13、全寿命管理的措施及方案专题报告

11概述1.1全寿命周期管理简介全寿命周期成本（LifeCycleCosts，简称LCC）管理，是国际上目前较为前沿的建设成本管理理论，它的基本涵义就是在满足可靠性要求的基础上，使设备、项目或系统在全寿命周期内拥有成本（OwningCost）最低的管理。全寿命周期管理，包括对设备、项目或系统的规划、设计、制作、采购、安装、运行、维护、改造和退役等整个寿命周期的管理，其核心内容就是对设备、项目或系统的LCC运行分析，并进行决策。全寿命周期管理追求的是成本优化、资源合理利用、最大限度的发挥投资效益。全寿命周期管理能够在标准化建设中起引领作用，提高资产质量，提高设备使用效率，延长设备使用寿命，降低设备使用成本，优化各项管理流程，统一标准、规范，加强专业协调和配合，提高资产管理效率，降低管理成本。1.2全寿命周期管理研究现状全寿命周期管理最早由美国军方于20世纪60年代中后期提出，主要应用于美军重要的军用器材系统的采购中，从开始提出到20世纪70年代，许多国家和民间组织在设备管理中也着力推行全寿命周期管理，如日本设立了专门委员会推广应用全寿命周期管理办法。上世纪80年代以后，全寿命周期管理在广泛应用的基础上走向成熟和国际化。1987年，由中国设备管理协会将该项技术带入我国，并成立了设备全寿命周期管理委员会。虽然我国全寿命周期管理工作起步较晚，但也取得了一定成效。全寿命周期管理在电力系统的应用具有前瞻性和先进性。目前仅有少数几个发达国家将LCC技术应用于电力系统，较集中的是美国和瑞典，主2要用于核电站、发电机、发配电线路等建设项目。随着我国对LCC工作的重视，国内电力行业在21世纪初开始探索尝试应用LCC技术，国家电网公司更于2008年提出整个公司系统全面推行实施资产全寿命管理，从根本上改变传统电网资产管理方式，力求通过LCC管理，在满足工程基本功能的条件下，将工程全过程中各个阶段有机结合、统一实施，使其技术先进、安全可靠、经济合理、使用方便，达到最佳的投入产出比。1.3全寿命周期管理应用于输电线路的意义输电线路是电力系统的重要组成部分，它的运行可靠性水平的高低直接影响整个电力系统。因此，分析研究影响输电线路全寿命周期管理的因素，对保证输电线路能够安全、稳定、连续带电运行具有很重要的意义；分析优化输电线路的投资和运行维护费用，对整个电网的投资具有很重要的经济意义。2输电线路全寿命周期费用计算方法2.1输电线路全寿命周期费用组成工程项目的寿命周期成本，包括项目的研究、试验、设计、施工、运营到报废淘汰为止的整个使用期间的成本，是建设成本(含决策设计和施工阶段的成本)与使用成本(包括使用过程中的能源损耗、运行维护费用、管理费用)的总和。输电线路项目全寿命周期成本管理的目标是在保证可靠性的基础上，使项目的全寿命周期成本最低，其核心内容是对项目和系统的全寿命周期成本进行分析计算，以量化值为基础进行决策。输电线路LCC主要由以下几部分组成：（1）一次投资成本（InvestmentCosts，简称IC）IC指在输电线路正式投入运行以前，所付出的一次性成本。包括导线、3地线、绝缘子、杆塔、基础、房屋拆迁、工厂、采石场、各种企业等补偿成本林木砍伐成本、人工费和运输成本以及其他辅助设备成本等。（2）运行成本（OperationCosts，简称OC）OC指输电线路运行期间所花费的一切费用的总和，包括：能耗费、人工费、环境费用、维护保养费以及其他费用。（3）故障引起的中断供电损失成本（FailureCosts，简称FC）FC指在故障发生后中断供电造成的损失。（4）工期变化引起的时间成本（TimeCosts，简称TC）下面方案LCC分析中对TC作简化处理，认为各比选方案的TC相同，即TC不影响最终的比选结果，故在LCC分析中将其省略，但在实际LCC成本中应该计及TC费用。（5）报废成本（DiscardCosts，简称DC）TC指工程寿命周期结束后，清理、销毁该工程所需支付的费用。部分设备还具有残值，可以冲销有关的费用，这种报废成本应为负值。因此输电线路寿命周期成本可写成：LCC=IC+OC+FC+TC+DC由于成本发生在不同的年份，上式中的费用都需要用费用现值或年费用法折算后才能比较。2.2输电线路全寿命周期费用计算模型及计算方法全寿命周期费用管理计算一般包括LCC估算、LCC分析、LCC评价、LCC管理等内容。LCC计算是所有工作的基础。LCC计算方法包括：参数法、类比法、分析估算法、工程估算法等等。从输电线路工程建设的特点看，比较适用的LCC计算方法为工程估算法。4工程估算法是将工程寿命周期中的各阶段所需费用细分后进行估算的方法。从基本费用单元开始，用工程上的方法对每项费用进行估算，然后逐项迭加得到上一级费用单元的值，最后求得LCC费用。其数学模型可表示为：C=C1+C2+C3+…Cn其中，C为寿命周期费用，后面各项为不同阶段的单元费用，各单元费用还可继续分成子单元，形成产品的一个完整的费用结构分析图，从而得出总的估算值。输电线路进行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”。所谓“寿命期相同”指的是设计方案的寿命期应与整个线路的寿命期相同；所谓“互斥”是指在参与比较的方案中只能选择一个，其余的必须放弃。对于寿命期相同的互斥方案，计算期通常设定为其寿命期，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。根据效益极大化目标的要求，以及依据费用较小的项目比之费用较大的项目更为可取的原则来选择最佳方案，这种方法称为最小费用法。最小费用法包括费用现值(Cp)比较法和年费用比较法(Ca)。2.2.1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5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：00(/,,)(1)nntptctcttCCPFitCi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。2.2.2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：00(1)(/,,)(/,,)(1)(1)1nnntccacctcnttciiCCtPFitAPitCii影响输电线路全寿命周期成本的因素很多，例如线路建设的路径、导线的型号、杆塔的类型、地形地貌以及气候条件等等。为了通过LCC评估不同输电线路方案的优劣，需要计算不同方案的LCC。2.3输电线路全寿命周期费用计算步骤从输电线路LCC组成看，LCC的计算方法需大量的详细、真实、可靠的数据支持，为此必须掌握有关设备、维护、检修等费用的历史数据。由于输电线路LCC研究还处于起步、探讨阶段，相关数据的收集、整理有待生产、管理中总结、深化和完善。在缺乏部分数据的现状下，输电线路LCC的计算可作以下的简化处理：允许不考虑共同拥有的费用。尽管LCC是产品一生费用的总和，但LCC技术的目标并不是全面、完整、准确地计算费用，而是通过计算各方案间LCC6的差别，为选择最佳方案提供决策依据。即LCC技术更重要的作用是方案优选。借用LCC技术对“已支费用”的解释，通过不考虑“各方案所共同拥有的费用”来简化优选的过程。通过分析得知，输电线路方案的全寿命周期评估的步骤如下：第一步：收资，确定待选的可行性方案；第二步：导线、地线LCC估算比较，选择导线和地线型号；第三步：绝缘子LCC估算比较，选择绝缘子及组装型式方案；第四步：杆塔、基础LCC估算比较，选择杆塔、基础方案；第五步：路径方案LCC估算比较，选择路径方案；……第N步：工程的总体评价。3对输电线路全寿命周期管理的建议3.1重视设计阶段在输电线路全寿命周期管理的作用输电线路全寿命周期，按费用的发生，可以划分为“规划设计、施工安装、运行维护、报废回收”等阶段，覆盖了工程项目的整个寿命管理过程。输电线路全寿命周期管理不是片面地要求控制单个环节投资最省，而是要根据工程建设的需要，全面合理地进行投资分布，从长远考虑工程总费用，更合理地评价投资的效益。在输电线路建设阶段即规划设计、施工安装过程中，要保证符合环保要求和工程质量、工期和成本之间的平衡；在运营期间保证安全、可靠、高效益；在工程寿命终结期的拆除、处理成本最低、环境影响最小；最终实现项目全寿命周期效益的最大化。影响输电线路投资最大的阶段是约占工程项目建设周期1/4的技术设计工作阶段。在线路的可研设计阶段，影响工程投资的可能性为75%～95%；7在初步设计阶段，影响工程投资的可能性为35%～75%；在施工图设计阶段，影响工程投资的可能性为5%～35%。很显然，工程投资控制的重点在于施工以前的投资决策和设计阶段，这两个阶段的费用成本通常不超过工程总体投资的3%，却决定着几乎全部随后的费用。施工阶段至工程寿命期结束，即使通过各种技术措施努力节约全寿命期费用，效果仍不明显，仅约为10%。由此可见，在工程建设做出投资决策后，控制工程造价的关键就在于设计阶段。在传统意义的电网建设中常常发生两种偏差：①为追求建设成本的节约造成设计标准不够或施工不达标，使工程竣工后不能安全可靠运行而导致过高的运行成本；②过度追求运行安全而造成设计施工较为保守，致使建设成本的浪费。如图1线路工程全寿命周期费用组成曲线显示：工程项目所实现设计标准越高，建设成本C1越大，使用成本C2越小；而工程实现设计标准越低，建设成本C1越小，其后的使用成本C2则越大；因此我们需要找到这样一个平衡点Cmin，来实现线路工程全寿命周期费用最小而设计标准最大化，即在尽可能的提高工程设计标准的前提下实现建设成本、使用成本最小化。为了能在工程寿命中找到这样一个合理的平衡点Cmin，我们将本线路工程的建设环节和设计方案逐一分解，确定费用因素，分析其费用比例和费用弹性，在设计方案中着重进行研究优化，从而在线路工程设计中贯彻建设工程全寿命周期管理的措施、方案，在多个设计方案的比选和优化中，从工程全寿命周期的视角，在各方案技术可行的基础上，以技术方案在整个寿命周期内的费用现值最小为原则，作为技术经济优化后的推荐方案。8图1线路工程全寿命周期费用组成曲线国内外大量的统计实例表明，规划设计阶段是影响工程造价的关键阶段，对建设成本(一次性设置费用)、运行成本(包括损耗和日常运维、管理费用)具有决定作用。因此在项目做出建设决策后，控制工程造价的关键就在于设计阶段。工程项目要在建设过程中节约投资和建成后安全稳定运行，并取得良好的经济、社会效益，设计环节起着决定的作用。因此在线路工程全寿命周期管理中应引入全寿命周期设计的概念，这就意味着，在设计阶段就要考虑到线路全寿命历程的所有环节，以求线路全寿命周期所有相关因素在设计阶段就能得到综合规划和优化。全寿命周期费用C＝C1＋C2C1：建设成本（决策、设计、施工费用）C2：使用成本（管理、运行维护费用及电能损耗）。93.2向全寿命周期设计转化设计是工程建设的灵魂，是处理技术与经济关系的关键性环节，与全寿命管理的各个环节息息相关，是后期工程建设和可靠运行的基础，前期规划、方案设计的优劣直接决定了工程建设质量、造价控制和运行成本等，因此，设计阶段向全寿命周期设计转化是必要的。在工程具体建设、设计中必须要引入全寿命周期管理和寿命周期费用评价法的主导思路，必须落实到前期规划、方案设计、设备采购、施工安装、运行维护、回