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摘要：本文分析了输电线路工程全寿命周期费用成本构成，分别找出对各个环节费用成本起作用的主导因素，并通过敏感性分析，确定这些因素变动对线路全寿命周期成本的影响程度，并以线路寿命周期费用净现值最小为优化目标函数，对设计标准的选取提出建议，同时提出相应的控制措施建议，使得业主能在项目整个续存期内取得最佳的经济和社会效益。
关键词：输电线路 全寿命周期 管理 措施与建议
1 全寿命周期管理的定义
随着电网基建和运行管理体制的变化，工程建设的全寿命周期管理这一先进的工程建设管理理念已逐步走上前台，在线路工程建设的实践中，进一步得到明确。
全寿命周期管理要求从工程项目全寿命周期（包括前期策划、设计阶段、施工阶段和使用维护、设备回收等阶段）出发去考虑工程效益问题，它覆盖了工程项目的全寿命周期，考虑的时间范围更长，也更合理。
2 输电线路工程全寿命周期管理的目标
输电线路工程，其输送能力及运行可靠性水平的高低，将对整个输电系统产生较大影响，在传统意义的电网建设中常常为追求投资的节约，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出现事故；或者过度追求运行安全而造成设计施工较为保守，致使投资的浪费。前者建设成本低、使用成本高；后者虽然使用成本低，然而建设成本过高。我们将这种情况以图1的形式表现：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CM，来实现线路工程全寿命周期费用最小而设计标准最大化，即在尽可能的提高特高压输电线路设计标准的前提下实现建设成本、使用成本最小化。
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）。
图1 电力线路全寿命周期费用组成曲线
为了能在输电线路建设及运行期限中达到这样一个合理的C，我们将工程的建设环节逐一分解，并分析其费用比例，确定高费用因素，以便在工程建设过程中着重进行研究改进。
3 输电线路工程全寿命周期管理的关键
3.1 决策和设计阶段是对输电线路全寿命周期管理影响最大的环节
影响项目投资最大的阶段，是约占工程项目建设周期1/4的技术设计前的工作阶段。在初步设计阶段，影响项目投资的可能性为75％～95％；在技术设计阶段，影响项目投资的可能性为35％～75％；在施工图设计阶段，影响项目投资的可能性为5％～35％。很显然，项目投资控制的重点在于施工以前的投资决策和设计阶段。一般这两个阶段的费用成本不超过工程总体投资的3％，却决定着几乎全部随后的费用。由此可见，加大这两个阶段的控制力度对整个建设工程的效益是何等重要。
3.2 设计环节是实施输电线路全寿命周期管理的重要阶段
为便于分析，参照国内外输电线路建设运行实际产生的费用划分，我们将其全寿命周期费用大略分解为三类：建设成本、综合电能损耗费用及日常运行维护费用，并在已建线路的数据基础上进行现值折算，在输电线路全寿命周期费用中建设成本约占46％，电能损耗费用约占46％，运行维护费用约占8％。对路径、气象条件、杆塔、基础进行设计优化，可有效降低建设成本；在设计阶段对导线形式、排列方式进行设计优化，可有效降低电能损耗费用；据数据分析，在运行维护费中，施工检修费用、材料费、运输费、大修费及技改费用等可变成本，占整个费用的9～30％，是可以通过设计优化来进行控制的，在设计阶段适当提高金具设计标准、科学合理的进行绝缘配置、选型，重视对覆冰、风偏、雷电、污秽闪络的预期，均可有效提高线路抗灾能力、降低运行维护费用。因此，设计阶段是实施输电线路全寿命周期管理的重要阶段。
4 本工程全寿命周期管理设计措施与建议
在设计阶段，影响输电线路全寿命周期管理的因素是非常多的，如路径的选择、气象条件的确定、导地线选型、绝缘配合、防雷与接地、塔型规划、建设标准、环保等，这些因素相互牵制，有些互为因果，常常不能独立地考虑。在设计阶段，进行全寿命周期考虑，就是要将这些因素放在全寿命周期这一平台进行综合考虑，做出最优的组合方案，保证线路建设的功能、安全、稳定并经济。
4.1 路径选择
对整个架空输电线路全寿命周期成本来说，线路路径的选择，不仅直接关系着线路的前期投资，并且对今后的施工、运行维护费用也会产生深远影响。在线路的前期投资中，如架空输电线路工程经过路径选择和优化，可有效降低曲折系数、缩短路径长度和减小人力运距，降低工程造价，因此，路径的选择和优化，对工程造价的影响较大，且一旦工程建成投运后，其运行费用将受路径选择中道路交通条件和设计标准的影响（运行维护中，运输占运行维护总费用4％）。一般来说，设计标准较高、道路交通条件较好的线路工程，其年运行费用最低。
4.2 气象条件
毫无疑问，设计气象的选择和确定，在线路建设的初期投资中，起着十分重要的作用。设计气象条件中，起主要控制条件的为最大设计风速和最大设计覆冰。由于铁塔的塔头设计和强度设计与最大设计风速、最大设计覆冰密切相关，所以最大设计风速和覆冰的确定，是设计阶段进行造价控制的重点。目前重冰区线路的造价与轻冰区线路造价成倍数关系增长，冰区长度的划分与确定是线路设计控制造价所必须认真考虑和研究的项目。
4.3 导线选型
架线工程、基础工程和杆塔工程三项基本上占了整个线路建设成本的80－90％，导线选型方案变化不仅显著影响架线工程，而且引起杆塔及基础工程费用变化，对建设成本影响巨大。根据导线选型不同，产生的电能损耗约占线路全寿命周期费用的30％－60％，因此导线选型将对线路投产后的运行成本产生巨大影响，合理选择导线形式及分裂形式直接关系到线路整个寿命周期成本。因此结合工程输送容量要求、地形情况、气象条件及杆塔荷载等因素，合理选择导线型号，对降低输电线路全寿命周期成本有重要意义。
本工程地处青藏高原与四川盆地的大地貌单元过渡的深切割高山峡谷地带，存在大档距、大高差的情况，对导线的机械强度要求较高，我国的500kV交、直流线路，轻冰区导线大都采用钢芯铝绞线（ACSR），运行情况良好，参照本地区已建110kV线路设计运行经验，本工程选择JL/G1A－240/30和JL/G1A－240/40两种钢芯铝绞线进行比较。
从两种导线电气特性，无线电干扰，可听噪声，极限、自然输送容量，导线机械强度，铁塔荷载，导线弧垂特性，经济指标，年费用等方面对两种导线进行比较，推荐采用JL/G1A－240/30钢芯铝绞线。
通过实际工程对导线的比选计算，可以看出导线选择问题实际上是一个在满足技术特性的要求下平衡初期投资和长期运行经费的经济问题，如能合理进行导线选型，可有效减少电能损耗，降低整个工程全寿命周期费用。
措施及建议：导线选择应在考虑线路的输送容量、传输性能、电磁环境影响等多种因素的同时，通过对导线电气特性、机械特性和投资的综合分析及技术经济比较，推荐出在技术和经济上最优的导线截面和分裂型式。
4.4 绝缘配置
绝缘配置成本约占整个线路工程建设成本15％，且对运行水平及运行费用有极大影响，本项目位于凉山布拖县和普格县，线路大部分位于高山大岭和山地地带，松树较多、植被良好。沿线大的集中污染源主要是邻近水泥公路灰尘影响。因此根据本工程特点我们制定相应的绝缘配置措施及建议：
（1）随着国家经济的快速发展，城市工业、农村乡镇工业的发展所带来的污染远远超出我们的预期，因此对于污秽区的选择应具有超前预见意识，合理进行污区划分及基本绝缘配置。根据最新重庆污区图，结合现场污秽调查和预测，本线路在污区划分上具有一定前瞻性，给运行留有适当裕度。
（2）在绝缘子串片数的选择上，按工频爬电距离选择，并按操作过电压及雷击过电压校核从而确定本工程所需的绝缘子串片数。通过对采用盘式、合成和棒型绝缘子进行的论证，分析了各种绝缘子型式用于本工程的优缺点，并考虑了提高同塔双回线路的防雷性能，适当提高绝缘和保证绝缘干弧距离，推荐全线采用盘式绝缘子。
4.5 杆塔规划和选型
在输电线路投资中，由于杆塔费用约占工程总投资35％，杆塔尺寸还影响到线路走廊宽度、树木砍伐、房屋拆迁、电磁影响等环境保护。因此，合理规划杆塔，对降低输电线路投资具有重要的意义，铁塔结构布置是否合理和结构型式的优劣直接影响到铁塔受力的合理性以及结构的安全可靠度。严重影响着输电线路工程的建设质量和投资成本。
工程杆塔的综合经济指标主要取决于塔型的合理选择和杆塔自身结构的优化。本工程围绕合理可靠、实施可行并兼顾经济指标的原则对工程杆塔结构进行了以下几方面优化：
（1）为确保本线路铁塔的设计质量，本专题报告通过对110千伏的荷载特点、电气间隙、对地距离、排列方式、挂线方式、结构受力、变形及沿线的地形情况等方面对不同塔型进行了分析论证，从安全可靠、经济合理的角度出发，借鉴国网典设塔型规划的思路和方法，塔型选择如下：
同塔双回线路推荐占用线路走廊小、铁塔重量较轻的鼓型塔，同时地线支架同上横担组复合蝶形布置。单回路推荐采用导线三角形排列的猫头型和干字型塔型。
4.6 基础及环境保护
合理化的基础设计，不仅能降低工程造价，保证线路的安全运行，而且有利于环境保护，减少水土流失。本工程根据沿线地形、地质特点，针对凉山州地区的地形、地质特点，合理规划了以下基础型式。
（1）柔性斜柱基础；
（2）原状土掏挖基础；
（3）刚性基础；
（4）半嵌式岩石基础；
（5）人工挖孔桩；
（6）大板基础
（7）钻孔灌注桩
5 本工程全寿命周期管理应重视环节的措施及建议
招标、施工及运行维护阶段虽然对全寿命周期费用影响较小，但其直接影响到输电线路工程的质量进而影响到运行可靠性及生命周期，因此，这三个环节是输电线路工程全寿命周期管理健康实施的重要保证，缺一不可。
5.1 招标建议
招投标工作贯穿于设计、材料采购、施工环节，该阶段管理的重点应放在招标文件的编制、合同形式及条款的确定上。建设项目的招标文件是指建设单位或其委托的有资质的招标代理机构编制并发布的进行建设项目招标的文件，它既是投标单位编制投标文件的依据，也是建设单位与中标单位签订承发包合同的基础，该文件拟定的各项要求，对项目承发包双方都具有约束力，它的相关条款也是控制造价、保证工程设计、供货、施工、监理质量的有力依据，必须编制操作性强、条件适中的招标文件，有利于工程建设的健康实施。
建议：采用设计、施工总承包的方式，有利于提高工程质量，亦有利于对工程造价的控制。积极推行工程总承包的方式，是提高工程项目管理水平，保证工程质量和投资效益的重要措施，其通过设计与施工的过程的组织集成，可促进设计与施工的紧密结合，克服设计与施工分离导致隐患及投资的增加，以达到线路建设全寿命周期管理的目的。
5.2 施工建议
施工环节的管理是指在形成合同的基础上，在工程实施过程中，严格控制工程质量、消除隐患、采取多种措施降低工程费用并控制可能产生的新增费用，从而保证实现线路经济、安全可靠的交付使用。采取有效措施加强工程施工阶段的管理，对线路工程全寿命周期有着十分重要的意义。
措施与建议：（1）合理组织施工，充分采用交叉施工、流水作业等手段，科学安排施工的各要素，并严格落实、减少窝工、停工等现象，提高劳动生产率。（2）认真实施各项质量制度，在施工过程中，项目部应按公司质量手册、程序文件的要求确保质量体系的有效运行，严把各项质量检验关，对隐蔽工程重点部位加强监督检查，将质量隐患消除在萌芽状态，避免遗留问题。（3）在施工过程中，积极推行新工艺、新材料、新机具等新的施工方法手段，以提高施工效率，降低工程费用，注重技术革新和合理化建议工作，以确保工作质量、进度及成本目标的实现。（4）严格项目监理制度。监理的作用是代表建设单位，对工程建设项目按合同规范要求，进行全过程跟踪和全面监督与管理，促使工程建设项目的投资、工期、质量按计划实现，最终达到工程建设项目的投资、工期、质量按计划实现，最终达到工程建设项目合法、合理、科学、经济。（5）严格控制工程变更。要建立健全工程变更处理制度，对于业主、设计、监理及承建商中任意一方提出的变更要求，须经业主、设计、监理的书面同意后方为有效，理由不充分的变更项目，坚决不予受理，因变更产生的工程量须四方现场共同确认，严格控制工程造价。
5.3 运行维护建议
运行维护费用在线路工程全寿命周期费用中所占比例最小，在正常情况下大约5％左右，但运行维护对线路全寿命周期管理的延续性有重大影响，良好的运行维护可以有效延长线路的寿命周期。
6 小结
从工程建设全寿命周期管理思想出发，通过分析输电线路工程全寿命周的费用构成，认为合理进行设计优化并局部提高设计标准可有效降低工程的电能损耗、建设成本及运行维护费用，并且项目前期进行合理、详实的可行性研究设计工作可为科学决策提供依据，最大限度的在全寿命周期意义上影响及控制工程实施。本着全寿命周期设计的理念，本工程将设计影响全寿命管理的各单项工程放在全寿命周期的平台上进行分析，并提出合理优化措施及建议；同时，我们认为招标、施工及运行三个环节是健康实施全寿命周期管理的重要保证，加大对三个环节的控制力度可有效延长线路工程寿命，创造更多输电效益。因此，我们对三个全寿命周期管理不容忽视的环节提出具体管理建议，使工程项目在整个寿命周期内取得最佳的经济和社会效益。
总之，工程全寿命周期管理不是单纯的要求控制各个环节投资最省，而是要根据工程建设的需要，合理的进行投资分布，从而满足在发挥线路最大效益的前提下投资最省。
论文作者:黄克钢
论文发表刊物:《基层建设》2017年第35期
论文发表时间:2018/3/20
标签：线路论文; 寿命论文; 周期论文; 工程论文; 费用论文; 导线论文; 成本论文; 《基层建设》2017年第35期论文;