电力二次设备LCC模型构建及应用探讨

电力二次设备LCC模型构建及应用探讨

高海龙高杰

（国网徐州供电公司221000）

0引言

寿命周期成本（LCC）是产品概念阶段和产品处置之间的时间间隔内的累积成本。寿命周期成本计算是经济分析的一个方法，用于对包括产品的采购成本和业主成本的产品总成本的评估。

国家电网公司从08年开始倡导开展设备全寿命周期成本研究，并结合资产全寿命周期管理体系建设，在一些具体的工程建设（主要是一次设备）中进行试点应用。

2017年，国家电网公司给国网江苏省电力公司下达了“继电保护设备基于LCC招标采购应用及供应商服务质量评估研究”的课题任务。本文结合该研究课题，根据在某市供电公司的调研，建立了适合二次设备的LCC模型，并提出LCC在二次设备全寿命周期各阶段的应用建议。

1继电保护设备LCC模型

通过在国网江苏省电力公司某市供电公司的调研，参考电力行业LCC通用模型，建立以继电保护为代表的二次设备全寿命周期成本（LCC）模型：

LCC=CI+CO+CM+CF+CD

式中：LCC表示全寿命周期成本；CI表示初始投资成本；CO表示运行成本；CM表示检修成本；CF表示故障成本；CD表示退役成本。各部分成本的详细成本要素如下：

设备残值

1.1初始投资成本（CI）

设备初始投资通常包括设备的购置、安装、调试的支出成本以及招标采购过程中的其他费用。二次设备由供应商直送项目现场，运输费用含在采购价格中，无仓储费用；同时二次设备主要在设备安装后做验收检验，监造、出厂试验、抽检等工作只是选择部分批次开展。

因此，继保设备初始投资成本主要包括设备购置费、安装工程费和其他费用。其中设备购置费指设备的采购价格；安装工程费指设备的安装和调试等费用；其他费用是指设备招标采购过程中的其他费用，包括项目设计费、项目管理费等。

CI=CIS+CIA+CIT+CIO

其中：CIS表示设备采购价格；CIA表示设备施工安装费用；CIT表示设备调试费用；CIO表示招标采购过程中的其他费用。

在具体计算中，CIO建议按照一定计提系数计提，计提系数可以参考历史数据，根据二次技改项目中设计、监理、法人管理等费用占其他费用的比例算出。

因此：CI=CIS+CIA+CIT+CIO

=（CIS+CIA+CIT）*（1+a），a为计提系数。

1.2运行成本（CO）

继保设备运行成本主要包括能耗费用、运行巡视人员费用及相关管理费用。其中能耗费用指继保设备运行产生的能耗（电）费用；运行巡视人员费用指的是负责巡视的工作人员的工资、补贴等费用总和；相关管理费用指的是供电企业运营过程中发生的与二次设备运行管理相关的费用。

CO=CO1+λ2CO2+λ3CO3

其中：CO1表示能耗（电）费用；CO2表示运行巡视人员费用；CO3表示运行相关管理费用；λ2表示人工费用系数；λ3表示管理费用系数。

1.3检修成本（CM）

设备检修成本指维持或改善设备与系统的安全性、可靠性、可控性、经济性和环保性，使其能够长期处于安全可用状态，效益接近最佳状态而进行的检查、维护和修理工作所耗用的成本。主要包括：定期检修（预防性检修）、状态检修（预知性检修）及大修项目（可靠性检修、优化检修）、事故检修（临时性检修）等。事故检修不属于计划检修的范畴，其检修费用和停电损失计入故障成本。由于微机保护装置其他插件的理论失效率相比于电源插件是非常低的，因此在继保设备实际管理中，一般会在设备寿命周期中定期更换一次电源插件，保证设备运行可靠性。

因此：CM=CM1+CM2+CM3

其中：CM1表示状态检修费用（含定期检修）；CM2表示定期更换电源插件费用；CM3表示大修项目费用。

1.4故障成本（CF）

故障成本是指因为设备故障而导致的惩罚成本。设备故障成本包括直接故障成本和间接故障成本，直接故障成本包括中断供电损失费用、故障修复费用。间接损失费用是指可能会发生的赔偿费用，造成的不良社会影响以及公司信誉受损等。

进行故障成本计算时，不仅需要计算故障损失费用，还需要计算故障概率。故障概率是指一定时期内设备发生故障的次数，故障概率按年计算。因此，继电保护设备一定期限内（年）的故障成本计算公式如下：

CF=CFg×CFf+λRC

其中：CFg表示故障发生概率；CFf表示故障直接和间接损失费用；λ表示继电保护设备的年平均故障数；RC为继电保护设备的故障平均修复成本。

在实际统计中，继保设备的拒动、误动极少，引起的电力安全事故事件也鲜有记录。因此中断供电损失费用和间接损失费用较难计算，建议在故障修复费用中加上惩罚系数来考虑该部分损失。

故障修复费用（RC）包括故障修复所消耗的人工、材料、机械台班费用，可通过统计设备数量及历年缺陷次数，计算设备年平均故障数，故障修复成本取其缺陷处理成本（插件采购+更换人工费用）。由于设备缺陷记录不完整，造成故障概率偏低，以及之前提到的无法统计损失费用，在计算故障修复费用时适当考虑乘一个惩罚系数n，因此CF可以转化为CF=CFg×CFf+λRC=nλRC（n≥1）。

1.5退役成本（CD）

退役成本主要是指在设备寿命期末，拆除旧有的设备及基础所发生的工程费用及旧设备的残值。其退役成本为旧设备残值冲抵安装工程拆除费用，即：

CD=CX-CR

其中：CX为拆除旧有的设备及基础所发生的工程费用；CR为设备残值。

2基于LCC的二次设备全寿命周期管理应用建议

2.1规划设计阶段

在电网工程设计阶段，相关继电保护及控制设备的选型配置除了应充分考虑电网发展的需要和继电保护应用的要求，还应结合LCC，

充分考虑项目的可能最小费用和可能最佳可靠性，既不能一味地追求前期的经济性而选择购置成本低的设备，从而导致设备后期的运行维护成本过高，也不能盲目花费巨资购置高可靠性的设备，应该根据电力系统对设备可靠性的要求来选择，从而保证电力企业投资利润的最大化。

2.2采购建设阶段

在采购招标工作中，运用LCC评标和评价方法，构建招投标过程全寿命周期管理体系，从源头优化设备全寿命周期成本。通过修订招标规范，将LCC成本纳入商务评分中；在招标书中明确LCC相关参数，要求投标方提供涉及LCC计算的数据；在继电保护设备评标中，以全寿命周期成本作为评标中商务部分的依据，设置LCC成本作为商务标的权重，商务和技术部分应当根据不同设备的技术经济特点作不同的取舍。

可根据历史采购记录，引入平均LCC，按物料维度或物料+供应商维度计算平均LCC，评标时将供应商提供的LCC与平均LCC对比。

在合同签订中增加LCC的保证条款，明确保证值及相应惩罚条款。

2.3运行维护阶段

目前国家电网公司继电保护检修仍偏向于周期性、计划性检修，如1～2年的首检，5～6年的全检及大修，12年左右的综合自动化改造，更多考虑的是设备运行的安全性和可靠性，对设备成本管理略有忽视。

基于LCC模型及状态检修的实际应用，应该打破这种固有管理模式，从经济的角度出发，分析与检修策略变化有关的成本，通过定量对比在一定前提下各检修方案的不同成本,形成检修策略建议，既保障设备安全稳定运行，又考虑设备管理的最优经济成本。

在检修方案制定中，要结合以上建立的LCC静态模型，构建动态模型，既要考虑到资金的时间价值，还要考虑到逐年的利率变化和通货膨胀的影响，将设备发生在不同时间的费用和效益折算为发生在同一时间的可比费用和效益，使得不同设备之间具有可比性。

动态模型如下：

式中，T为继电保护设备的寿命年限；Ai为继电保护设备每年花费的成本；r为通货膨胀率；R为社会贴现率。

通过应用LCC动态模型，对检修方案进行经济性比较，由此可以给出一些检修建议。

2.4退役报废阶段

为提高继电保护设备的安全经济运行水平和技术水平，确保电网安全稳定，需要有计划、有重点、有步骤地实施技术改造和退役。应结合LCC技术确定设备经济寿命，科学地制定设备更新年限，在确保电网正常运行、继电保护及控制设备装备水平不断提升情况下提高设备有效利用率。

3结语

本文在二次设备LCC模型构建中主要依据国家电网公司二次设备运行及管理现状，因此在模型要素的确定上诸多受限。为了实现二次设备基于安全及LCC最优管理，应该加强状态检修应用力度，打破参考运行年限进行检修、技改决策的模式，并在今后的试点应用中进一步总结经验，更新和完善二次设备LCC模型。