关的指标均受到影响，得出计算结果，详见表2。

由表2可得：路径经过优化后，线路长度减少1 km，将建设期投资折算到运行维护期后，年费用减少22万元，电能损耗年费用减少8万元，运行维护年费用减少2万元，大修年费用减少1.5万元，最终年费用共减少33.5万元，全寿命周期总费用（折算到建设期初）共减少412万元。

表3 全寿命周期计算结果

需要说明的是，减少投资成本（IC）的方法除了优化路径外，还可以优化杆塔结构，优化基础配置、合理选择工地仓库减少运距等方式降低单位投资，在此不举例熬述。

3.3.2 合理选择导线，减少能耗

在导线电气、机械性能相同的情况下，选择能耗小的铝包钢芯铝绞线，可使得电晕损耗和电阻损耗比常规钢芯铝绞线各减少5%，但由于铝包钢芯铝绞线单价略高于常规钢芯铝绞线，使得建设期单位投资增加约4万/km。得出全寿命周期计算结果，详见表3。

表3与表2相比，建设期单位投资增加4万元/km，在将建设期投资折算到运行维护期后，年费用增加了35.8万元；电能损耗减少了5%，电能损耗年费用减少49万元，回收残值略有增加，增加0.6万元，最终年费用共减少13万元，全寿命周期总费（折算到建设期初）用共减少158万元。

3.3.3 提高设计水平，减少线路运行维护费用

线路运行维护费用是随着线路的使用年限逐年增加的，正常情况下，1.2万元/km·年的运行费用比较合适。从全国来看，由于地形，线路走廊等不同，主要有1.4万元/km、1.6万元/km、1.8万元/km。从设计对运行的影响程度来看，运行维护费用可分为固定成本（设计不可影响）、可变成本（设计可通过优化来影响）、大修费用和技改费用（设计可通过优化进行控制）4部分。其中可变成本占整个运行维护费用的9%～30%。

运行维护固定费用包括：运行维护工人的工资；办公场地及工器具购置费用；按规程要求工器具定期进行的电气试验及机械试验费用等；按运行规程要求定期进行的日常巡视检查费用。

材料费、施工检修费用、运输费等是设计优化可以影响的，大修费及技改费用等是可以通过设计优化来进行控制的，均为设计可控部分费用。

因此，通过优化设计，对可变部分的运行维护费用减少5%。在其他指标不发生变化时，给出全寿命周期计算结果，详见表4。

表4与表3相比，通过优化设计，在运行维护年费用减少10万元的同时，大修周期延长，每10年大修一次即可满足要求。虽然大修的年限延长了，但相应的年费用也增加3万元，因此，综合来说全寿命周期总费用 （折算到建设期初）减少89万元。

需要说明的是，通过优化设计可以降低投产后的运行维护费用，但具体降低多少，要根据实际工程实测数值得出结论，根据以往工程经验，通过优化设计，使得年运行维护费用降低5%还是可以做到的。

表4 可变部分运行维护费用减少5%全寿命周期计算结果

综上所述，本文通过优化设计方案变化费用指标，使得全寿命周期总费用减少659万元，与原始指标对应的全寿命周期总费用相比减少1.4%。

4 结论

在全寿命周期成本管理理论的基础上，通过优化设计变化费用指标，如投资成本、电能损耗、运行维护费、大修理费等使得全寿命周期总费用减少659万元，减少1.4%。虽然建设期投资增加178万元（计算到建设期初），但并不影响全寿命周期总费用的减少。这个结论也给我们一个启示，在项目建设期将资金打足，将为项目后续投产大大节约运行维护成本。计算的结论与全寿命周期成本管理理论相辅相成，在项目寿命期内，运用最少的投资获得了最大的回报。

理论的正确性毋庸置疑，但只有理论与实际相结合，运用到实际工程中去，解决现实问题，该理论的作用才能得到发挥。论文给出的直观的计算方法就是理论与实际相结合的桥梁，此种计算方法具有普遍性，是可以在常规工程中推广应用的。另外，此种方法还可以作为单一费用指标进行方案比选的重要途径，例如路径优化、导线选型、杆塔优化、基础配置等。结合庆云变—鸡西变500 kV送电线路工程实例计算结果，我们更应该重新审视全寿命周期成本管理在送电线路工程中的重要性。