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全寿命周期成本理论在电网建设评估中的应用研究摘要电力工程的特点是投资大、建设周期长。长期以来，工程建设重初期建设费用，轻后期运行管理费用，产生了设计缺乏灵活性、整体费用高等不良后果。全寿命周期成本分析是一种新的概念和决策方法，目的是为了提高系统的全寿命周期费用的经济性。同传统的方法相比，在选择系统时，不仅考虑初始费用，也要研究寿命周期内发生的其他费用。本文基于实现设备或工程整个寿命周期费用最小化，提出了应用全寿命周期成本理论，对变电工程的建设进行优化设计。主要研究内容如下：(1)全寿命周期成本理论的经济寿命确定，灵敏度分析。(2)LCC费用分解和估算以及基于运行年限和年利率的修正。(3)运用LCC理论对变电工程设备和类型方案进行比较选择。关键词：全寿命周期成本；变电站；LCC估算；优化设计Theresearchonapplicationoflife-cyclecosttheoryinpowergrid,sconstructionandassessmentAbstractPowerconstructionhasthecharacteristicsoflargeinvestmentandlongconstructionperiod.Inthepast,theconstructionattachedgreatimportancetotheinitialconstructionandthecostofoperationwasneglected.ltresultedinthelackofdesignflexibilityandthehighoverallcost.Thelifecyclecostanalysisisanewconceptanddecisionmethodandthepurposeistoreduceexpensesofthewholelifecyclecostoftheconstruction.Comparedwiththetraditionalmethod,notonlytheinitialcostbutalsotheotherexpensesofthelifecycleareconsideredwhenschemeisdecided.Inthispaper,thelifecyclecostisproposedtodecidetheschemetominimizethecostofthewholelifecycleoftheequipmentortheproject.Themainresearchcontentsareasfollows:(1) theeconomiclifeofconstructionandthesensitivityanalysis.(2) 1.CCcost'sdecompositionandestimationaswellasamendmentsbasedontheoperatingperiodandannualinterestrates.(3) theuseofLCCtheorytocomparetheschemesofelectricsubstationKeywords：fulllifecyclecost;electricsubstation;LCCestimation;optimizationdesign目录摘要IAbstractIl目录IIl第一章绪论11.1 课题背景及目的11.2 国内外研究状况11.3 课题研究方法21.4 论文构成及研究内容2第二章LCC基本理论32.1 寿命周期32.1.1 寿命周期32.1.2 经济寿命确定32.2 全寿命周期成本阶段划分52.3 全寿命周期成本与可靠性62.4 变电站LCC的敏感因素分析62.5 变电工程成本估算方法7第三章变电工程LCC估算123.1 变电工程项目构成123.2 1.CC估算模型123.3 1.CC的修正14第四章LCC应用实例164.1 基于全寿命周期成本的变电站主变压器选择164.2 AIS与GlS比较选择184.3 综合自动化系统和常规保护系统比较204.3.1 综合自动化系统和常规保护系统LCC比较204.3.2 综合自动化系统灵敏度分析22结论24致谢25参考文献25第一章绪论11课题背景及目的目前变电站建设一般采用全过程造价管理理论。全过程指的是从工程项目提出到工程竣工完成的整个过程，从工程的可行性研究和建议书阶段开始一直到工程竣工结算完成，包括项目的设计阶段，决策阶段，工程实施阶段和项目完成阶段。这种传统的变电工程项目建设模式重基本建设成本，轻未来的运营和维护成本会产生一些不良后果。一，以基本建设成本为为唯一依据的决策不合理。在长期范围内，设备的运行和维护费用远大于它的初始投资成本，而且前期基本建设造价对后期运行维护成本有很大影响，偏低的基本建设成本有可能带来未来运营维护成本的大幅度提高，使整个寿命周期内成本增加。二，限额设计制度缺乏灵活性。在初步设计和施工图设计前各个部分的投资已经确定，设计超出预算必须重新设计。这样对设计的限制较多，使设计人员不敢轻易尝试设计较高造价但功能大幅提高的工程，大大降低了创新能力。为了实现建设项目整个寿命周期总造价最小化，采用全寿命周期成本理论。全寿命周期成本包括建设期、运行期、翻新期和报废期的所有费用。从全寿命周期成本出发对设备、设计方案进行选优。1.2国内外研究状况最初应用于美国国防部设备采购，预算收到国会制约，而武器设备购置费因科技发展不断增长，且武器使用与维护费远远高出购置费，使其必须把维护费放在一个重要的位置。这种以整个寿命周期内的费用为国防建设决策依据的做法有显著效果，LCC理论迅速推广到政府及民用部门。20世纪70年代后，LCC概念在美国、英国、澳大利亚等发达国家已经普及。1975-1989年，LCC技术迅速发展并达到高潮，政府机构以及私人企业，都投入极大的热情和财力去研究和开发，LCC技术开始被广泛应用到各个领域，如电信、医疗、建筑业、汽车、航空、商业投资、计算机软件、制造业等。这一时期所发表的文献比较深入地研究了LCC理论的各个方面，包括全寿命周期成本的分解、建模、估算、修正、分析和评估。得氓!未找出引用”!未找“引用L1987年，中国设备协会成立LCC专业委员会，多次举办年会、学术会议和LCC讲习班,有力地推进了我国LCC理论工作进程。从接触、消化到理论研究和应用，在较短的时间里取得了显著成就。全球市场一体化对科技创新，降低成本提出了更高的要求，LCC技术越来越重要。但现阶段我国的LCC技术应用发展在不同行业极不平衡，还有很大的发展空间，如上海的电力、钢铁、医药等行业应用开展较好，其他行业差距较大，甚至有些行业几乎没有LCC应用。1.3课题研究方法采用工程法，对系统寿命周期各主要费用相加得到总的全寿命周期费用。估算时可根据实际情况进行简化处理。允许不考虑共同拥有的费用，利用相对费用进行决策。考虑到货币在不同时间价值的不同，项目方案整个寿命周期内各年的收益、费用需要按照一定的折现率折算为现值代数和。分析周期可取两个方案周期的最小公倍数。公倍数较大时需以实际使用年限为基础。或者比较年平均费用。14论文构成及研究内容第一章，绪论：介绍了选择LCC应用课题的背景和目的，LCC技术在国内外的发展状况和课题研究方法及论文构成。第二章，LCC理论：介绍了寿命经济周期的确定，灵敏度分析，对全寿命周期的阶段划分和估算方法以及LCC与可靠性的关系。第三章，LCC估算：介绍了变电工程的构成和LCC估算模型以及基于运行年限和年利率的修正。第四章，优化设计：利用LCC技术对变电工程设备和工程进行比较选优以及灵敏度分析。第二章LCC基本理论2.1寿命周期2.1.1寿命周期寿命周期是指设备从投入运行开始直到报废的整个时期。对于寿命周期的研究和界定，主要有使用寿命、技术寿命、折旧寿命和经济寿命。使用寿命又被叫做自然寿命或者物理寿命，是指设备从投入使用，直到物质上自然报废,不能再继续使用为止所经历的全部时间。技术寿命指设备从开始使用到因技术条件而被淘汰所经历的时间。科学技术不断发展，技术上更先进、经济上更合理的设备被生产出来，使原有设备出现无形磨损，在设备在未自然报废前就被淘汰。折旧寿命指按照国家财政部门的规定，把设备价值的余额折旧到接近于零或规定的残值所经历的时间。设备的折旧寿命不等于使用寿命，事实上往往在折旧寿命已经结束后，设备仍在有效地继续使用。经济寿命指设备从开始使用到因继续使用会造成经济上不合理而退出运行为止的全部时间。从以上定义分析可知：经济寿命一般短于技术寿命；物理寿命一般常与技术寿命，但具有不确定性；对于折旧寿命，制定合理的折旧率对设备更新和资本积累都具有重要意义。工程项目的寿命周期成本，是指工程项目在整个寿命周期内发生的的所有费用之和。项目寿命周期的选择直接影响到成本构成项目和成本计算年限的长短。因此，在研究工程项目的全寿命周期成本时，首先要确定其寿命周期的范围，并且在比较不同方案或者项目时，必须选用统一的标准。从经济角度考虑，工程项目的寿命周期应选经济寿命。2.1.2经济寿命确定设备经济寿命确定从设备购置费考虑，设备使用年限越长，分摊到每年的设备费用就越少。另一方面，设备使用时间长，因为设备受到磨损，运行费用逐年增加，处理价值越来越低。这两种因素共同作用，会使设备的年平均费用在某一使用期限最小。这个使用期限就是设备的经济寿命。计算方法分为不计时间因素法和考虑时间因数法。不计时间因素法i/FS=%K。-ci-K.nLv1/JF(n),当使用年限为n年时的年平均总费用。N,设备使用年数。KO,设备购置费Km,设备使用n年后的处理价值。Ci,设备第i年的使用费。若设备使用费(包括能源消耗费、维修保养费、停工损失、废次品损失等)线性增长时,则第i年的使用费Ci=C0÷(i-l)g<,CO,使用费第1年初始值g,每年平均递增值当使用年数为n时，n年内平均使用费为：C0+(n-l)g2总费用计算公式为：F(n)=(K0-Km)n+C0+(n-1)g2求极值，找出经济寿命：如%dn经济寿命T计算公式：T2(K0-Km)考虑时间因素法考虑时间因素时，先将总费用变成现值，然后换算成每年当量均等支出额(年金)，取最小者对应的使用年限即为经济寿命T,r(l + r) w(l + r)?-!计算公式为:F(n)=K0-Km/(1+r)+ZCi/(1+r)/I=I计算中的设备各年处理价值，是从设备折旧观点考虑的，即设备处理价值等于原值减各年的设备折旧额，设备的折旧率d,按折旧计算中的定率法计算，公式为：d=1-N黑Km=K0(l-d)n2.2全寿命周期成本阶段划分变电工程全寿命周期成本LCC是指变电站在其经济寿命周期内所发生的的所有费用。由论证与设计费用、购置费用、建设安装费用、运营维护费用组成。通过对多个变电站历史资料研究可得，忽略报废成本时，各阶段所占全寿命周期费用的比例一般为：论证与设计费用7%,购置费用20%,建设安装费25%,运行维护费48%。变电工程全寿命周期成本阶段分布如下图2.1所示。母命周期费用运行维护费川建没安装费用购置俄设“论证17X3%±2t ,图2.1变电工程全寿命周期成本阶段分布由图可知，运行维护费占了全寿命周期费用的很大比例，但这正是人们经常忽略的。全寿命周期费用的帕莱托曲线如下图2.2所示。按寿命周期阶段决策点对LCC选响的俄枳实际费用消耗祟枳论证设计 购置 建设安装 运行维护图2.2全寿命周期费用的帕莱托曲线图中的两条曲线，一条为根据决策时间点对全寿命周期费用影响大小的累积曲线，另外一条是全寿命周期各阶段实际发生费用累积曲线。由图可知，在论证设计结束时，全寿命周期费用的95%就基本确定了，建设安装完成后，全寿命周期费用的99%就确定了，运行维护阶段的活动对LCC影响仅占1%,而可行性研究与设计阶段费用占全寿命周期费用的比例仅为7%,因此，控制全寿命周期费用的最佳时间是在论证设计阶段。2.3全寿命周期成本与可靠性可靠性作为电力设备最重要的技术指标之一，除了影响设备固有能力的发挥，同时也与设备的寿命周期费用有很大关系，如下图2.3所示。可靠性图2.3成本与可靠性关系由图可知，采购安装费用随着可靠性水平的增加而增加，后期运行维护检修费用随着可靠性水平增加反而减少。这种相反的费用变化趋势使可靠性水平与全寿命周期费用存在一个优化区域。因此，在电力设备的决策中，经常把设备的可靠性和全寿命周期成本结合起来考虑，即如何确定可靠性指标，才能既满足技术上的要求，又使得电力设备的全寿命周期费用最少。2.4变电站LCC的敏感因素分析变电站LCC分析的重点是显著影响LCC的因素。分析变电站中各影响因素对LeC的影响程度，即对变电站LCC进行灵敏度分析，找出敏感因素，才能通过控制他们来有效减少变电站的全寿命周期成本，获得较好的经济效益。由LCC的基本组成和作用原理,建立起参数的敏感性函数，并根据参数的大小共同确定参数是否重要。费用参数的敏感性函数费用估算关系式的一半结构如下：1.CC=f5,P2，Pm)=alPl+2P2+amPmPl,P2,，Pm为影响全寿命周期费用的参数，如数量、容量、使用寿命、年平均故障数、平均故障中断供电时间、平均修复成本等；al,a2,am是经过线性或非线性变换后的参数系数，可能是一个常数，但更多的情况下是PLP2,，Pm的函数。LCC对Pi的偏导数越大，则LeC越容易受Pi影响，所以LCC对任意参数Pi的敏感性函数为：=-f(Pl,P2,P而=a(i=l,2,，m)3PipiH由偏导数的数学含义可知：如果ai>O,则说明Pi增加会导致LCC增加；如果ai<0,则说明Pi的增加会导致LCC减少；如果ai=0,则说明Pi不影响LCC的大小。同时也可看出，如果ai很大，则可能Pi较小的变化就导致LeC的剧烈变化。结合Pi平均值的计算敏感性函数仅能说明LCC对某一参数变化的灵敏度，并不能说明LCC变化的绝对值ai很大但Pi不大时LCC的变化可能很小，这时的参数尽管灵敏度很高但是却可以忽略不计；ai很小但Pi较大时LCC的变化也有可能很大，参数尽管对LCC的灵敏度不高也不能忽略。因此，参数和敏感性参数对LCC的影响是同时存在的，都必须加以考虑的。对于影响LCC的各个参数Pl,P2,，Pm,根据历史数据统计，可大概地确定每一个参数的最大值PlmaX,P2max,，PmmaX和最小值Plmin,P2min,，Pmmino利用最大值和最小值，可以计算出各个参数的平均值Pimid,P2mid,Pimido其中Pimid=(Pimin÷Pimax)/2(i=l,2,，m)由各参数的均值Pimid,P2mid,，Pimid和下面的公式即可得出各参数的敏感性函数。"'C=_2f(PmidP2mid,Pmmid)=o(i=l,2,m)3PidPi1在得到各参数的敏感性函数后，再利用Pimid计算出该参数对LCC影响的平均值。S=ai*Pimid(i=l,2,，m)S既能反映LCC对某一参数变化的敏感性程度，又能说明LCC变化的绝对值。反映了参数Pi所占LCC份额的大小。如果该数值较大，则说明受参数Pi影响的费用占LCC的份额较大，计算LCC时必须认真考虑；反之，可不必花费大量精力确认该数据。2.5变电工程成本估算方法(1)参数法生产规模指数法。生产规模指数法是指引用已建成项目的设备投资，估算同类不同规模项目的设备投资额的方法。一般来说，成本与规模存在一定的变化关系。计算公式是:(qYC2=C式中ci一类似项目工程费用；C2一拟建项目工程费用；S1一类似项目生产能力；S2一拟建项目生产能力；Cf一物价换算系数；n,生产规模系数。n的取值，当主要由于增加设备容量的增加使规模扩大时，n取0.8-0.9；高压设备的n取值一般为0.3-0.5,通常n的平均值为0.6左右，所以该估算法也被称为0.6指数法。成本估算关系式(CER)描述系统费用或某个费用单元与影响该费用的主要参数的关系，用来估算费用。费用估算关系式是在大量历史数据统计的基础上建立起来的。为此要分析影响费用的主要因素，应在掌握一定数据量的基础上，利用回归分析方法等已有历史数据的估算法进行分析。用回归分析估算费用常用的四种方程类型如下：线性关系y=b+b1X1+b2x2+指数关系y=加+61xflx2i2对数关系y=b+b1log(xl)÷b21og(x2)+.八bx.八力22x2e次基关系y=60+61p+62p+在上述方程中，bO、bl、b2是常量，xl、x2代表了影响LCe的参数变量。图示化数据法可以简单有效地确定CER方程。方程形式确定后，紧接着就是求解CER系数。上述方程都可以通过线性变换方程求解。通过下面的等式，可以计算线性方程y=b+blx中系数b和bl的值。岂MSXib=j三1自一n式中变量n对应于估算b和bl值的数量数。可以用标准误差来验证模型的有效性。标准差用来度量实际成本与预测成本值的平均偏差。标准误差的值越小代表误差越小。计算公式如下。Y(yi-CostiJ公式中CoSti采用CER方程预测的成本；yi一实际成本。(2)类比法。类似工程估算法类似工程估算法是通过用类似工程的资料来估算新工程的费用的方法。建筑结构调整计算式为：TC1=TCO+QIPl-QOPO式中TC1一修正估算值Teo-原估算值Q1一换入新材料的含量；P1一换入新材料的单价；Q0一换出新材料的含量；P0一换出新材料的单价。价差调整有两种方法：同类工程有具体的人工、材料、机械台班用量时，可直接结合当地单价进行计算。当只有人工、资料、机械台班费用和其他直接费、现场费用、间接费时，可按下面公式调整Cl=COKK=aK1+bK2+cK3+dK4÷eK5+fK6式中Cl一拟建工程估算造价CO一类似工程估算造价K综合调整系数a,b,c,d,e,f一类似工程各项费用所占预算造价比重Kl,K2,K3,K4,K5,K6一拟建地区各项费用与同类工程估算造价各项费用之间的差异系数。比例估算法。其他各项费用和总投资由某个装置或某项费用乘以一定比例系数得到的方法。其中的各项比例系数是从已建类似装置的统计数据中总结出来的。例如，已知主要生产设备购置费为co,则：辅助生产工程费CI=KIC0；建筑工程费C2=K2C0安装工程费C3=K3C0生活福利工程费C4=K4C0其他费用C5=K5C05工程总投资C=Za)(I+Wi=1(3)工程法对系统全寿命周期费用各费用单元逐个进行计算，一级一级累加起来，最后得到总的全寿命周期费用。参数法和类比法计算简单，但误差较大。以上所列的LCC估算方法，都需要大量的历史数据来确定估算方程式中的相关系数。一方面，一些历史数据未能全部保存或部分遗失；另一方面，一些电网数据需要保密；再加上有些工作人员对相关方案的细节并不了解，这些都限制了LCC技术的推广和应用。因此，在具体操作时很难进行对全寿命周期成本的准确分析和计算，这就需要根据实际情况简化，以便于LCC技术的使用和推广。因此，估算LCC时，可以进行以下的简化处理：允许不考虑共同拥有的费用。虽然LCC指的是系统或者设备整个生命周期内的所有费用，但LCC技术主要用于方案的比较优选。舍弃共同的费用对方案的比较没有影响。相对的费用也是决策依据。某些方案的费用没有明确的数值，只有费用相对于基准方案的增加或减少的比例，这种情况下，可以利用已掌握的基准方案的LCC,估算出新方案的费用，然后进行比较。一主厂房建筑所用变压涔所用配电装置变电工程XXkV屋内配电装置XxkV屋外配电装置土建 一一构架及设备居础-线桥构架一 一避击针塔一 一电缆沟隧另一 一捌栏及地坪第三章变电工程LCC估算3.1变电工程项目构成变电站项目是一个投资大、结构繁杂的系统，为了研究变电站的LCC,首先必须对变电站项目系统进行解构分解，确定变电站项目的各个组成要素，然后在此基础上分析各个要素的全寿命周期费用的构成。主控制室调相机室配电装置室1.屋外配电装置建筑一T供水系统建标一辅助生产建亚f所区性建流"一特殊构筑物所区绿化其他图3.1变电工程构成电气一次成本中主变压器系统和配电装置成本所占比例很大，电气二次成本中控制及直流系统所占比例很大。3.2LCC估算模型1.CC=IC+OC+MC+FC+DC。变电工程全寿命周期成本LCC,初始投资成本IC,运行成本OC,检修维护成本MC,故障成本FC,设备报废成本DC。1.CC组成：（1）初始投资，也叫投入费用，是指在变电站建设和试用期间内，变电站正式运行前所发生的费用。主要包括建筑工程费、设备购置和安装费等。1）建筑工程费建筑工程费由建筑生产过程中直接消耗在特定产品对象上的有关费用以及为工程项目服务的有关费用构成。变电工程中建筑工程包含的项目有主厂房建筑、屋外配电装置建筑、供水系统建筑、辅助性生产建筑、所区建筑、特殊构筑物、所外临时工程及所区绿化。2）设备购置费设备购置费是指变电工程中进行生产活动所需的各种设备购买以及运输和装卸等花费的费用。包括设备原价和设备运杂费。注意：设备原价，指设备出厂价格（含包装费），按合同价或信息价计算。设备运杂费，指设备的采购、运输（从设备制造厂运达项目所在地设备仓库）费用，上下站装卸费、保管费、运输保险费。3）安装工程费安装工程费是指安装产品生产过程中直接消耗在特定产品对象上的有关费用以及为工程项目服务的有关费用构成。变电工程中安装工程包含的项目包括主变压器系统、调相机本体、配电装置、补偿设备、控制及直流系统、所用电系统、全所电缆及接地、通信及远动系统、辅助生产系统。4）其他费用其他费用是指项目建设中除了以上所说的建筑工程费、设备购置费等费用外所花费的费用。如土地征用费用、项目建设管理费等。（2）运营成本运营成本指的是变电站从投入运行到报废期间发生的所有费用，主要由运行成本0C、检修维护成本MC和故障成本FC等组成。D运行成本OC主要由能耗费和人工费组成。其中，能耗费是指变电站设备的能源消耗，如变压器油耗、铜耗和铁耗，站内照明等。人工费主要包括变电站工作人员的培训费、工资和福利补贴等。2)检修维护成本MC：检修维护成本主要是指在中断供电以及不中断供电的情况下对设备进行测试、检修、保养以及零部件的替换所花费的费用。3)故障成本(FailUreCOsts,FC)：是在运行过程中，变电设备发生故障造成停电，由此带来的修理费、电费损耗以及断供成本等。故障成本由多个因素决定，如变电站年平均故障数、设备年故障中断供电时间等。年中断供电损失成本可用下式表示：FC=*P*T+*RC*MTTRo年平均的故障数人，年故障中断供电时间T,由于设备故障造成中断供电的功率P,故障修复的平均成本RC,平均的修复时间MTTR,相关用户中断供电电量的平均价值Q,它随用户的性质、用户所在地区的不同而变化。(3)报废成本设备报废处置的处理费减去其退役时的残值即为报废成本。3. 3LCC的修正(1)基于运行年限的修正在对不同方案的LCC进行比较时，可能存在两种方案中设备运行年限不同的情况，这时LCC分析年限的选择可采用以下两种方案：分析年限取两个不同年限的最小公倍数，计算出两个方案的LCC然后进行比较和优选。先计算出在各自的全寿命周期成本，然后计算出年平均值LCCa,用LCCa进行比较和优选。其中，LCC为全寿命周期成本，n为设备的寿命，LCCa为年平均LCC(2)基于年利率的修正相同的资金在不同的时间点上价值不同，这就是资金的时间价值概念。日常生活中也有很多体现资金时间价值的地方，如存款利息，贷款利率等。我们所研究的设备、工程一般都有很长的寿命，费用发生点也各不相同，其时间价值也存在很大的差异，如果只是将这些不同时间点的费用简单叠加，就没有可比性。因此叠加前需考虑资金的时间价值,即将不同时间点发生的费用折算到同一基准时间，这样便可进行等值比较了。若基准点选为当前时间，如工程投建年、设备投产年等，可用贴现法对费用进行折算；若基准点为工程、设备的退役时间，可用终值法折算；若比较寿命周期不同的方案，可用等年值法，即先求出项目现值或终值，然后按相关系数将寿命周期成本等值分摊到每一年，比较年值给出现值法、终值法和等年值法相应的折现系数前，先定义资金时间价值中常用的几个概念。i(利率或收益率)：一般为年利率，也称为贴现率。n(期数，年)：计算利息的次数；一般代表项目的寿命。P(现值)：本金；指的是现金流量图中O点的投资或整个项目折算到O点的价值。F(终值)：本金经过n期计息后的将来值(本利和)；相对现值的将来时间价值。A(等年值)：n次等额支付的金额。表3.1资金的时间价值计算公式表公式名称已知项求解项系数符号系数计算公式次性支付现值公式i9n9FP(>)(i÷0m一次性支付终值公式i.n,PF(尸,PJM(1÷O"年金现值公式9iy11PdMW)”年金终值公式A,i,nF(Fi,n)(i+H现值求年值,PA(4P,z,n)(1+H(1÷O"-1终值求年值1/,产A(AFttn)i(1÷O"-1年金现值系数推导过程：P=Al(l+i)+l(l+i)2+l(l÷i)n根据等比数列求和公式整理得p=a(l+i)n-li*(l+i)n年金现值系数：(l+i)An-Ii*(l+i)八n(3)基于通货膨胀率的修正由于通货膨胀的影响，相同的费用在不同的时间有不同的价值。设现值为A,通货膨胀率为R,则n年后实际的费用为：3=A*(1+R)”第四章LCC应用实例3.1 基于全寿命周期成本的变电站主变压器选择某500kv变电站新建变压器有两种型号可选择，一台三相变压器（方案一），参数为515230+2×2.5%36kv,三台单相变压器组（方案二），参数为515g2303±2×2.5%36kv0三相变压器的优点是占地面积小，一次二次线接线简单，缺点是单台体积大运输较困难。单相变压器的优点是体积小运输方便，缺点是占地面积大，一次二次接线复杂。前提条件：使用年限均按30年计算变压器最大负荷损耗小时数按320Oh考虑，电费0.5/kW也利润0.14/kW力每年大修费用为设备费2.5%,维护检修费用为设备费1.5%,保险费为设备费0.25%,残值为设备费的20%年贴现率按8%计算。表3.2一次投资成本IC组成变压器参数单相变压器三相变压器设备费WI5062.54400安装费W26597土建费W360.90运输费W40160低压侧母线W58.764.26合计5197.164661.26注：设备费为生产厂家提供的平均值。表3.3运行成本OC组成变压器相关参数单相变压器三相变压器空载损耗PlAW258.75223.33负载损耗P2kW1237.51183.33总损耗P3kWh-162266505743027年损费用Wl/万元311.33287.1530a损耗成本现值W2/万元3504.913232.69年运行管理费用W3/万元75.946630a运行管理成本现值W4/万元923.28802.45年保险费W5/万元12.661130a保险费现值W6/万元153.88133.7130a运行费用现值W7/万元4582.074168.88注：各项损耗为国内4家生产厂家提供的平均值30P3=8760Pl+3200P2WI=O.5OP3W2=W*(1+。8)0.08*(1+0.08)29W3=W1*1.5%W4=W3+W3:我0.08*(1+0.08)2929 W7=W2+W4+W6W5=W1*0.25%W6=W5+W5("°08)J_0.08*(1+0.08)表3.4中断供电成本FC组成变压器基本参数3台单相变压器单台三相变压器年强迫停运时间Tl/h0.3760.434年计划停运时间T2h0.1580.298总非计划停运时间T3h0.0030.021年故障停运时间T/h0.3790.455年断电损失费用W8/万元3.984.77630a断电损失费用现值W9/万元48.38458.087年故障率N/次0.01580.01898年修复成本W10/万元22.0930a修复成本现值Wll/万元24.3125.3830a中断供电损失费用现值肘2/万元72.783.47T=THT3W8_0,14q0I"。所、0.08*(1+0.08)W12=W9+W11WmNW2%皿。*("O6)-'0.08*(1+0.08)表3.5报废成本DC组成变压器基本参数3台单相变压器单台三相变压器拆除费用W135.5511.2残值Wl41012.5880现值合计Wl5-100.07-86.34W14=W1*20%W15=(W13-W14)*(1+0.08)两个方案LCC比较设备估算模型为：LCC=IC+OC+MC+DCo方案一：LCCl=IC+OC+FC1+Z)C=5197.16+4582.07+72.70-100.07=9751.86方案二：LCC，=IC、+OC，+FC+Z)C,=4661.26+4168.88+83.47-86.34=8827.27通过LCC比较可知，三相变压器一次投资成本及运行成本均低于单相变压器，中断损失成本和报废成本略高于单相变压器。综合比较，采用一台三相主变压器的LCC比采用三台单相主变压器少924.59万元，因此推荐采用一台三相主变压器。4. 2AIS与GlS比较选择目前220kV城市变电所中主要有两种类型：常规敞开式开关设备(AlS)和气体绝缘全金属封闭开关设备(GIS)。AIS的特点是占地面积大，带电部分外漏多，容易受外界环境影响。GIS由于设备进行组合封装占地小，设备密封在SF6气室中，不易受到外界污染，因此检修周期长。现某一IlOkV变电站配电装置有两种备选方案：一，户外GIS；二，户外AlS为了估算LCC,对两个方案的LCC模型设定以下假设条件：11OkV变电站使用寿命按30年计算；年贴现率按8%修正。(1)一次投资成本估算变电站一次成本包括建设征地、建筑施工、设备购置和安装等费用。表3.6备选设计方案的一次投资成本估算费用项目GIS方案AIS方案征地及清理费Wl103.54188.36IlOV设备购置费w2670492建筑工程费w3405385IlOkV设备安装工程费w441.8739.65一次投资成本IC合计1220.411105.01计算公式：IC=Wl+W2+W3+W4(2)运行成本两个方案的运行成本差异主要由母线及设备有功损耗折算成电费的成本引起。母线按年平均负荷小时数8760h考虑，电费按照0.45元/度计算，计算结果如下：表3.7运行成本OC估算费用项目GIS方案AlS方案母线及设备损耗P(KW)16母线及设备年损耗876052560F=8760P(KWH)年能耗成本W5=0.45F0.392.3730年能耗成本现值OC4.3926.69计算公式：0C=W5(PA,8%,30)(3)维护成本MC估算表3.8维护成本MC费用项目GIS方案AlS方案年维护费W60.4630年维护费现值MC4.567.5计算公式：MC=W6(PA,8%,30)(4)中断供电损失成本根据本地区IlOkV变电站停电情况统计可知：AlS站每年停电7.6h,停电频率为0.76次每年；GlS站每年停电1.9h,停电的频率为0.19次/年；每小时中断停电损失电量8.8万kWh,每度电损失电费利润0.1元。综合以上数据，计算FC如下：表3.9中新供电成本FC估算费用项目GlS方案AlS方案年停电时间H(h)1.97.6年停电损失W71.6726.68830年断电成本现值FC18.8275.29计算公式：W7=88000*0.IH,FC=W7(PA,8%,30)(5)报废成本估算参照本地区其他同类变电站报废成本可知:表3.10报废成本DC估算费用项目GlS方案AlS方案设备拆除费W823设备残值W99040报废成本现值DC-8.71-3.66计算公式：DC=(W8-W9)(P/F,8%,30)o两个方案的LCC计算如下：表3.11LcC估算费用项目GIS方案AlS方案一次投资成本IC1220.411105.01运行成本OC4.3926.69维护成本MC4.567.5中断供电损失成本FC18.8275.29报废成本DC-8.71-3.66全寿命周期成本ICC1239.411270.83计算公式：LCC=IC+OC+MC÷FC+DC由表可知，虽然GIS方案一次投资成本比AlS方案高115.4万元，但GIS方案的运行维护、中断供电损失成本和报废成本均低于AIS方案，共降低146.82万元。综合比较，GlS方案比AIS方案节省31.42万元。因此，按照全寿命周期成本理论，应采用GlS方案。4.3综合自动化系统和常规保护系统比较4.3.1综合自动化系统和常规保护系统LCC比较现有的变电站中，常规保护系统一般被综合自动化系统取代，只有在一些贫困地区，由于综合自动化系统购置费用高仍在使用常规保护系统。本节将用LeC技术对这两种保护系统进行比较和分析。社会贴现率取6%