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摘要：在新建变电站工程设计中，传统设计一直都偏重于典型设计方案和总体造价的权衡上，很少基于全寿命周期管理理念进行设计。随着智能化变电站的迅速发展，运用全寿命周期管理理念对变电站进行分析有着重要意义。本文应用全寿命周期管理理念，以合理控制电网发展建设成本为目标，综合考虑电力工程前期建设和后期设备运行维护成本，对某220kV智能化变电站工程的设计进行分析。
关键字：全寿命周期；管理；智能变电站；设计；应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、变电站全寿命周期设计内容分析
在国家和社会大力提倡科学、可持续发展的氛围下，变电站作为关系到经济社会发展和人们生产生活的重要公共设施，必须秉持工程对社会、历史负责的精神，在全寿命周期集成分析和管理中结合这些所缺乏并正追求的先进理念，实现企业成本最低，提高企业经济效益。
全寿命周期设计是指在设计阶段全面考虑工程在整个寿命周期各个阶段的要求与情况，将后续阶段中可能发生的问题事先做好预防或设置好解决途径；并且将科学发展、可持续发展、保护环境等先进理念落实到工程中，以实现工程全寿命周期目标的设计理念与方法。变电站工程的全寿命周期设计目标必须对产品整个寿命周期的所有费用，资源消耗，环境代价及扩展回收等进行整体分析与规划，使其达到社会、企业、用户等各方面满意，并体现工程对社会和历史负责的精神，承载人们所期冀的使命。
二、全寿命周期设计的具体方法
全寿命周期成本方法（LCC）是从设备、系统或项目的长期经济效益出发，全面考虑设备、系统或项目的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程，在满足性能及可靠性的前提下使全寿命周期成本最小的一种理念和方法。
通过公式LCC=C1+C0+CM+CF+CD来进行全寿命周期最优设计，式中的LCC表示的是全寿命周期的成本，C1为前期的投入成本，C0为变电站运行成本，CM是变电站的维护成本，CF是变电站停运产生的成本费用，CD是废弃成本。
三、运用全寿命周期管理理念分析变电站设计实例
本文以某220kV变电站新建工程为例，通过运用全寿命周期管理理念分析采用智能化变电站设计方案与以往常规变电站设计方案的优势。
工程概况：某220kV变电站终期建设三台主变，规划容量3×180MVA，本期建设2台，容量2×180MVA。220kV出线规模：规划出线6回，本期4回；110kV出线规模：规划出线12回，本期8回；10kV出线规模：规划出线24回，本期8回。
（一）智能化设备全寿命周期分析
由于本文篇幅有限，在这里仅重点分析220kV及110kV配电装置进行全寿命周期分析的情况。
本次设计的变电站220kV和110kV配电装置为两种形式，方案一为智能化户外GIS，方案二为户外常规设备，两类设备运行统计数据如下表：
110kV及以上断路器单元可靠性指标表，单位：次/（100台×年）
根据智能断路器单元的特点可以看出，与常规断路器相比，智能断路器加强了状态监测功能，使其具有了自检、自测，甚至自愈的功能，因此智能断路器在强迫停运率、计划停运率和非计划停运率等方面都将优于常规断路器。
（二）两个方案的LCC计算
（1）一次投资成本CI
本工程220kV和110kV两类设备一次投资成本比较如下表：（单位：万元）
（2） 运行成本C0
运行成本主要考虑断路器单元保险费及运行维护费用。
配电装置运行成本C0（单位：万元）
智能设备中由于增加了智能组件部分，其设备费要高于常规设备，因此维护及保险的基数较大，相应保险费用要高。智能设备的特点之一就是增强了自检、自测和自愈的功能，因此其平均年维护率要比常规设备低，在这里取常规设备检修率的50％。计及这些因素后，智能断路器在运行成本上优势明显。
（3）中断供电损失成本CF
考虑断电损失成本及修复成本如下表。（时间单位：小时；成本单位：万元）
根据上表分析可以看出，由于智能系统的应用，采用智能设备的中断成本损失费用远低于常规变压器。
（4）报废成本CD
报废成本CD考虑220kV/110kV配电装置拆除费用及其残值。
配电装置设备报废成本（CD） （单位：万元）
智能组件主要是一些电子部件，因此其残值取其设备费的5％。从上表可以看出，由于智能设备配备了智能组件，一次投入成本增加，因此其报废成本略高于常规设备。
（5）两个方案的比较和评估（单位：万元）
通过GIS的LCC 比较，可以发现采用智能设备在一次投资成本CI上要高于常规设备，报废成本CD与常规设备相当，但在中断供电损失成本CF及运行成本Co上要明显低于常规设备。
目前，采用智能设备的全寿命投资已经比采用常规设备的全寿命投资要少，因此在今后的推广期和成熟期时，由于智能组件的价格下降，采用智能设备的投资将会更少。
（三）综合分析评价
上文主要对220kV及110kV GIS设备进行了全寿命分析，220kV和110kV GIS设备相应比常规变电站设备减少投资762.9万元和888.4万元，上述设备约占变电站总设备投资的50％-55％，变电站的智能化也主要体现在这些设备的智能化上，因此，对这些设备的全寿命分析，从一个方面反映了智能变电站和常规变电站的全寿命比较。
（四）结论
（1）由于智能组件的大量应用，智能变电站的一次投资成本CI要高于常规变电站，而今后随着智能组件技术的日趋成熟，两者一次投资成本有逐渐缩小的趋势。
（2）运行成本与最大负荷利用小时数和电费成正比，当最大负荷利用小时数或电费增加，智能变电站运行成本比常规变电站的优势将更大。
（3）由智能设备的特点可以看出，智能设备加强了状态监测功能，使其具有了自检、自测，甚至自愈的功能，因此智能设备在强迫停运率、计划停运率和非计划停运率等方面都将优于常规设备，本报告中暂取以上三项指标分别比常规设备提高一倍，中断成本大为降低。
（4）報废成本主要与设备残值和设备拆除费用相关，智能设备与常规设备相比，主要差别在于应用了大量的智能组件，而智能组件多为电子器件，其残值较低，因此，智能变电站的报废成本与常规变电站相差不大。
（5）我国的设备平均服役年限不足20年，资产效益水平偏低。实施全寿命设计管理后，设备的健康水平和服役年限可明显提高，资产效益水平显著提升；设备实际平均使用寿命提高到30年，预计每年可节约技改、修护资本性投入10％以上。
（6）采用智能化设备的变电站LCC明显优于常规变电站，且在节能、环保方面也有明显的社会效益。
四、结束语
全寿命周期管理既是一种先进的管理理念，也是一种科学的管理方法，它将推进电网企业的成本节约和效益提升，对变电站日后的建设方向有着重要的指引作用。本文主要对智能化变电站的全寿命周期管理理念在变电站设计中的具体应用展开了分析讨论。引入全寿命周期管理理念，在变电站的工程设计中采用智能化方案，既满足变电站的发展要求，也符合国家的可持续发展战略目标。
参考文献
[1]史京楠，韩红丽，徐涛．全寿命周期成本分析在变电工程规划设计中的应用[J]．电网技术，2009，33(9)
[2]李涛，马薇，黄晓蓓. 基于全寿命周期成本理论的变电设备管理[J].电网技术，2008(11)
[3]李晔.全寿命周期管理在变电站设计中的运用[J].电工技术,2009
关键字：全寿命周期；管理；智能变电站；设计；应用
中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：
一、变电站全寿命周期设计内容分析
在国家和社会大力提倡科学、可持续发展的氛围下，变电站作为关系到经济社会发展和人们生产生活的重要公共设施，必须秉持工程对社会、历史负责的精神，在全寿命周期集成分析和管理中结合这些所缺乏并正追求的先进理念，实现企业成本最低，提高企业经济效益。
全寿命周期设计是指在设计阶段全面考虑工程在整个寿命周期各个阶段的要求与情况，将后续阶段中可能发生的问题事先做好预防或设置好解决途径；并且将科学发展、可持续发展、保护环境等先进理念落实到工程中，以实现工程全寿命周期目标的设计理念与方法。变电站工程的全寿命周期设计目标必须对产品整个寿命周期的所有费用，资源消耗，环境代价及扩展回收等进行整体分析与规划，使其达到社会、企业、用户等各方面满意，并体现工程对社会和历史负责的精神，承载人们所期冀的使命。
二、全寿命周期设计的具体方法
全寿命周期成本方法（LCC）是从设备、系统或项目的长期经济效益出发，全面考虑设备、系统或项目的规划、设计、制造、购置、安装、运行、维修、改造、更新、直至报废的全过程，在满足性能及可靠性的前提下使全寿命周期成本最小的一种理念和方法。
通过公式LCC=C1+C0+CM+CF+CD来进行全寿命周期最优设计，式中的LCC表示的是全寿命周期的成本，C1为前期的投入成本，C0为变电站运行成本，CM是变电站的维护成本，CF是变电站停运产生的成本费用，CD是废弃成本。
三、运用全寿命周期管理理念分析变电站设计实例
本文以某220kV变电站新建工程为例，通过运用全寿命周期管理理念分析采用智能化变电站设计方案与以往常规变电站设计方案的优势。
工程概况：某220kV变电站终期建设三台主变，规划容量3×180MVA，本期建设2台，容量2×180MVA。220kV出线规模：规划出线6回，本期4回；110kV出线规模：规划出线12回，本期8回；10kV出线规模：规划出线24回，本期8回。
（一）智能化设备全寿命周期分析
由于本文篇幅有限，在这里仅重点分析220kV及110kV配电装置进行全寿命周期分析的情况。
本次设计的变电站220kV和110kV配电装置为两种形式，方案一为智能化户外GIS，方案二为户外常规设备，两类设备运行统计数据如下表：
110kV及以上断路器单元可靠性指标表，单位：次/（100台×年）
根据智能断路器单元的特点可以看出，与常规断路器相比，智能断路器加强了状态监测功能，使其具有了自检、自测，甚至自愈的功能，因此智能断路器在强迫停运率、计划停运率和非计划停运率等方面都将优于常规断路器。
（二）两个方案的LCC计算
（1）一次投资成本CI
本工程220kV和110kV两类设备一次投资成本比较如下表：（单位：万元）
（2） 运行成本C0
运行成本主要考虑断路器单元保险费及运行维护费用。
配电装置运行成本C0（单位：万元）
智能设备中由于增加了智能组件部分，其设备费要高于常规设备，因此维护及保险的基数较大，相应保险费用要高。智能设备的特点之一就是增强了自检、自测和自愈的功能，因此其平均年维护率要比常规设备低，在这里取常规设备检修率的50％。计及这些因素后，智能断路器在运行成本上优势明显。
（3）中断供电损失成本CF
考虑断电损失成本及修复成本如下表。（时间单位：小时；成本单位：万元）
根据上表分析可以看出，由于智能系统的应用，采用智能设备的中断成本损失费用远低于常规变压器。
（4）报废成本CD
报废成本CD考虑220kV/110kV配电装置拆除费用及其残值。
配电装置设备报废成本（CD） （单位：万元）
智能组件主要是一些电子部件，因此其残值取其设备费的5％。从上表可以看出，由于智能设备配备了智能组件，一次投入成本增加，因此其报废成本略高于常规设备。
（5）两个方案的比较和评估（单位：万元）
通过GIS的LCC 比较，可以发现采用智能设备在一次投资成本CI上要高于常规设备，报废成本CD与常规设备相当，但在中断供电损失成本CF及运行成本Co上要明显低于常规设备。
目前，采用智能设备的全寿命投资已经比采用常规设备的全寿命投资要少，因此在今后的推广期和成熟期时，由于智能组件的价格下降，采用智能设备的投资将会更少。
（三）综合分析评价
上文主要对220kV及110kV GIS设备进行了全寿命分析，220kV和110kV GIS设备相应比常规变电站设备减少投资762.9万元和888.4万元，上述设备约占变电站总设备投资的50％-55％，变电站的智能化也主要体现在这些设备的智能化上，因此，对这些设备的全寿命分析，从一个方面反映了智能变电站和常规变电站的全寿命比较。
（四）结论
（1）由于智能组件的大量应用，智能变电站的一次投资成本CI要高于常规变电站，而今后随着智能组件技术的日趋成熟，两者一次投资成本有逐渐缩小的趋势。
（2）运行成本与最大负荷利用小时数和电费成正比，当最大负荷利用小时数或电费增加，智能变电站运行成本比常规变电站的优势将更大。
（3）由智能设备的特点可以看出，智能设备加强了状态监测功能，使其具有了自检、自测，甚至自愈的功能，因此智能设备在强迫停运率、计划停运率和非计划停运率等方面都将优于常规设备，本报告中暂取以上三项指标分别比常规设备提高一倍，中断成本大为降低。
（4）報废成本主要与设备残值和设备拆除费用相关，智能设备与常规设备相比，主要差别在于应用了大量的智能组件，而智能组件多为电子器件，其残值较低，因此，智能变电站的报废成本与常规变电站相差不大。
（5）我国的设备平均服役年限不足20年，资产效益水平偏低。实施全寿命设计管理后，设备的健康水平和服役年限可明显提高，资产效益水平显著提升；设备实际平均使用寿命提高到30年，预计每年可节约技改、修护资本性投入10％以上。
（6）采用智能化设备的变电站LCC明显优于常规变电站，且在节能、环保方面也有明显的社会效益。
四、结束语
全寿命周期管理既是一种先进的管理理念，也是一种科学的管理方法，它将推进电网企业的成本节约和效益提升，对变电站日后的建设方向有着重要的指引作用。本文主要对智能化变电站的全寿命周期管理理念在变电站设计中的具体应用展开了分析讨论。引入全寿命周期管理理念，在变电站的工程设计中采用智能化方案，既满足变电站的发展要求，也符合国家的可持续发展战略目标。
参考文献
[1]史京楠，韩红丽，徐涛．全寿命周期成本分析在变电工程规划设计中的应用[J]．电网技术，2009，33(9)
[2]李涛，马薇，黄晓蓓. 基于全寿命周期成本理论的变电设备管理[J].电网技术，2008(11)
[3]李晔.全寿命周期管理在变电站设计中的运用[J].电工技术,2009