全寿命周期成本设计分析及其在思居110kv变电站的应用

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1、全寿命周期成本设计分析及其在思居llOkV变电站的应用【摘要】文章采用现值法从成本比例、费用-效益、成本阶段分布三个方面简述了变电站的全寿命周期设计，并就其在思居llOkV变电站设计中的应用进行了分析，论述了全寿命周期成本设计的优势。关键词】全寿命周期；llOkV变电站；成本分析;设备选1.引言全寿命周期成本（LifeCycleCost，简称LCC）最早起源是瑞典的铁路系统。瑞典电力公司在20世纪80年代结合可靠性研究，在基建工程包括发电厂、输变电工程、变电站及单个设备如断路器等实施LCC管理。美国

2、电科院近年来也将LCC应用于核电站、大型变压器、低压输电系统。而加拿大，则将LCC理念与绿色能源、可持续发展结合起来。另外应客户要求，部分制造厂（比如西门子、ABB）也开始在产品的设计阶段考虑LCC，用以适应客户的管理要求。我国部分部队于1988年为了部队装备的可靠性和易维护性引入全寿命周期成本管理理念。从90年代末开始，我国逐步在项目建设中实施全寿命周期成本管理。国内电力行业在21世纪初开始探索尝试LCC的应用，并越来越得到重视。2008年，国家电网公司提出在整个公司系统全面推进实施资产全寿命管理

3、，从根本上改变传统电网资产管理方式。在电网建设和管理中，应用LCC方法进行量化分析、多方案对比、论证及选择和优化，实现LCC最低化及可持续发展。变电工程项目全寿命周期是在国网公司变电工程的“三通一标”和“两型一化”基础上大力提高变电工程技术水平为目的的一项设计新理念。变电工程由于有其固有特征，其LCC计算模型可简化为：LCOCI+CO+CM+CF+CD式中：LCC即全寿命周期成本(lifecyclecost)；CI为投入成本，包括采购成本及建设成本(investmentcosts);CO为运行成本(

4、operationcosts);CM为维护成本(maintenancecosts);CF为故障成本，亦称惩罚成本(outageorfailurecosts)。CD为废弃成本(disposalcosts)。图1所示为变电站LCC分解变电站工程LCC计算可采用现值法、终值法、等额年金法等进行成本比较，本文采用现值法进行分析。1变电站LCC分解1.变电站全寿命周期设计分析2.1成本比例分析根据llOkV变电站概算书的统计分析，可以得到AIS变电站建筑工程成本约占变电站建设成本的14%、设备购置成本约占建设

5、成本的54%、安装工程成本约占建设成本的11%、其它部分成本约占建设成本的21%。GIS变电站相对于AIS型变电站而言，在设备购置成本上高出约16%，其主要原是GIS成套配电装置成本较高，提高了设备购置的成本，同时安装起来较为复杂，提高了安装成本。如果将建设成本细分为土建部分成本、电气一次成本、电气二次成本和其它部分成本。如图2所示为变电工程项目分解结构图。户外型变电站土建部分成本约占变电站建设成本的22%、电气一次成本约占建设成本的48%.电气二次成本约占建设成本的9%、其它部分成本约占建设成本的

6、21%。2变电工程项目分解结构2.2费用-效益分析1）变电站LCC与可靠性可靠性作为电力设备最重要的性能指标之一，不仅对设备固有能力的发挥产生很大的影响，同时也决定着设备的寿命周期费用。如何确定可靠性指标，既要满足作既定目标的要求，又要使电力设备的寿命周期费用最低（或者达到最佳的满意程度）。3给出LCC与可靠性的关系曲线。变电站LCC管理的目标应是在满足可用率、可靠性要求下，使变电站周期成本最小。通过全寿命周期成本的研究发现，影响寿命周期的因素较多，如电力设备自身性能的高低，科学技术的发展等等。分析

7、基于价值链的全寿命周期成本分解结构中随可靠性变化的主要费用元素如表1所示。根据表1分析发现，在提高系统可靠性方案中，通过重置设备势必增加研究开发测试评价成本和采购成本，但由于提高了系统可靠性，后期的运行检修费用大大降低。在采取现有设备方案中，由于系统的可靠性没有变化，但其后期运行费用将大大增加，同时也增加了相应的系统风险性。3可靠性与LCC的关系示意表1可靠性改进方案对全寿命周期的影响全寿命周期成本采用现有设备组合优化技术重置设备提高系统的可靠性研究开发测试与评价费用无影响有影响购买费用无影响有影响

8、安装调试费用无影响有影响运行费用有影响有影响检修维护费用有影响有影响报废回收费用无影响有影响2）变电站费用-效益关系式费用-效益分析可用于评价变电站不同主结线结构，冗余要求，户内/户外装置，开关设备的选型，维护和修理，保护、控制和运行等各种因素。它的显著特点是把变电站整个寿命周期内的成本与变电站性能、用户和系统对变电站的要求统一进行权衡。设备的可靠性是指在规定条件下和规定时间内，完成规定功能的能力。可靠性常用可用系数AF、失效率入或平均故障间隔时间MTBF等来度量。若