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基于全寿命周期视角的输电线路设计与管理方法研究

庾思黎
  
安防科技
2023年43期
中国能源建设集团辽宁电力勘测设计院有限公司 沈阳 辽宁 110179

1 引言

输电线路项目的全过程包括:项目决策阶段(可行性研究、项目定义等)、项目实施阶段(设计、施工和竣工验收),输电线路运营管理阶段(开业准备、运营阶段)一直到输电线路拆除。输电线路建设项目全寿命管理的思想是要求建设输电线路生产和使用过程一体化,即在项目的建设过程中充分考虑使用的情况,通过输电线路的设计、施工、运营等环节的充分结合,使项目创造最大的经济效益、社会效益和环境效益。

设计作为输电线路项目全寿命周期管理的龙头环节,全寿命周期设计味着,在设计阶段就要考虑到产品寿命历程的所有环节,以求全寿命周期所有相关因素在工程设计阶段就能得到综合规划和优化。输电线路设计不仅是设计功能和结构,而且要考虑到电网的规划、线路本体的设计、线路的施工安装、线路的运行、维修保养、直到回收处置的全寿命周期过程。

2 输电线路工程全寿命周期管理的目标

在输电线路工程项目中引入“全寿命”的理念,首先需建立输电线路全寿命周期研究的目标体系,它是输电线路全寿命周期理论研究的基础。在工程项目传统管理三大核心目标的基础上做进一步的拓展及深化,建立了输电线路项目全寿命周期理论研究的目标体系,它主要分为基础目标及深化目标。

基础目标包括了三类最基本的目标,即质量可靠目标、经济优化目标及时间优化目标,它们之间具有很强的相关性,三者之间既存在矛盾又存在统一性。基础目标中的部分内容可通过具体的理论及方法进行一定程度的定量控制,如全寿命的成本、寿命期内的动态可靠度、结构的使用寿命等;部分内容只可进行定性的或者概念性的控制、设计及管理,如工程项目规划及设计的可维护性、可扩展性、可实施性及可回收性等。深化目标是在基础目标之上,从不同角度、不同方面的要求出发,对工程项目提出的进一步目标形式。

3 现阶段建设项目成本管理中存在的主要问题

在我国现阶段建设项目成本管理工作中,普遍存在只注重建设成本,忽视社会成本和使用成本的问题。全寿命成本中的三项成本是建设项目总成本不可分割的组成部分,都应予以重视。从全寿命成本管理角度分析,我国现阶段成本管理主要存在以下几个问题:一是忽视社会成本.项目建设给社会造成负担;二是忽视使用成本.造成建设项目不实用和投资浪费;三是建设成本计价模式和控制手段中存在的问题;四是建设市场中存在许多不规范因素。

4 输电线路全寿命周期成本分析研究方法

电力系统进行LCC分析,比较直接的效益是自身的财务成本及产出分析,拟采用“寿命期相同的互斥方案比选法”。对于寿命期相同的互斥方案,计算期通常设定为其寿命期(也即整个线路的寿命期),以满足可比性要求。寿命期互斥的方案比选方法一般有净现值法、净现值率法、差额内部收益率法以及最小费用法等。其中,最常用的方法为最小费用法。最小费用法包括费用现值比较法和年费用比较法。

1)费用现值(Cp)比较法

费用现值比较法实际上是净现值法的一个特例。净现值是指把项目计算期内各年的净现金流量,按照一个指定的折现率折算到建设初期(即项目计算期第一年年初)的现值之和。费用现值的含义是指利用此方法所计算出的净现值只包括费用(即支出)部分(各方案收益视为相同)。对各备选方案的Cp进行对比,以Cp较低的方案为最佳。其计算表达式为:

(1)

式中:Cp为费用现值;F为终值,其含义是指初期投入或产出的资金转换为计算期末的期终值,即期末本利和的价值;t为计息次数,即寿命期;P为现值,它表示建设初期的投资额或折算到建设初期的金额;Ct为寿命期(包括建设期及运行期)内各年度的费用支出;ic为折现率。

2)年费用(Ca)比较法

年费用比较法是指通过资金时间价值的计算,将项目的净现值换算为项目计算期内各备选方案各年的等额年费用Ca,并进行比较,以年费用较低的方案为最佳方案的一种方法,其表达式为:

(2)

5 输电线路全寿命成本分析部分参数确定

5.1 时间参数

对工程项目的经济分析是固定资产投资活动的一项基础性工作,是投资决策的重要依据,主要包括了项目的财务评价和国民经济评价。在项目的经济评价中,财务评价的计算期一般不超过20年,但对工程建设项目,尤其是大型的基础设施工程项目显然是不够的。对于实际工程项目,全寿命成本分析的时间周期应取为项目的实际使用寿命:当基于工程项目的设计而进行预测时,此时间周期则可取为该项目的设计使用寿命。一般而言,输电线路的使用寿命在很大程度上取决于输电线塔的使用寿命。

5.2 资金折现率

随着时间的发展,工程项目的不确定性和风险因素将呈现递增的趋势,结合国内外对于折现率的研究成果,工程项目的折现率在其全寿命周期内也将呈递增的规律。对于工程项目的折现率,前60年可取为2%,以后可取为3%。资金折现率的数值大小将直接影响项目全寿命经济分析的结论。因此,折现率的选取必须是合理的,且能反映长期的历史变化趋势。根据国际货币基金会IMF的统计,国际长期的实际利率平均值为2.84%;世界各国银行近50年来的平均实际利率为2%-3%。我国1997-2005年国债的平均利率为7.97%,通货膨胀率均值为5.29%,可得实际平均利率约2.5%左右。因此,工程项目全寿命经济分析的折现率取2%-3%是切实可行的。由于输电线路工程项目的使用寿命一般低于60年,因此,输电线路全寿命成本分析的折现率可取为2%。

6 措施和建议

全寿命周期管理是一项复杂的系统工程,其管理理念在设计阶段的构思只是该理念的初步实现,其最终实现,在内还要经历建造、交付使用、正常运行至后评估等阶段,在外还需要建设单位、运行单位、施工单位及设备厂家的共同参与。由此可见,全寿命周期管理理念的实现是一项长期且具有一定难度的工作。为保证该理念的实现,提出如下措施及建议:

(1)构建组织架构

成立以总工程师为首的工作组,该组涵盖输电线路工程设计所需的各个专业的优势力量,以全寿命周期管理理念为指导,统一设计思想,以保证各个专业之间配合的流畅。

(2)开发引进资源

开发或引进全寿命周期管理的各类技术,包括计算建模、软件开发,数据信息管理等等,在本工程各阶段尽可能发挥全寿命周期管理的作用,为决策提供各类有效的信息。

(3)设计、施工总承包

采用设计、施工总承包的方式,使设计与施工的过程紧密结合,客服了设计与施工分离导致隐患及投资的增加,有利于提高工程质量,亦有利于对工程造价的控制,以期实现线路建设全寿命周期管理的目的。

7 总结

电力系统进行LCC管理,其最终效益不仅仅包含财务成本及产出,还包括更重要的社会效益。因此在路径优化这种大原则上,必须进行全面的社会综合效益分析。我们在设计理念上,落实科学发展观,贯彻标准化设计,推行全过程和全寿命周期最优化设计,提高工程建设的效率和效益。在性能指标上,安全可靠、技术先进、合理造价,不片面追求高性能、高配置,不盲目攀比,追求性能价格比最优。

全寿命周期设计管理理念,是我们永无止境的一种探索。今天,我们在设计中考虑了各个因素对输电线路全寿命周期管理的影响,作出很多有效的措施,但这还远远不够,我们将在国网公司提供给我们的工程设计中,不断努力,敢于探索,为我国输电线路全寿命周期设计增加更加精彩的篇章。

作者简介:庾思黎,1982.11.02,男,汉族,陕西渭南,本科学历,工程硕士,从事输电线路设计工作。

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