苑經緯，王 勇，張 哲，羅西云，趙 鼎

(1.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006；2.國網沈陽供電公司，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)展和資產規(guī)模增加，資產密集型能源公司不斷將新的想法、技術和管理工具引入資產管理。全壽命周期管理是目前國際和國內各行業(yè)，尤其是裝備制造、電網等資產密集型企業(yè)普遍使用的一種先進的資產管理理念。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，并貫穿資產管理的全過程?，F階段，運行成本分析以估算為主，導致單體設備LCC分析缺乏實際運行成本的量化數據支撐，分析結果運用價值不高。收集單體設備的成本是開展LCC評估的難點和深化LCC管理的一項重要任務，有助于進一步優(yōu)化設備運維檢修策略，提高設備在運維檢修階段的精益化管理水平。

1 LCC方法應用現狀

LCC管理以設備壽命為研究對象，以LCC為評價設備管理的重要經濟指標，尋求LCC優(yōu)化[1-2]。LCC方法基于資產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、設計、建造、運營和維護的成本。LCC方法在電網設備應用中已有一定的基礎，包括對變電站改造的經濟評估、對電網絕緣方案的選擇、變電站設備的選擇等。應用范圍和內容主要包括4部分：①設備的選型、采購；②設備維修策略；③設備升級改造；④設備壽命的評估和延長。

a.國外現狀

LCC方法已經在美國、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營的管理體系，滲透到火電、水電、核電以及新能源的建設項目，輸變電設備的運行分析與維修管理等領域中。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.國內現狀

目前，LCC方法在電力系統(tǒng)中的研究主要集中在單體設備評估以及運行維護應用。LCC方法注重于設備在資產全壽命周期內的全面管理，將資產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。在此基礎上，對設備的可靠性、經濟性以及LCC方法與維修策略進行探討研究[3-4]。

2 LCC方法應用意義

2.1 未應用LCC方法的劣勢

隨著國家經濟和電力新技術快速發(fā)展，一些舊變電站面臨著產能不足、設備老化和技術落后等問題，無法滿足該地區(qū)的電力需求，迫切需要更新和改造。變電設備的改造直接關系到變電站供電可靠性和經濟性評價，因此對這些舊設備尤其是異常老化或內部失效的設備進行更新改造是電力企業(yè)關注的重點。然而在我國普遍存在資金短缺、能耗設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備和維修改造一套大損耗、一次性投資小的設備的兩難選擇[5]。無法實現設備更新改造費用的量化，難以進行有效經濟性評價。

2.2 LCC方法應用的必要性

a.現場設備精益化管理的需要

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

b.設備質量管理提升的要求

新一輪電改要求電力企業(yè)在加快電網建設的同時，對物資設備采購質量提出了更高的要求，支撐全息招標深化應用，結合設備實物ID多碼貫通數據清理成果,擴大設備LCC分析范圍，提升設備LCC分析精準度，開展物資分類與供應商的設備成本分析。針對配電網物資采購，繼續(xù)推進基于LCC方法的招標采購應用。

c.輸配電電價改革及有效資產核定的要求

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

3 LCC方法實踐應用

3.1 LCC方法應用概述

近年來，電力企業(yè)越來越重視電力設備資產的投入產出效益和增值能力，引入LCC方法對電力資產進行管理，實現“強電網、優(yōu)資產”的發(fā)展目標。按照《電力資產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、設備選型和布置方案選擇，落實風險控制措施[6]。

某變電站于1937年投運，運行時間長，220 kV設備及結構支架老舊設備非常多，其中運行超過25年的隔離開關和電流互感器老舊嚴重，問題較多。220 kV隔離開關經常出現發(fā)熱、操作卡澀等問題；220 kV電流互感器二次繞組數量不能滿足保護要求。該變電站改造工程對老舊情況嚴重的設備進行更換，包括更換220 kV隔離開關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)化等技術方法，將風險管理、成本管理貫穿規(guī)劃計劃、采購建設、運維檢修和退役處置各環(huán)節(jié)，實現安全、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，綜合考慮資產管理各環(huán)節(jié)工作，以資產整體利益為出發(fā)點，尋求資產全壽命周期的最佳方案；流程全是指從計劃、立項、設計到報廢的資產全壽命周期，通過各個階段實現整體的最優(yōu)化；費用全是指從計劃設計到廢爐的全壽命周期產生的費用[7]。

3.2 變電設備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依據電網技改工程預算定額編制。CI等于設備購置費+建筑安裝工程費+其他費用。設備購置費為設備實際購價、運費、投標采購過程中發(fā)生的相關費用的合計；建筑安裝工程費為施工、安裝與項目相關的基礎設施、工藝系統(tǒng)、附屬系統(tǒng)，使其具備生產功能花費的費用；其他費用為完成建設工程所需的不屬于設備購置費、建筑安裝工程費的費用。

b.運維成本

運維成本CO主要采用資產原值占比分攤法進行計算，按照變電運維專業(yè)近5年內的所有自營成本(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據推演法相結合的方式進行計算，按照變電檢修專業(yè)近5年內的設備綜合檢修、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，計算相應設備檢修和故障處置成本的平均值。CM等于計算周期內維修費用的總和。主要包括設備檢修相應的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等于設備拆除成本-設備處置收入。設備拆除成本為電網拆除工程預算定額估算；設備處置收入為同類設備最近的銷售單價。

3.3 LCC方法比選

按照LCC計算方法說明，組織各方專家根據變電站現場實際情況，優(yōu)選出不同設備型號的設備組合方案。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 實踐應用評價

a.安全運行評價

某變電站大力營造安全生產氛圍，提高人員安全生產意識。重點抓好生產現場安全生產工作責任制的貫徹落實，強化安全防范措施，結合現場實際制定設備運行、消防治安保衛(wèi)、有毒有害氣體防范方面的應急預案。定期組織運行人員進行設備隱患排查，每天進行設備紅外線測溫、標準化巡視及設備維護工作，做到問題早發(fā)現、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式安全大檢查，確保安全生產正常運行，營造人人講安全、人人求安全、人人知安全的氛圍。根據《變電站管理制度》要求，規(guī)定電氣設備的運行巡視、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，生產運行穩(wěn)定，安全形勢良好，未發(fā)生因設備及運行問題導致的停電事故。運行多年已嚴重老化的電流互感器、隔離開關更換后，新設備運行狀況正常良好。投運后220 kV隔離開關絕緣爬電比距和爬電系數、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.社會經濟效益評價

某變電站進行過多次局部改造，設備運行狀況參差不齊，構架新舊不一，接線方式極為復雜。此次大規(guī)模改造是在邊生產、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、安全風險高、跨度時間長。在無任何經驗可以借鑒的情況下，安全有序、高質量、高標準地完成了此次更新改造重要任務，圓滿實現了“零違章施工”、“零缺陷移交”、“零故障投運”、“工程質量創(chuàng)國網優(yōu)質”的安全和質量目標。該變電站改造意義重大，通過對變電站老舊設備進行更換，以全面滿足廣大用電客戶負荷日益增長為要求，更好地服務地方經濟建設，為用電客戶提供安全、可靠的供電質量。為經濟發(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)等嚴格按照設計集中在限定范圍內，嚴禁亂劃范圍，盡量減少對植被的影響。

在設計中按照因地制宜的原則，配合綠化工程建設，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，而且可以起到調溫、吸塵和降噪等作用。

d.設備退役再利用評價

某變電站從安全、效能、周期成本等對設備進行全面分析。39組隔離開關運行均達到了25年使用壽命，4組隔離開關運行達到22年接近設計壽命，經常出現設備操作不靈活、卡滯，影響隔離開關正常操作，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，已經無法再利用。該變電站退役的隔離開關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部門的主持和領導下，在大量的現場調研、收集資料的準備工作及組織實施工作的基礎上，通過對大量數據定量分析，本著“客觀、公正、科學、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。盡可能全面總結改造過程的成功經驗和失誤教訓，對成功經驗進行提煉，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和借鑒。

5 LCC方法推廣應用前景

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)計相關參量的數據進行深入分析，是LCC管理研究的關鍵；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學模型還可以對一些隨機因素進一步研究；最后，本文僅對單臺設備的LCC方法進行研究，而結合變電站的布局分析并優(yōu)化變電站整體設備的LCC方法是在未來的研究中需要解決的問題。

6 結語

隨著研究深入和應用推廣，LCC管理將全面提升精益管理和科學決策，實現企業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略目標。推行LCC方法和提高生產經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)生產經營所必需的。如何找到適合自己的道路，將LCC方法與企業(yè)生產經營進行有效結合，有助于企業(yè)生產經營管理水平的提高。