配电变压器生命周期的成本与效益更新指导
开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇配电变压器生命周期的成本与效益更新指导范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！
【摘 要】全寿命周期成本（Life Cycle Cost， LCC）是指一个系统或设备在全寿命周期内，为购置和维持其正常运行所需支付的全部费用，即系统（设备）在其寿命周期内设计、研究与开发、制造、使用、维修和保障直至报废所需的直接、间接、重复性、一次性和其他有关费用之和。笔者是一个从事多年相关配电变压器的工作者，可以说对其的原理构造是相当的熟悉，因此，文章针对配电变压器生命周期的成本与效益进行了系统的分析，实现了配电变压器在寿命周期内总投资成本最优，可对未来配电网建设及改造起到积极指导作用，以供大家参考。
【关键词】配电变压器 生命周期 成本与效益
一、前言
长期以来，电力企业设备投资管理强调阶段性和顺序性，重点关注阶段性目标，欠缺对系统整体目标的考虑，投资规划未充分考虑设备全寿命周期内的总投资优化，缺乏全寿命周期成本（life cost cycle，LCC）分析。而事实上，伴随着各种随机偶然因素的影响，未来负荷如何变化难以准确预测。因此，对于不确定的负荷年均增长率，选择不同容量的配电变压器，带来的供电中断损失就不同，就影响到配电变压器全寿命周期成本的变化。于是在工程开始年份，该如何选择配电变压器容量，存在着因负荷年均增长率的不确定性带来了风险。实践证明，LCC（Life Cycle Cos）管理技术追求的是设备一生所耗费用最少的技术经济方法，因此运用LCC技术是解决设备发展与经费紧缺的矛盾、提高设备寿命周期利润，从而提高企业综合效益、保持企业可持续发展的战略举措。
二、全寿命周期成本的概述
全寿命周期成本（Life Cycle Cost， LCC）是指一个系统或设备在全寿命周期内，为购置和维持其正常运行所需支付的全部费用，即系统（设备）在其寿命周期内设计、研究与开发、制造、使用、维修和保障直至报废所需的直接、间接、重复性、一次性和其他有关费用之和。
三、配电变压器的全寿命周期
根据电力企业实际经营过程中配电变压器的投资构成，按照全寿命周期理论配电变压器的 LCC可划分为：初次投资成本、运行维护成本、停电损失成本（即惩罚成本）以及设备残值4大部分：
（一）初次投资成本
配电变压器初次投资成本即基本建设成本，包括设备购置费用、建筑工程费用、安装工程费用、动态费用和其他费用，该成本发生在寿命周期初期，属于一次性投入，用FC表示。配电变压器的初次投资成本可根据国家电网公司最新颁布的《20kV及以下配电网工程建设预算编制与计算标准》计算得到。
（二）运行维护成本
设备运行费用主要指配电变压器在运行过程中因功率损耗产生的费用，包括固定功率损耗成本和可变功率损耗成本。设固定功率损耗为Pg，Cpe为单位损失电量成本，Tt为配电变压器的年平均停运时间，则年固定功率损耗成本Cg为
Cg = Pg C pe （8 760 -Tt）.......................................................（1）
设Smax为配电变压器的最大负荷功率，
Pmax、Qmax为设备最大负荷下的有功功率和无功功率，
?Pmax为最大负荷下配电变压器的有功功率损耗，r为配电变压器的等效电阻，?H为可变功率损耗电量，
τmax为最大负荷损耗时间，Cb为年可变功率损耗成本，
C y为设备年运行费用，
.....................................................（2）
........................................................（3）
.............................................................（4）
.........................................................（5）
利用功率因数和最大负荷利用小时数Tmax
查表便可得到最大负荷损耗时间τmax，其中
........................................................（6）
式中E为1a内通过该配电变压器输送的电量。运行人员费用和检修人员费用可按照不同类型的配电变压器平均每台安排的运行、检修人员数量乘于每个运行、检修人员工资得到。假设某供电企业负责总数为jn台的第j类配电变压器的运行、检修人员数量分别为1m、2m，运行、检修人员的平均月工资分别为Q1、Q2，则平均每台该类配电变压器的年运行、检修人员的费用之和Cp为
...........................................（7）
设备故障检修费用主要为配电变压器检修时消耗的装置性材料的费用，鉴于目前的电力设备维修体制，配电变压器的维修周期、维修费用等相对稳定，因此可确定维修费用的数学模型为
.....................................................（8）
式中：Cm为单台设备的年故障检修费用；Njm为第j类元件每年检修次数；Cjm为平均每次检修费用，其值可通过电力企业统计数据分析得到。则单台配电变压器的年运行维护成本Cyw为
................................................（9）
（三）停电损失成本
停电损失成本主要指由于设备故障、检修停运对用户造成的停电损失。对于配电变压器，年停电损失成本TC为
...................................................（10）
式中：?为配电变压器的平均负载率；S为配电变
压器的额定容量；Tt为配电变压器的年平均停运时间，可通过电力企业的统计数据分析得到。
（四）设备残值
根据LCC理论可知，初次投资成本属于现值，运行维护成本、停电损失成本和设备残值不属于现值。由于资金具有时间价值，为了使不同改造选型方案在投资初期具有可比性，需要将运行维护成本、停电损失成本和设备残值进行折现值计算。设配电变压器的实际使用寿命为na，配电变压器各年的运行维护费用为Cyw1、Cyw2、…、Cywn，各年的停电损失费用为CT1、CT2、…、CTn。设i为贴现率，则配电变压器的 LCC折现值Czx为
........................................（11）
研究配电变压器全寿命周期成本，旨在响应我国建立集约型社会，提高资源利用率，走可持续发展道路的号召。由于用电量的剧增导致电网需要保持供电需求的节奏，不断开展提高配电电压等级、扩容、以旧换新等工程建设。LCC理论在电力行业得到普遍应用，但就配电变压器而言，由于初始投资额相对不大，往往只注重初期工程建设投资，而实际上，配电变压器的运行成本很大甚至是初期投资成本的几倍。本文结合配电变压器各阶段费用的特点，发展了将全寿命周期成本（LCC）理论应用于配电变压器容量选择及运行的决策分析中，该方法可贯穿于配电变压器的规划、设计、采购、建设、运行、检修、技改、报废等阶段，实现资源的合理分配，对配电变压器容量选择及运行进行决策分析。得到以下结论：
（1）详细分析配电变压器全寿命周期成本构成及特点，并建立了配电变压器全寿命周期成本模型。介绍了全寿命周期成本常用的估算方法，可应用在全寿命周期成本的各组成部分。然后对LCC的一些简化处理进行了说明。并考虑了资金的时间价值及通货膨胀对成本的影响，采用现年值法对模型进行修正。
（2）建立模型时，利用随机区域负荷概率密度函数建立配电变压器供电中断损失模型该模型是关于变压器容量的的连续函数，区别于其他利用平均断电（惩罚）成本和平均故障修复成本计算模型，能更精确计算供电中断损失。依据上级电源中压馈线的装接容量原则，在配电变压器全寿命周期成本中计入配电变压器的上级电源容量规划投资成本。
（3）对配电变压器运行成本模型进行处理，将配电变压器各种损耗的基本参数空载有功损耗、短路有功损耗、空载电流、短路电压与容量进行曲线拟合，并运用回归分析法得到各参数与容量的数学关系，解决了将作为连续变量时各参数难以确定的难题，克服参数计算的繁冗性，方便模型的求解。
（4）利用全寿命周期模型对随机选定的负荷区域进行配电变压器容量的优化配置，然后与传统的节能模型以及兼顾节能与经济模型进行比较，验证了全寿命周期模型的优益性。
（5）采用风险型决策对因负荷年均增长率的变化引起的容量选择风险进行评估决策。首先根据不同的负荷年均增长率初步选择几种适合不同负荷年均增长率的配变容量方案，再根据不同负荷年均增长率出现的概率利用决策树法分析不同容量方案的投资风险，选定风险最小为最合适的配变容量方案。
五、未来展望
由于时间的限制，本文仅用全寿命周期成本理论对配电变压器容量的选择进行了初步研究和探讨，还可以从以下几个方面展开深入的研究：
（1）文章在建立模型时简化了一些对容量选择影响不大的因素，可以详细评估这些非主要因素和扩大评估范围，使选择配电变压器容量更加全面。
（2）在进行全寿命周期成本计算时，虽然借助了 MATLAB，避免了手工计算的繁琐，但是可以开发出相应的计算软件，只需更改原始参数就可以得到想要的结果，能够使计算方便快捷。
（3）在进行多台并列运行时，采用的是枚举的方法确定初步方案和各个方案变压器投运的时间次序，需要进行大量地数据比较，如果能够将模型线性化处理，则可方便应用 GAMS 求解并很快得到方案组合及投运的最优时间次序，可以节省大量数据分析时间。
六、结论
（1）在未来电力企业中低压配电网建设和改造中，为实现配电网建设改造投资的最优利用，从长远利益角度出发，配电变压器的选型投资决策应以LCC最小为原则，以追求在寿命周期内整体成本最低，而不能只考虑初始投资。
（2）与传统选型方法相比，LCC投资决策分析方法为配电网变压器的选型提供了参考思路，实现了配电变压器在全寿命周期内的总投资成本最优，对配电网建设及改造投资的合理利用起到了积极的指导作用。
（3）基于LCC理念进行配电变压器改造选型时，应优先考虑技术成熟、损耗功率低、维护少、检修工作量小的节能型号，以实现寿命周期成本最低、设备利用价值最高。
参考文献：
[1]赵小利.报装用户优化供电方案的研究[D].武汉大学硕士学位论文， 2004.q
[2]陈先禹.浅析变压器的经济运行在降低用电成本中的作用[J].电工技术杂志，2001（8）： 30-32.
[3]王正风.变压器的容量选择与经济运行[J]. 变压器， 2006，3（43）： 30-32.
[4]杨佳，丁晓群.一种双绕组变压器经济运行的实用方法 [J]. 电力自动化设备，2006，2（26）： 40-43.
[5]韩富春，曹志平.负载调整与变压器经济运行研究 [J]. 电力系统自动化学报 ，2004，6（16）： 28-30.