基于全壽命周期成本的配電網(wǎng)輸電線路設(shè)計(jì)

袁夢(mèng)瑤++于景瀟++孫國(guó)凱

摘要：在經(jīng)濟(jì)關(guān)系和技術(shù)處理中，輸電工程相關(guān)設(shè)計(jì)的影響至關(guān)重要，對(duì)計(jì)算工程的全周期成本也起著舉足輕重的作用。依據(jù)全壽命周期的基本理論，提出輸電線路全壽命成本整體經(jīng)濟(jì)分析和分級(jí)反饋的設(shè)計(jì)模型，通過(guò)設(shè)計(jì)輸電路徑的實(shí)例，驗(yàn)證全壽命周期成本管理在配電網(wǎng)輸電線路設(shè)計(jì)方面的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：輸電線路；全周期壽命；可靠性；成本

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）09-0042-03

近年來(lái)，在我國(guó)大力提倡可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展觀、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)下，全壽命周期理念對(duì)輸電建設(shè)的影響越來(lái)越大。由于輸電線路受各類氣象條件的直接和間接作用，因此線路所經(jīng)路徑要求有足夠的塔基寬度和凈空走廊。然而，受土地利用、自然環(huán)境和城市建筑等復(fù)雜條件的限制，輸電線路的規(guī)劃和設(shè)計(jì)不僅復(fù)雜，也增加了電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期費(fèi)用估算的難度。因此，估算電網(wǎng)建設(shè)工程的合理投資額，實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化具有重大意義。

1 全壽命周期概念

全壽命周期成本管理是這樣的一種管理方法——為達(dá)到合理分配成本花費(fèi)與更高經(jīng)濟(jì)利益的目的，在設(shè)備預(yù)期的壽命周期內(nèi)，綜合考慮各個(gè)環(huán)節(jié)，最終使全壽命周期成本最小。LCC是由資產(chǎn)設(shè)備一生所消耗的一切資源量化為貨幣值后累加而得，明確地指出了為擁有一個(gè)設(shè)備一生的成本費(fèi)用，是一個(gè)極其重要的經(jīng)濟(jì)性參數(shù)量[1]。電網(wǎng)全壽命成本的表達(dá)式為：

LCC=IC+OC+MC+FC+DC （1）

式中，LCC為L(zhǎng)ife Cycle Cost，即全壽命周期成本；IC為Investment Costs，即電網(wǎng)一次投入成本，分為試運(yùn)行之前的成本投入和運(yùn)行期間的更換設(shè)備時(shí)成本投入；OC為Operation Costs，即電網(wǎng)運(yùn)行成本，指在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的保養(yǎng)費(fèi)及人工費(fèi)等費(fèi)用的總和；FC為Failure Costs，即電網(wǎng)故障引起的供電損失成本，指的是在運(yùn)行過(guò)程中臨時(shí)停電或故障致使的缺電而引起的損失成本；DC為Discard Costs，即設(shè)備報(bào)廢成本[2]，存在于壽命周期結(jié)束后，視具體情況而分為正值和負(fù)值。其年值可表示為：

Ca=Lcc （2）

式中，TL為電網(wǎng)項(xiàng)目的全壽命期限，其現(xiàn)金流向示意如圖1所示。

2 輸電線路全壽命成本的設(shè)計(jì)理論方法

全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)方法，其本質(zhì)是在系統(tǒng)規(guī)劃給定的決策信息條件下，在滿足輸電線路各部件及整體技術(shù)性要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)一般性的設(shè)計(jì)，對(duì)輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本進(jìn)行有效地預(yù)測(cè)，從而根據(jù)全壽命成本的比較對(duì)輸電線路的原有設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的反饋以改善其設(shè)計(jì)，使之符合輸電線路建設(shè)的全壽命理念要求。

基于LCC的預(yù)算有很大優(yōu)勢(shì)。首先，LCC除了考慮設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備更新改造等費(fèi)用外，還考慮事故停電損失費(fèi)用及停電造成社會(huì)和環(huán)境影響的間接損失費(fèi)用[5]，會(huì)更加客觀，比傳統(tǒng)以工程的直接投資費(fèi)用最小為目標(biāo)的方案評(píng)價(jià)更科學(xué)。此外，LCC包含了規(guī)劃方案質(zhì)量及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，使投資決策方案更為科學(xué)合理，社會(huì)效益更大。其次，輸電線路的設(shè)計(jì)是基于LCC分層次設(shè)計(jì)，各個(gè)層次均需全壽命成本的循環(huán)比較來(lái)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的選擇，設(shè)計(jì)和全壽命成本的預(yù)測(cè)是共同進(jìn)行的。即各個(gè)層次的輸電線路設(shè)計(jì)及全壽命成本預(yù)測(cè)均是在部分確定的已知條件下，由常規(guī)性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行輸電線路后續(xù)本體的設(shè)計(jì)假定，從而確定模糊的假設(shè)條件，如后續(xù)設(shè)計(jì)部件大約的型號(hào)、數(shù)量等參數(shù)，以此進(jìn)行各個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的全壽命成本預(yù)測(cè)，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇提供全局性的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

3 基于輸電線路全壽命周期的實(shí)例分析

采用基于全壽命周期成本的電網(wǎng)規(guī)劃方法，對(duì)蒙東地區(qū)2015年66 kV農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃。該地區(qū)66 kV電網(wǎng)有66 kV線路27條，線路長(zhǎng)度593.69 km。其中LGJ-70、LGJ-120、LGJ-150型懸垂線路466.39 km，LGJ-50、LGJ-70型陶瓷橫擔(dān)線路127.28 km。66 kV線路26.02%為瓷橫擔(dān)線路，建設(shè)年限早，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、線經(jīng)細(xì)。這些線路經(jīng)30多a風(fēng)吹日曬，已達(dá)運(yùn)行極限。66 kV變電所布點(diǎn)稀，造成10 kV供電半徑大，線損高，事故停電頻繁，原來(lái)的供電設(shè)備以滿足不了現(xiàn)有的用電水平。預(yù)計(jì)2015年該地區(qū)總用電量9.2億kW·h。

規(guī)劃中對(duì)于66kV線路按線型LGJ-240和LGJ-150考慮，該線型的壽命為30 a，全線采用鐵塔架線，投資為49萬(wàn)元/km，組合投資成本率5%，設(shè)備可靠性參數(shù)取自該地區(qū)設(shè)備統(tǒng)計(jì)值。本文根據(jù)提出的模型，運(yùn)用算法，對(duì)蒙東某地區(qū)2015年66 kV農(nóng)網(wǎng)部分網(wǎng)架進(jìn)行規(guī)劃，得到優(yōu)化方案，取其中LCC最小的方案作為最優(yōu)規(guī)劃方案1，該方案架線總長(zhǎng)398.8 km，LCC計(jì)算結(jié)果規(guī)劃方案二的全壽命周期成本大于方案一。為了對(duì)比分析，本文利用常規(guī)方法（不考慮LCC）得到優(yōu)化規(guī)劃方案2，其架線總長(zhǎng)為383.3 km。本文也對(duì)方案2進(jìn)行LCC計(jì)算，結(jié)果列在表1中。

選取其中部分規(guī)劃方案說(shuō)明分析，圖3為L(zhǎng)CC最小的規(guī)劃方案，圖4為常規(guī)優(yōu)化的方案，其中虛線部分為新架設(shè)的線路。

從圖4和圖3可以看出，兩個(gè)方案的差異主要在節(jié)點(diǎn)9-10、8-10、4-8、6-12、2-6的架線方式上。其中節(jié)點(diǎn)6為主要電源點(diǎn)。方案1在4-8節(jié)點(diǎn)架設(shè)了多回線路，間接地增強(qiáng)了8點(diǎn)及以外的地區(qū)與電網(wǎng)的聯(lián)系，以保證接入電源的出力，在線路發(fā)生1點(diǎn)甚至5點(diǎn)故障時(shí)也能順利送出；方案1的8-9-10聯(lián)通、方案的8-9-10聯(lián)通，具有幾乎一樣的電網(wǎng)安全效果。但是9-10之間的距離遠(yuǎn)小于為8-10之間的距離，因此9-10之間架設(shè)線路花費(fèi)的投資要減少一半左右。即方案1在這里用較少的投資達(dá)到了和方案2同樣的安全效果；2點(diǎn)為較小的電源點(diǎn)，在方案2中2-6的線路，效果不夠明顯且不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，故在方案1中刪去了其中的一條。綜合考慮方案1考慮了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，使得電網(wǎng)全壽命周期成本最小，是最佳的規(guī)劃方案。

從上面的算例分析可以看出，如果沒(méi)有LCC理念作為指導(dǎo)，可能會(huì)因?yàn)橹豢紤]初始投入成本而誤認(rèn)為方案2優(yōu)于方案1，從而錯(cuò)過(guò)了更好的方案，顯然方案1具有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)全壽命周期的基本理論，將它實(shí)際應(yīng)用大農(nóng)網(wǎng)線路規(guī)劃中，根據(jù)設(shè)計(jì)模型，結(jié)合設(shè)計(jì)輸電路徑的實(shí)例，驗(yàn)證全壽命周期成本管理在配電網(wǎng)輸電線路的設(shè)計(jì)上可行性，也為供電可靠性和最大的社會(huì)效益提供理論保障，采用基于全壽命周期成本的電網(wǎng)規(guī)劃方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

摘要：在經(jīng)濟(jì)關(guān)系和技術(shù)處理中，輸電工程相關(guān)設(shè)計(jì)的影響至關(guān)重要，對(duì)計(jì)算工程的全周期成本也起著舉足輕重的作用。依據(jù)全壽命周期的基本理論，提出輸電線路全壽命成本整體經(jīng)濟(jì)分析和分級(jí)反饋的設(shè)計(jì)模型，通過(guò)設(shè)計(jì)輸電路徑的實(shí)例，驗(yàn)證全壽命周期成本管理在配電網(wǎng)輸電線路設(shè)計(jì)方面的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：輸電線路；全周期壽命；可靠性；成本

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）09-0042-03

近年來(lái)，在我國(guó)大力提倡可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展觀、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)下，全壽命周期理念對(duì)輸電建設(shè)的影響越來(lái)越大。由于輸電線路受各類氣象條件的直接和間接作用，因此線路所經(jīng)路徑要求有足夠的塔基寬度和凈空走廊。然而，受土地利用、自然環(huán)境和城市建筑等復(fù)雜條件的限制，輸電線路的規(guī)劃和設(shè)計(jì)不僅復(fù)雜，也增加了電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期費(fèi)用估算的難度。因此，估算電網(wǎng)建設(shè)工程的合理投資額，實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化具有重大意義。

1 全壽命周期概念

全壽命周期成本管理是這樣的一種管理方法——為達(dá)到合理分配成本花費(fèi)與更高經(jīng)濟(jì)利益的目的，在設(shè)備預(yù)期的壽命周期內(nèi)，綜合考慮各個(gè)環(huán)節(jié)，最終使全壽命周期成本最小。LCC是由資產(chǎn)設(shè)備一生所消耗的一切資源量化為貨幣值后累加而得，明確地指出了為擁有一個(gè)設(shè)備一生的成本費(fèi)用，是一個(gè)極其重要的經(jīng)濟(jì)性參數(shù)量[1]。電網(wǎng)全壽命成本的表達(dá)式為：

LCC=IC+OC+MC+FC+DC （1）

式中，LCC為L(zhǎng)ife Cycle Cost，即全壽命周期成本；IC為Investment Costs，即電網(wǎng)一次投入成本，分為試運(yùn)行之前的成本投入和運(yùn)行期間的更換設(shè)備時(shí)成本投入；OC為Operation Costs，即電網(wǎng)運(yùn)行成本，指在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的保養(yǎng)費(fèi)及人工費(fèi)等費(fèi)用的總和；FC為Failure Costs，即電網(wǎng)故障引起的供電損失成本，指的是在運(yùn)行過(guò)程中臨時(shí)停電或故障致使的缺電而引起的損失成本；DC為Discard Costs，即設(shè)備報(bào)廢成本[2]，存在于壽命周期結(jié)束后，視具體情況而分為正值和負(fù)值。其年值可表示為：

Ca=Lcc （2）

式中，TL為電網(wǎng)項(xiàng)目的全壽命期限，其現(xiàn)金流向示意如圖1所示。

2 輸電線路全壽命成本的設(shè)計(jì)理論方法

全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)方法，其本質(zhì)是在系統(tǒng)規(guī)劃給定的決策信息條件下，在滿足輸電線路各部件及整體技術(shù)性要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)一般性的設(shè)計(jì)，對(duì)輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本進(jìn)行有效地預(yù)測(cè)，從而根據(jù)全壽命成本的比較對(duì)輸電線路的原有設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的反饋以改善其設(shè)計(jì)，使之符合輸電線路建設(shè)的全壽命理念要求。

基于LCC的預(yù)算有很大優(yōu)勢(shì)。首先，LCC除了考慮設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備更新改造等費(fèi)用外，還考慮事故停電損失費(fèi)用及停電造成社會(huì)和環(huán)境影響的間接損失費(fèi)用[5]，會(huì)更加客觀，比傳統(tǒng)以工程的直接投資費(fèi)用最小為目標(biāo)的方案評(píng)價(jià)更科學(xué)。此外，LCC包含了規(guī)劃方案質(zhì)量及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，使投資決策方案更為科學(xué)合理，社會(huì)效益更大。其次，輸電線路的設(shè)計(jì)是基于LCC分層次設(shè)計(jì)，各個(gè)層次均需全壽命成本的循環(huán)比較來(lái)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的選擇，設(shè)計(jì)和全壽命成本的預(yù)測(cè)是共同進(jìn)行的。即各個(gè)層次的輸電線路設(shè)計(jì)及全壽命成本預(yù)測(cè)均是在部分確定的已知條件下，由常規(guī)性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行輸電線路后續(xù)本體的設(shè)計(jì)假定，從而確定模糊的假設(shè)條件，如后續(xù)設(shè)計(jì)部件大約的型號(hào)、數(shù)量等參數(shù)，以此進(jìn)行各個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的全壽命成本預(yù)測(cè)，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇提供全局性的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

3 基于輸電線路全壽命周期的實(shí)例分析

采用基于全壽命周期成本的電網(wǎng)規(guī)劃方法，對(duì)蒙東地區(qū)2015年66 kV農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃。該地區(qū)66 kV電網(wǎng)有66 kV線路27條，線路長(zhǎng)度593.69 km。其中LGJ-70、LGJ-120、LGJ-150型懸垂線路466.39 km，LGJ-50、LGJ-70型陶瓷橫擔(dān)線路127.28 km。66 kV線路26.02%為瓷橫擔(dān)線路，建設(shè)年限早，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、線經(jīng)細(xì)。這些線路經(jīng)30多a風(fēng)吹日曬，已達(dá)運(yùn)行極限。66 kV變電所布點(diǎn)稀，造成10 kV供電半徑大，線損高，事故停電頻繁，原來(lái)的供電設(shè)備以滿足不了現(xiàn)有的用電水平。預(yù)計(jì)2015年該地區(qū)總用電量9.2億kW·h。

規(guī)劃中對(duì)于66kV線路按線型LGJ-240和LGJ-150考慮，該線型的壽命為30 a，全線采用鐵塔架線，投資為49萬(wàn)元/km，組合投資成本率5%，設(shè)備可靠性參數(shù)取自該地區(qū)設(shè)備統(tǒng)計(jì)值。本文根據(jù)提出的模型，運(yùn)用算法，對(duì)蒙東某地區(qū)2015年66 kV農(nóng)網(wǎng)部分網(wǎng)架進(jìn)行規(guī)劃，得到優(yōu)化方案，取其中LCC最小的方案作為最優(yōu)規(guī)劃方案1，該方案架線總長(zhǎng)398.8 km，LCC計(jì)算結(jié)果規(guī)劃方案二的全壽命周期成本大于方案一。為了對(duì)比分析，本文利用常規(guī)方法（不考慮LCC）得到優(yōu)化規(guī)劃方案2，其架線總長(zhǎng)為383.3 km。本文也對(duì)方案2進(jìn)行LCC計(jì)算，結(jié)果列在表1中。

選取其中部分規(guī)劃方案說(shuō)明分析，圖3為L(zhǎng)CC最小的規(guī)劃方案，圖4為常規(guī)優(yōu)化的方案，其中虛線部分為新架設(shè)的線路。

從圖4和圖3可以看出，兩個(gè)方案的差異主要在節(jié)點(diǎn)9-10、8-10、4-8、6-12、2-6的架線方式上。其中節(jié)點(diǎn)6為主要電源點(diǎn)。方案1在4-8節(jié)點(diǎn)架設(shè)了多回線路，間接地增強(qiáng)了8點(diǎn)及以外的地區(qū)與電網(wǎng)的聯(lián)系，以保證接入電源的出力，在線路發(fā)生1點(diǎn)甚至5點(diǎn)故障時(shí)也能順利送出；方案1的8-9-10聯(lián)通、方案的8-9-10聯(lián)通，具有幾乎一樣的電網(wǎng)安全效果。但是9-10之間的距離遠(yuǎn)小于為8-10之間的距離，因此9-10之間架設(shè)線路花費(fèi)的投資要減少一半左右。即方案1在這里用較少的投資達(dá)到了和方案2同樣的安全效果；2點(diǎn)為較小的電源點(diǎn)，在方案2中2-6的線路，效果不夠明顯且不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，故在方案1中刪去了其中的一條。綜合考慮方案1考慮了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，使得電網(wǎng)全壽命周期成本最小，是最佳的規(guī)劃方案。

從上面的算例分析可以看出，如果沒(méi)有LCC理念作為指導(dǎo)，可能會(huì)因?yàn)橹豢紤]初始投入成本而誤認(rèn)為方案2優(yōu)于方案1，從而錯(cuò)過(guò)了更好的方案，顯然方案1具有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)全壽命周期的基本理論，將它實(shí)際應(yīng)用大農(nóng)網(wǎng)線路規(guī)劃中，根據(jù)設(shè)計(jì)模型，結(jié)合設(shè)計(jì)輸電路徑的實(shí)例，驗(yàn)證全壽命周期成本管理在配電網(wǎng)輸電線路的設(shè)計(jì)上可行性，也為供電可靠性和最大的社會(huì)效益提供理論保障，采用基于全壽命周期成本的電網(wǎng)規(guī)劃方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

摘要：在經(jīng)濟(jì)關(guān)系和技術(shù)處理中，輸電工程相關(guān)設(shè)計(jì)的影響至關(guān)重要，對(duì)計(jì)算工程的全周期成本也起著舉足輕重的作用。依據(jù)全壽命周期的基本理論，提出輸電線路全壽命成本整體經(jīng)濟(jì)分析和分級(jí)反饋的設(shè)計(jì)模型，通過(guò)設(shè)計(jì)輸電路徑的實(shí)例，驗(yàn)證全壽命周期成本管理在配電網(wǎng)輸電線路設(shè)計(jì)方面的現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：輸電線路；全周期壽命；可靠性；成本

中圖分類號(hào)：TM73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-1161（2014）09-0042-03

近年來(lái)，在我國(guó)大力提倡可持續(xù)發(fā)展、科學(xué)發(fā)展觀、發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)的形勢(shì)下，全壽命周期理念對(duì)輸電建設(shè)的影響越來(lái)越大。由于輸電線路受各類氣象條件的直接和間接作用，因此線路所經(jīng)路徑要求有足夠的塔基寬度和凈空走廊。然而，受土地利用、自然環(huán)境和城市建筑等復(fù)雜條件的限制，輸電線路的規(guī)劃和設(shè)計(jì)不僅復(fù)雜，也增加了電網(wǎng)建設(shè)項(xiàng)目全壽命周期費(fèi)用估算的難度。因此，估算電網(wǎng)建設(shè)工程的合理投資額，實(shí)現(xiàn)成本最優(yōu)化、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益最大化具有重大意義。

1 全壽命周期概念

全壽命周期成本管理是這樣的一種管理方法——為達(dá)到合理分配成本花費(fèi)與更高經(jīng)濟(jì)利益的目的，在設(shè)備預(yù)期的壽命周期內(nèi)，綜合考慮各個(gè)環(huán)節(jié)，最終使全壽命周期成本最小。LCC是由資產(chǎn)設(shè)備一生所消耗的一切資源量化為貨幣值后累加而得，明確地指出了為擁有一個(gè)設(shè)備一生的成本費(fèi)用，是一個(gè)極其重要的經(jīng)濟(jì)性參數(shù)量[1]。電網(wǎng)全壽命成本的表達(dá)式為：

LCC=IC+OC+MC+FC+DC （1）

式中，LCC為L(zhǎng)ife Cycle Cost，即全壽命周期成本；IC為Investment Costs，即電網(wǎng)一次投入成本，分為試運(yùn)行之前的成本投入和運(yùn)行期間的更換設(shè)備時(shí)成本投入；OC為Operation Costs，即電網(wǎng)運(yùn)行成本，指在電網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中的保養(yǎng)費(fèi)及人工費(fèi)等費(fèi)用的總和；FC為Failure Costs，即電網(wǎng)故障引起的供電損失成本，指的是在運(yùn)行過(guò)程中臨時(shí)停電或故障致使的缺電而引起的損失成本；DC為Discard Costs，即設(shè)備報(bào)廢成本[2]，存在于壽命周期結(jié)束后，視具體情況而分為正值和負(fù)值。其年值可表示為：

Ca=Lcc （2）

式中，TL為電網(wǎng)項(xiàng)目的全壽命期限，其現(xiàn)金流向示意如圖1所示。

2 輸電線路全壽命成本的設(shè)計(jì)理論方法

全壽命成本的輸電線路設(shè)計(jì)方法，其本質(zhì)是在系統(tǒng)規(guī)劃給定的決策信息條件下，在滿足輸電線路各部件及整體技術(shù)性要求的基礎(chǔ)上，通過(guò)一般性的設(shè)計(jì)，對(duì)輸電線路全壽命周期內(nèi)的所有成本進(jìn)行有效地預(yù)測(cè)，從而根據(jù)全壽命成本的比較對(duì)輸電線路的原有設(shè)計(jì)進(jìn)行必要的反饋以改善其設(shè)計(jì)，使之符合輸電線路建設(shè)的全壽命理念要求。

基于LCC的預(yù)算有很大優(yōu)勢(shì)。首先，LCC除了考慮設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)、設(shè)備更新改造等費(fèi)用外，還考慮事故停電損失費(fèi)用及停電造成社會(huì)和環(huán)境影響的間接損失費(fèi)用[5]，會(huì)更加客觀，比傳統(tǒng)以工程的直接投資費(fèi)用最小為目標(biāo)的方案評(píng)價(jià)更科學(xué)。此外，LCC包含了規(guī)劃方案質(zhì)量及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，使投資決策方案更為科學(xué)合理，社會(huì)效益更大。其次，輸電線路的設(shè)計(jì)是基于LCC分層次設(shè)計(jì)，各個(gè)層次均需全壽命成本的循環(huán)比較來(lái)進(jìn)行具體設(shè)計(jì)的選擇，設(shè)計(jì)和全壽命成本的預(yù)測(cè)是共同進(jìn)行的。即各個(gè)層次的輸電線路設(shè)計(jì)及全壽命成本預(yù)測(cè)均是在部分確定的已知條件下，由常規(guī)性設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)行輸電線路后續(xù)本體的設(shè)計(jì)假定，從而確定模糊的假設(shè)條件，如后續(xù)設(shè)計(jì)部件大約的型號(hào)、數(shù)量等參數(shù)，以此進(jìn)行各個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的全壽命成本預(yù)測(cè)，從而對(duì)設(shè)計(jì)方案的選擇提供全局性的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。

3 基于輸電線路全壽命周期的實(shí)例分析

采用基于全壽命周期成本的電網(wǎng)規(guī)劃方法，對(duì)蒙東地區(qū)2015年66 kV農(nóng)網(wǎng)網(wǎng)架進(jìn)行優(yōu)化規(guī)劃。該地區(qū)66 kV電網(wǎng)有66 kV線路27條，線路長(zhǎng)度593.69 km。其中LGJ-70、LGJ-120、LGJ-150型懸垂線路466.39 km，LGJ-50、LGJ-70型陶瓷橫擔(dān)線路127.28 km。66 kV線路26.02%為瓷橫擔(dān)線路，建設(shè)年限早，設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)低、線經(jīng)細(xì)。這些線路經(jīng)30多a風(fēng)吹日曬，已達(dá)運(yùn)行極限。66 kV變電所布點(diǎn)稀，造成10 kV供電半徑大，線損高，事故停電頻繁，原來(lái)的供電設(shè)備以滿足不了現(xiàn)有的用電水平。預(yù)計(jì)2015年該地區(qū)總用電量9.2億kW·h。

規(guī)劃中對(duì)于66kV線路按線型LGJ-240和LGJ-150考慮，該線型的壽命為30 a，全線采用鐵塔架線，投資為49萬(wàn)元/km，組合投資成本率5%，設(shè)備可靠性參數(shù)取自該地區(qū)設(shè)備統(tǒng)計(jì)值。本文根據(jù)提出的模型，運(yùn)用算法，對(duì)蒙東某地區(qū)2015年66 kV農(nóng)網(wǎng)部分網(wǎng)架進(jìn)行規(guī)劃，得到優(yōu)化方案，取其中LCC最小的方案作為最優(yōu)規(guī)劃方案1，該方案架線總長(zhǎng)398.8 km，LCC計(jì)算結(jié)果規(guī)劃方案二的全壽命周期成本大于方案一。為了對(duì)比分析，本文利用常規(guī)方法（不考慮LCC）得到優(yōu)化規(guī)劃方案2，其架線總長(zhǎng)為383.3 km。本文也對(duì)方案2進(jìn)行LCC計(jì)算，結(jié)果列在表1中。

選取其中部分規(guī)劃方案說(shuō)明分析，圖3為L(zhǎng)CC最小的規(guī)劃方案，圖4為常規(guī)優(yōu)化的方案，其中虛線部分為新架設(shè)的線路。

從圖4和圖3可以看出，兩個(gè)方案的差異主要在節(jié)點(diǎn)9-10、8-10、4-8、6-12、2-6的架線方式上。其中節(jié)點(diǎn)6為主要電源點(diǎn)。方案1在4-8節(jié)點(diǎn)架設(shè)了多回線路，間接地增強(qiáng)了8點(diǎn)及以外的地區(qū)與電網(wǎng)的聯(lián)系，以保證接入電源的出力，在線路發(fā)生1點(diǎn)甚至5點(diǎn)故障時(shí)也能順利送出；方案1的8-9-10聯(lián)通、方案的8-9-10聯(lián)通，具有幾乎一樣的電網(wǎng)安全效果。但是9-10之間的距離遠(yuǎn)小于為8-10之間的距離，因此9-10之間架設(shè)線路花費(fèi)的投資要減少一半左右。即方案1在這里用較少的投資達(dá)到了和方案2同樣的安全效果；2點(diǎn)為較小的電源點(diǎn)，在方案2中2-6的線路，效果不夠明顯且不夠經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，故在方案1中刪去了其中的一條。綜合考慮方案1考慮了電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，使得電網(wǎng)全壽命周期成本最小，是最佳的規(guī)劃方案。

從上面的算例分析可以看出，如果沒(méi)有LCC理念作為指導(dǎo)，可能會(huì)因?yàn)橹豢紤]初始投入成本而誤認(rèn)為方案2優(yōu)于方案1，從而錯(cuò)過(guò)了更好的方案，顯然方案1具有更長(zhǎng)遠(yuǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié)語(yǔ)

依據(jù)全壽命周期的基本理論，將它實(shí)際應(yīng)用大農(nóng)網(wǎng)線路規(guī)劃中，根據(jù)設(shè)計(jì)模型，結(jié)合設(shè)計(jì)輸電路徑的實(shí)例，驗(yàn)證全壽命周期成本管理在配電網(wǎng)輸電線路的設(shè)計(jì)上可行性，也為供電可靠性和最大的社會(huì)效益提供理論保障，采用基于全壽命周期成本的電網(wǎng)規(guī)劃方法具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。