变电站运营期成本分析

[摘要]变电站运营成本是变电站全生命周期成本控制的重要环节,本文首先将全生命周期成本划分为5个阶段,然后针对运营成本,将其细分为折旧费和无形资产摊销、维护及修理费用、财务费用和中断电损失成本四部分,并列出相应的计算公式;最后根据各自的成本公式分析其中的可控因素,得出使运营成本降低的方法和措施。

[关建词] 变电站 运营期成本 全生命周期

一、引言

伴随着我国电力事业的飞速发展,与电力事业关系密切电力工程成本管理改革也在不断的深化研究中。电力工程成本从价格管理上理解,就是指为建成一项工程,预计或实际在土地市场、设备市场、技术劳务市场以及承包市场等交易活动中形成的建筑安装工程的价格和建设工程总成本。在传统的电力工程成本研究中,一般只着重考虑建设成本,缺乏对未来运营和维护成本的重视。在当前电力建设速度快、项目投运周期短的情况下,这种模式会产生许多不良后果。从长远的观点来看,工程未来的运行和维护成本要远远大于它的建设成本,因此我们不仅要考虑建设成本而且还要考虑未来的运营和维护成本。

从全生命周期管理的角度来说,电力工程可以分为5个阶段:决策阶段、设计阶段、施工阶段、竣工阶段和运营维护阶段。虽然目前人们对全生命周期管理的认识正在逐步加深,但分析范围大都局限在初始化建设成本的计算上,而作为影响全生命周期成本的重要因素的运营期,却未被考虑到其中,这是难以准确反映全生命周期的工程成本的。另外,对于影响重大的运营期成本,人们也仅关注到维修费用,忽略了其他成本费用,而关于维修费用的详细说明分析也有欠缺。

因此,本文将针对变电站的运营期各项成本组成部分进行详细阐述,说明控制运营期的各项成本对全生命周期管理的重要性,并为变电站全生命周期成本控制提出有效建议。

二、变电站工程运营期成本构成

1. 变电站工程全生命周期成本划分

全生命周期成本控制管理是一种实现工程项目全生命周期,包括建设期、运营期和拆除期等阶段总成本最小化的方法。它综合考虑工程项目的建造成本和运营成本,在确保质量及满足使用功能的前提下,实现降低项目全生命周期成本的目标。

生命周期成本包括初始化成本和未来成本。初始化成本是在设施获得之前将要发生的成本及建设成本,也就是我国所说的工程造价,包括资本投资成本,购买和安装成本。未来成本是指从设施开始运营到设施被拆除这一期间所发生的成本,包括运行成本,维护和修理成本,剩余值(任何转售、抢救或处置成本)。①运行成本是年度成本,是去掉维护和修理成本的成本,包括在设施运行过程中的成本,在这里我们考虑设备和房屋的折旧费和土地摊销费,投资的贷款利息,中断电造成的损失成本。②维护和修理成本分为维护和修理成本,维护成本是设施维护有关的时间进度计划成本,可以是每年发生的,即可以视为年度成本,或者频率已知,本文计算过程将日常维护成本视为年度成本。修理成本是为曾预料到的支出,是为了延长建筑物的生命而不是替换它所必需的,但其时间和频率都是不可预见的。为了计算简化,我们可以将修理成本分摊到年度维护成本中。③剩余值也称残值,是一个建筑物或建筑物系统在生命周期成本研究周期末的纯价值。电力工程全生命周期成本按时间分类可分为初始化成本和未来成本。初始化成本包括设计成本和建设成本,未来成本包括运行成本,维护成本,修理成本,残值处理成本等。如图1所示:

2. 变电站工程运营成本构成分析

在未来成本中,包括了运营期的成本和最后报废时的残值及处理成本,运营期的成本占据了未来成本的大部分,因此正确的计算和分析运营期的成本是控制未来成本的关键。经大量文献整理和对变电站的实际考察,本文将运营期成本划分为四个部分:折旧费和无形资产摊销、维护及修理费用、财务费用和中断电损失成本。

(1)折旧费及无形资产摊销

折旧费包括了变电站主要设备和线路的折旧费,无形资产摊销主要指土地的摊销费:

变电站主要设备折旧费和土地摊销费用,计算见公式1:

(1)

其中: 为变电站设备的投资额; 为残值率; n为使用年限;线路折旧费,见公式2: (2)

其中: 为单位长度线路的投资单价;

为变电站i到负荷点j之间的线路长度;

为线路投资的年折旧系数,计算见公式3:

(3)

其中: 为贴现率;

为线路的使用年限;

J为由变电站i供电的负荷节点集合

(2)维护及修理费用

维护及修理费用包括了变电站的年度维护费用和线路的维护费用,计算见公式4:

(4)

其中: 为变电站设备的投资额;

为投资收益率;

P为年维护费率;

N为评估年限(即寿命周期)

为线路网损折算系数;

从变电站i到负荷点j的线路连通或断开的标志, =0为断开, =1为连通;

为第j点的负荷(有功功率);

为变电站i到负荷点j之间的线路长度;

(3)财务费用

财务费用主要指在投资期贷款费用的利息成本,计算见公式5

(5)

为变电站设备的投资额;

为贷款利率;

(4)中断电成本费用

高新技术发展,将出现更多对电压敏感工业。目前,用户对中断供电的抱怨还在逐年增加。供电中断使电力企业减少供电量和售电收入,对用户造成一定的经济损失。因此,在电力系统规划和运行中,电力企业把变电站故障(事故)引起中断供电损失作为自己的成本是符合实际的,能较好地与供电可靠性联系起来,尽管相关用户停电损失还不用补偿。年中断供电损失成本可用公式6进行估算。

(6)

其中: 为j设备年平均故障率;

为j设备年故障中断供电时间;

为j设备故障中断供电功率;

为j设备故障平均修复成本;

为设备平均修复时间;

a,b分别为相关用户平均中断供电功率和电量的价值,它随用户的性质、用户所在地区的不同而变化。

三、变电站运营期成本控制因素

变电站运营期的成本构成分为变电站主要设备和线路的折旧费、土地的摊销费、变电站的年度维护费用和线路的维护费用,投资期贷款费用的利息成本,故障引起中断供电损失成本等四个部分。由于投资期贷款费用的利息成本与当期的利率相关,而利率是国家宏观调控的,不是我们所能控制的,因此这一个因素不在我们的可控范围内。其他三个部分的费用与设备的使用年限、年平均故障率、设备平均修复时间等因素有很大关系,只要我们控制好这三个因素就能控制好变电站的运营成本,并使总成本降低。

1. 做好设计期设计以降低运营期成本。一旦设计阶段成本失控,就必将给施工和后期运营阶段的成本控制带来很大的负面影响。设计费往往只相当于变电站建设工程总成本的3%以下,但正是这少于3 %的费用却对工程成本的影响度占到75 %以上。由此可见,设计质量对整个工程建设的效益是至关重要的,设计阶段的成本控制对提高设计质量,促进施工质量的提高,降低运营费用,从而降低工程成本也是大有益处的。设计阶段控制成本是必须而又行之有效的。由于设计阶段建设项目还没有开始施工,调整和改动都比较容易,而施工阶段改起来就麻烦多了。以往受计划经济的影响,业主普遍忽视工程建设项目设计阶段的成本控制,而把控制工程成本的主要精力放在施工阶段,即审核施工图预算、合理结算工程价款。要有效地控制工程成本,就要坚决地把控制重点转到设计这个关键阶段上来,在设计阶段就规划好工程项目整个生命周期的成本费用,以项目全生命周期成本最低为目标,而不再是单纯追求施工期的成本最低。

2. 采用可靠性高的接线方式和设备以降低后期的运营成本。变电站运营期的成本和线路接线以及隔离开关和断路器等装置的数量有关,如果在接线时采用灵活,可靠性高的紧凑型接线,这样就能降低后期的运营成本。主接线方式的确定主要由变电站在电力系统的功能、地位、容量、电压等级等因素所决定,其中包含了可靠性要求。主接线方式和主要设备选择不同,其寿命周期成本有较大差别。从过去常规变电站来看,双母线似乎比单母线有更好的可用率。但是通过可靠性分析,不难看出:如果改进变电站相关单元可靠性,双母线对可用率的提高就不再明显了,而单母线分段经济性有着明显优越性。

3.做好运营期间设备运行维护费用的控制。在初期建设的时候,选择质量好的设备,将来的维护费率低的话,就能降低整个变电站的运行维护费用,如果在建设时期,只考虑建设期的单一成本,购买了可靠性差的设备,虽然降低了建设期的投入,但是很可能由于设备的可靠性差,从而造成以后的运行过程中故障次数的增加,从而增加了运行维护费率,而运行期占据了全生命周期成本的大部分时间,运行期的费用高就会导致整个全生命周期成本的大幅度增加,因此在建设期把握住设备的质量,购买可靠性高的设备是降低运行费用的关键。

4. 降低运营期变电站的设备年平均故障率。在运营期的成本费用中,有很大一部分和中断电的损失成本有关,如果能提高线路的可靠性,降低设备年平均故障率、设备年故障中断供电时间、设备故障平均修复成本,这样就能够降低中断电的损失成本,从而降低运营期的成本。而要提高线路和设备的可靠性,也是在设计阶段和选择设备阶段的关键,由此可见,施工前的设计阶段是影响到施工及运营期的重要阶段

总之,运营期的折旧费用和日常的维护费用中,很大一部分和隔离开关以及断路器有段,隔离开关在户外式变电站的布置中占据很大空间,其维修工作和成本约占整个变电站25%。误操作隔离开关引起变电站乃至系统故障时有发生。因此,近年来对能否省掉或部分省掉隔离开关的结线方案和新技术的研究引起了广泛重视。KEMA公司等单位对基本户外式变电站进行了研究,研究结果显示:对于无隔离开关、双断路器、双母线的变电站,全生命周期成本只为常规变电站85%,占地面积可减少30%,省掉隔离开关对变电站可靠性仅有很轻微的影响[7]。研究认为:今后变电站主结线方案要用单母线断路器分段、新型的一个半断路器接线或多角型布置。曾庆禹认为[7]:现代型变电站,由于减少变电站的元件,简化结构、布置紧凑,与常规变电站相比,其可靠性将更高;由于计划强迫停运率比较小,其可用率将更高,操作和监视更容易;采用上述简化和其他一些简化技术措施,对户外空气绝缘变电站来说,一次投资成本可降低大约20%,而减少了相应的隔离开关和断路器等设备,也可以减少后期的运营费用。对户外常规变电站,断路器的维修约占整个变电站维修费50%,隔离开关约占25%,其他维修,包括母线、绝缘子等维修费约25%。改善维修、提高设备可用率有2方面:一方面是开发少维护或免维修设备;另一方面是将设备定时维修转到基于状态预测维修和以可靠性为中心的维修。今后变电站维修将采用先进的传感器连续监视设备状态,诊断设备可能引发的故障,并按设备状态确定维修必要性,提高变电站可用率和可靠性。

四、结论

1. 运营期的成本是变电站全生命周期成本的重要组成部分

变电站运营期的成本主要由4部分构成,分别是设备和线路的折旧费以及无形资产摊销,日常维护及修理费用,财务费用和中断电损失成本。

2. 控制好运营期的成本是降低变电站全生命周期成本的关键。控制好运营期的成本,主要需要控制好以下三个因素:变电站主要设备和线路的折旧费、土地的摊销费、变电站的年度维护费用和线路的维护费用。

参考文献:

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[7]曾庆禹. 变电站的寿命周期成本与新技术发展分析[J].中国电力,2000,33(12):35-38