GIS與AIS設備220kV變電方案投資決策研究

童小紅，王道靜

(1.國網(wǎng)安徽省電力有限公司檢修分公司，安徽 合肥 231131 2.國網(wǎng)安徽省電力有限公司，安徽 合肥 230022)

目前我國電網(wǎng)工程建設日臻完善，電網(wǎng)工程建設發(fā)展已經(jīng)取得質(zhì)的飛躍，在保證電網(wǎng)運行安全、可靠的同時，要求朝著資源節(jié)約、環(huán)境友好的方向發(fā)展。高壓配電裝置設備是變電站設計方案的關鍵組成部分，其設備的質(zhì)量、性能對項目投資和生產(chǎn)運維費用影響很大。本文以安徽省220kV變電工程為例，展開對GIS與AIS設備變電方案投資決策研究。

1 AIS、GIS高壓配電裝置技術、經(jīng)濟特點分析

目前，高壓配電裝置的型式主要有3種：①空氣絕緣的常規(guī)配電裝置，簡稱AIS(以下均簡稱AIS)；②六氟化硫氣體絕緣全封閉配電裝置，簡稱GIS；③復合式配電裝置，簡稱HGIS。參照大量現(xiàn)有資料及調(diào)研報告，結合實際運維經(jīng)驗，總結如表1所列。

表1 AIS與GIS配電裝置主要差異對比表

HGIS與GIS的主要差異：HGIS土建基礎簡單；擴建方便，且主母線停電時間較短；檢修空間大，便于檢修；內(nèi)絕緣部位及密封部位較少；設備占地面積增加約22%，設備價格降低約25%。

2 AIS、GIS變電站工程造價差異分析

依據(jù)通用設計[1]選取AIS(C-3方案)、全戶外GIS(A1-1方案)、半戶內(nèi)GIS(A1-2方案)、全戶內(nèi)GIS(A2-2方案)4種類型220kV變電站方案模型進行費用測算和分析研究。工程量及費用差異如表2和表3所列。

表2 主要工程量差異對比分析

表3 工程費用差異對比分析

由表2可見，站區(qū)占地面積與平立面布置方案直接影響站區(qū)建筑和安裝主要工程量的差異大小。根據(jù)工程費用差異對比分析，可見靜態(tài)投資由低到高依次為AIS、GIS半戶內(nèi)、GIS全戶外、GIS全戶內(nèi)。

2.1 建筑工程費主要差異分析

選用不同方案，建筑工程費用存在較大差異，產(chǎn)生差異的主要原因是工程量差異。從表3工程費用差異對比分析表可見無論地質(zhì)條件如何，采用半戶內(nèi)GIS方案建筑工程費用最低，全戶內(nèi)GIS及AIS方案建筑工程費用較高，最高與最低之間相差接近1倍。

2.2 安裝工程費主要差異分析

選用不同方案，安裝工程費存在一定差異，產(chǎn)生差異的主要原因是工程量差異。從表3工程費用差異對比分析表可見各類型GIS方案安裝工程費均較AIS方案減少(降幅在23%～28%)，3種類型GIS方案安裝工程費相差不大，采用半戶內(nèi)GIS方案安裝工程費最低。

2.3 設備購置費主要差異分析

4種方案設備費從高到低的排序為：全戶外GIS方案、全戶內(nèi)GIS方案、半戶內(nèi)GIS方案、AIS方案。從表3工程費用差異對比分析表可見各類型GIS方案設備購置費均較AIS方案增加(增幅在20%～23%)，3種類型GIS方案設備購置費相差不大，采用AIS方案設備購置費用最低。

2.4 其他費用主要差異分析

當征地單價取定，其他費用的差異，主要是征地面積及取費基數(shù)的差異所致。從表3工程費用差異對比分析表可見各類型GIS方案其他費用均較AIS方案減少(降幅在6%～13%)，即4種類型方案其他工程費相差不大，采用半戶內(nèi)GIS方案其他費用最低。

3 工程造價敏感性分析

敏感性分析是采用定量分析方法，研究有關因素逐一更改變量數(shù)值時，對某一關鍵指標產(chǎn)生的影響程度[2]。除設計方案外，工程地形地質(zhì)條件、周邊環(huán)境、主要設備價格、征地價格的變化都將導致工程投資發(fā)生相應的變化，其中設備價格和征地價格的影響較大，本文針對設備價格和征地價格進行工程造價敏感性分析。

圖1 GIS主要設備價格敏感性分析

3.1 設備價格敏感性分析

針對GIS主要設備價格對4種方案造價做敏感性分析，假定其他條件不變，土地價格按450萬元/hm2計算、220kVGIS設備費用取140萬元/間隔，110kVGIS設備費取50萬元/間隔，地質(zhì)條件相同、方案不變。

由圖1可見，在目前GIS主要設備價基礎上上漲10%，仍是GIS半戶內(nèi)方案比較經(jīng)濟，漲幅超過10%左右時，AIS方案最經(jīng)濟。當主GIS設備價格下降10%以內(nèi)時，AIS方案優(yōu)于GIS全戶外方案，劣于GIS全戶內(nèi)方案；當GIS設備費持續(xù)下跌，超過10%時，GIS全戶外方案及GIS半戶內(nèi)方案均優(yōu)于AIS方案。在圖示增減幅度內(nèi)，GIS全戶內(nèi)方案造價高于其他3種方案。

圖2 土地價格敏感性分析

3.2 征地價格敏感性分析

假定其他條件不變，即設備價格按目前市場價、地質(zhì)條件、方案均相同。

由圖2可見，在土地價格上漲過程中，AIS方案由于占地面積最大，投資上漲的幅度最大，當土地價格為382萬元/hm2時，AIS方案和GIS半戶內(nèi)方案交叉，也就是說，當土地價格為382萬元/hm2時，二者造價一樣。當土地價格上漲至821萬元/hm2時，AIS方案與全戶外GIS方案造價一致。全戶內(nèi)GIS方案始終高于其他方案，但當土地價格上漲時，其造價與其他方案相比，差距縮小。

4 GIS與AIS變電站全生命周期成本差異分析

全生命周期理論為20世紀英美工程造價界的學者和實際工作者提出，逐步發(fā)展成為了一套完善的理論，全生命周期包括建設、運營、拆除、翻新全過程，通過控制以上各個階段，達到全生命周期成本最低的目的。全生命周期理論的應用已成為電力工程造價管理工作的發(fā)展趨勢[3]。

對GIS和AIS變電站進行全生命周期成本差異分析，首先相同建設規(guī)模的全戶外GIS、半戶內(nèi)GIS及全戶內(nèi)GIS變電站設備主要差異是高中壓配電裝置母線筒長度不同，而此差異對檢修維護工作量的影響可忽略不計，因此各類型方案的GIS變電站檢修維護等運營成本是基本相同的。其次220kV AIS設備按每年檢修1次，GIS設備按10年檢修1次考慮，設備壽命期均按40年測算維護及廢棄折現(xiàn)成本，分析結果如表4所列。

表4 220kV AIS、GIS變電站全生命周期成本差異分析對比表

由表4可知，相同建設規(guī)模的220kV GIS較AIS變電站維護檢修成本減少6521萬元，廢棄成本減少5萬元。在不考慮故障成本及設備返廠費用等不確定因素的情況下，220kV AIS、GIS變電站全生命周期成本由高到低的排序為AIS 變電站、全戶內(nèi)GIS變電站、全戶外GIS變電站、半戶內(nèi)GIS變電站，即220kV半戶內(nèi)GIS變電站全生命周期成本最低，指標最優(yōu)。

5 結 論

根據(jù)分析得到的結論如下：①僅從基建成本考慮。在目前設備價格水平條件下，土地價格低于821萬元/hm2，且地質(zhì)條件較好時，采用AIS方案較為經(jīng)濟；② 在目前設備價格水平條件下，土地價格于821萬元/hm2以上，且地質(zhì)條件較差時，采用半戶內(nèi)GIS方案最經(jīng)濟； ③ 隨著土地價格上漲、GIS設備持續(xù)下跌，AIS方案價格優(yōu)勢越來越微弱，半戶內(nèi)GIS和全戶外GIS優(yōu)勢越來越明顯；全戶內(nèi)GIS方案一般采用電纜出線，造價較高，僅在用地緊張、征地價格較高且環(huán)保要求高的市區(qū)或環(huán)境污染較嚴重的地區(qū)使用。④ 從全生命周期成本考慮， GIS變電站比AIS變電站全生命周期成本低，其中半戶內(nèi)GIS變電站全生命周期成本最低、指標最優(yōu)，推薦半戶內(nèi)GIS變電站方案；全生命周期成本若增加考慮電纜與架空出線的差異時，全戶外GIS方案最優(yōu)。⑤ 若考慮擴建方便、檢修空間大及節(jié)省投資因素，推薦采用HGIS方案。