公司运营 第２３卷第２期 ２Ｏ１１年２月 能 源 技 东 ｔ 衙 ＶＯＩ．２３ ＮＯ．２ Ｆｅｂ．２０１１ Ｅｎｅｒｇｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｅｃｏｎｏｍｉｃｓ 文章编号：１６７４．８４４１（２０１ １）０２．００６２．０５ 萋子蜮翰输壅电谴备 同 生命 狡翰决策 囊 张建浩 ，宣荣生 ，王 一 ，王慧芳 （１．绍兴电力局，浙江绍兴３１２０００；２．浙江大学电气工程学院，浙江杭州３１００２７） Ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ Ｓｔｕｄｙ ｉｎ Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ Ｌｉｆｅ Ｐｈａｓｅｓ ｆｏｒ Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ＆Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｓ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＬＣＣ ＺＨＡＮＧ Ｊｉａｎｈａｏ ，ＸＵＡＮ Ｒｏｎｇｓｈｅｎｇ ，ＷＡＮＧ Ｙｉ ，ＷＡＮＧ Ｈｕｉｆａｎｇ （１．ＳｈａｏｘｉｎｇＥｌｅｃｔｒｉｃ ＰｏｗｅｒＢｕｒｅａｕ，Ｓｈａｏｘｉｎｇ ３１２０００，Ｃｈｉｎａ；２．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ ３１００２７，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｐｏｗｅｒ ｃｏｍｐａｎｉｅｓ ｎｅｅｄ ｔｏ ｇｏ ｔｈｒｏｕｇｈ ｍｕｌｔｉｐｌｅ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ｉｎ ａｓｓｅｔｓ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ．Ｉｓｏｌａｔｅｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ ｏｒ ｉｎｄｉｓｔｉｎｃｔ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｔａｒｇｅｔｓ ｗｉｌｌ ｌｅａｄ ｔｏ ｕｎｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ｄｅｃｉｓｉｏｎｓ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ （ＬＣＣ）ｐｈｉｌｏｓｏｐｈｙ ｉｎｔｏ ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｉｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｔｒｅｎｄ ｉｎ ｔｈｅ ｆｕｔｕｒｅ，ａｎｄ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ ＬＣＣ—ｂａｓｅｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ ｔａｒｇｅｔｓ ｉｓ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ａｎｄ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ．Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ｆｉｒｓｔ ｄｅｆｉｎｅｓ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｌｉｆｅ ｓｔａｇｅｓ ｆｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｓｔｕｄｉｅｓ ＬＣＣ ｂａｓｅｄ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｔａｒｇｅｔｓ，ａｎｄ ｔｈｅｎ ｂｕｉｌｄｓ ａ ＬＣＣ ｔｒｅｅ ａｎｄ ａｎａｌｙｚｅｓ ｉｔｓ ｂｅｎｅｆｉｔ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ．Ｆｉｎａｌｌｙ，ｔｈｅ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｂｅｎｅｆｉｔ ｃｏｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ ｉｎ ｄｉｆｅｒｅｎｔ ｐｈａｓｅｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｐｌａｎｎｉｎｇ＆ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ＆ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ，ａｎｄ ｄｉｓｃａｒｄ ａｒｅ ｅｌａｂｏｒａｔｅｄ，ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ｄｅｃｉｓｉｏｎ—ｍａｋｉｎｇ ｍｏｄｅｌｓ ａｒｅ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ＆ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ；ＬＣＣ；ｂｅｎｅｆｉｔ；ｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇ ｔａｒｇｅｔ ０引言 电力企业在进行资产管理中要经历多个决策过 目前电力企业在设备资产管理过程中进行相关 决策时，由于决策目标、决策模型不科学，使得决 策结果的正确性难以保证Ｉ５］。比如：在进行设备选型 程，如设备选型决策＿１ｌ、检修决策 、更换决策 等。 决策不是孤立的行为，它不仅与决策的具体背景相 决策时，在满足技术条件约束的情况下，若仅根据 设备的购买价格进行决策，事实表明这是不科学的； 又如：在设备健康状态不佳时进行检修决策，若仅 关，还与决策使用的模型、决策者关注的目标等相关。 收稿日期：２０１０—１１—０６ 第２期 张建浩等：基于ＬＣＣ的输变电设备不同生命阶段的决策研究 公司运营 ｅ 根据企业本年度的检修经费多少来决策，会导致经 其成本受前面各阶段质量影响，也与该阶段的运行 费多时修旧利废少而造成浪费，而经费少时修修补 补不进行更换会增加设备安全隐患，这也是不科学的。 设备全寿命周期成本管理是一种新的管理理念 和方法，它从设备的长期效益出发，全面研究设备 从设计到报废为止的生命全过程 Ｊ。在设备生命过 程中的各类管理决策，均是以设备全寿命成本及效 益而非本阶段或本时刻的成本与效益作为关注重点， 因此决策更为科学。 本文划分了输变电设备的生命阶段，提出基于 ＬＣＣ的决策目标，即成本与效益达到最佳平衡的决 策目标；建立了不同生命阶段的全寿命成本及效益 构成模型，并分别导出决策模型。需说明的是，本 文提到的检修决策研究是建立在输变电设备已开展 状态检修的基础上，设备的健康状态评价已经获得＿１２１， 这符合状态检修实施较好的电力公司实际情况。 １输变电设备全寿命周期阶段划分 由于输变电设备的服役期都比较长，少则２０年 多则５０年以上，因而全寿命周期成本管理的时间跨 度非常长，且不同阶段的内容也不尽相同，因此， 需要对设备管理的全过程进行合理的阶段划分，再 分别讨论各个阶段决策的内容。根据设备在寿命周 期中所属管理主体的不同，将设备的全寿命周期划 分成以下４个阶段：规划设计阶段、获得阶段、运 行维护阶段和报废阶段。 （１）规划设计阶段。根据工程的需要确定设备 的相关参数，如设备容量、型号、技术及经济约束 等，并合理估算设备的总成本。该阶段的成本所占 设备寿命周期成本比例虽不一定很大，但决策结果 对后续阶段的成本有重要影响。 （２）获得阶段。根据规划设计要求，通过招投 标方式购买具体的设备，并进行安装和调试，在这 个过程中需控制购买、安装调试成本。该阶段成本 主要由规划设计阶段决定，成本弹性不大，但工作 完成的质量对后续阶段成本有较大影响。 （３）运行维护阶段。对设备的运行成本和检修 成本进行有效管理。相关研究表明，该阶段成本所 占全寿命周期成本比例最大，有的甚至达到７６％， 检修策略相关，弹性较大。此外，运行维护阶段主 要包括运行和检修，这两部分内容虽然交织在一起， 但成本上却有区别。运行成本相对变化小，而检修 成本的变化范围大，是决策的重要对象。 （４）报废阶段。设备报废成本所占全寿命周期 成本比例～般很小，可变弹性也小。但是这一阶段 需要进行设备更新决策，主要是确定设备的更新时 问，即旧设备的使用寿命。 ２基于ＬＣＣ的决策目标 基于ＬＣＣ的决策目标是稳定的，不同阶段实现 决策目标的过程分析会有所不同，但有一点是相同 的，即如果是在有限的备选方案中进行决策，可不 必重复比较各方案中均将等量发生的费用。例外的 情形是这些等量发生的费用在ＬＣＣ中占有很高的比 例，致使各方案独有或变化的费用不能作为决策依 据，而这种情形在分析中并不常见。 基于ＬＣＣ的决策目标应该是：全寿命周期成本 与效益最佳平衡，即全寿命周期成本尽可‘Ｈａ／ｂ，而 取得的效益尽可能大，即： ｒ ｒ ｒ Ｃ ＝ｌ Ｃ 且Ｅ～＝』Ｅ （１） 式中：ｃ为成本；Ｅ为效益；Ｔ为预期寿命。 以上目标可以有以下２种模型表达方式： （Ｅ—Ｃ）～ （２） 该目标函数表示的是经济效益最大，应用的前 提是成本和效益具有相同的量纲，即效益用货币来 表示，因此应用范围受限。 （ Ｃ）… （３） 该目标函数可用于成本和效益不同量纲的情形， 其含义是单位成本能够得到的效益量，其意义明确 又具有普适性，因此被广泛应用。 ３输变电设备成本与效益构成分析 ３．１成本构成分析 输变电设备的ＬＣＣ成本分解可以按照白顶向下 Ｉ＿＿■匝 公司运营 能 泺 技 水 锯 济 第２３卷 逐层分解策略进行，形成成本树，以便于不同阶段 决策选择不同层次的成本。首先按时间或成本性质 在输变电设备的不同生命阶段，由于决策基础 与内容不同，不仅效益的构成不同，效益可估算的 把总成本分解为几个大的子成本，忽略细节，形成 较为抽象的高层成本；然后再逐层添加细节，直到 所有成本都能被清楚理解为止。成本分解没有标准 答案，而不同的分解方法及分解深度对ＬＣＣ的估算 精度有较大影响，因此要尽可能地根据决策目标进 精度也不同。如在规划设计阶段由于无法得到设备 详细的运行工况，只能得到厂家提供或历史数据给 出的粗略的设备效益估算值；而在运行维护阶段可 以根据设备当前的运行工况，得到相对精确的效益 估算值。 行合理分解。 本文根据后续决策需要分解的成本树如图１所 示。层次越深，成本因子越多，成本的精度也越高。 ４设备不同寿命阶段的决策模型 ４．１ 规划设计阶段的决策模型 ４．１．１成本构成 需说明的是，以上成本都假设已考虑资金的时 间价值，即所有成本已折算到决策时刻。 ３．２效益构成分析 效益是指设备投入成本后所取得的效果或者说 明任务完成到什么程度的指标。效益的常见表达方 式有２种：一种用经济效益来反映，如产量、销售 规划设计阶段是设备寿命周期的开始阶段，对 后续阶段的成本了解还比较模糊，因此适合选择较 高层次的成本，如选择１层模型展开分析，即全寿 命周期成本包括规划设计成本Ｃｍ获得成本Ｃ ，运 行维护成本Ｃ 报废成本Ｃ。 ，环境成本Ｃ：。和社会 量、利润等；另一种则把效益分成几个要素来评价， 最后再加以集中，反映出整体的效益，如可靠性、 可维修性、可用性等ｌ１３ ４１。本文采用后一种表达方 成本Ｃ盟。其中，Ｃ。 占设备全寿命周期总成本的比例 通常不大，且在各种决策中均将等量发生；Ｃ 很难 式，用来反映设备的总体性能指标，是一个概率值， 反映设备产生预期结果的机会。效益可以根据决策 时所关注的效益要求及可获得的效益评价的多个效 益因子组成。 进行精确估算，一般也可认为是一次性等量发生的 成本。因而在等寿命的规划设计决策时，这两者可 以不予考虑；但若各方案中设备的预期寿命差别较 大，为比较寿命周期年平均费用，还应将其计入； Ｃ 。通常每年都有，一般可假设为年均等量发生的成 假设设备效益Ｅ由ｎ个效益因子Ｅ ，Ｅ ，…，Ｅ 组 成，则设备的效益可表示为： ＝本，因而不管是否等寿命，都可以不予考虑。因此 ｎＥ （４） 在规划设计阶段，考虑的设备全寿命周期成本模型 为： 图１成本树 第２期 张建浩等：基于ＬＣＣ的输变电设备不同生命阶段的决策研究 公司 运营 ｅ （１）各方案预期寿命一致，可忽略等量发生的 费用，因此模型为： Ｃ＝Ｃ１２＋Ｃｌ３＋Ｃ２２ （５） 社会经济损失，常用中断供电总电量乘以供电中断 地区的每千瓦时的平均ＧＤＰ贡献值来计算；Ｃ 为 其他成本，指除以上几类主要成本外的一些额外的、 少量的或偶然的成本，如外聘专家工资、现场管理 （２）各方案预期寿命有较大差别，需比较全寿 命周期年平均费用，此时模型为： Ｃ＝ＣＩ１＋Ｃ１２＋Ｃｌ３＋Ｃ１４＋Ｃ２２ （６） ４．１．２效益构成 由于在规划设计阶段无法准确预计设备运行维 护阶段的工况，因此难以得到详细精确的效益估算。 采用过多模糊的效益因子不仅会使效益计算更复杂， 准确性也难以保证，所以该阶段应选择设备最主要 且容易获得的性能指标作为效益组成因子。对电力 系统而言，可靠性是极为重要的，并可由厂家提供 或由统计资料得到。因此在设备的规划阶段，设备 效益因子采用可靠性指标。常见的输变电设施可靠 性评价指标有平均故障间隔时间、可用系数、计划 停运率、非计划停运率、强迫停运率等。 ４．１．３决策模型 此阶段主要进行的是设备选型工作，一般来说， 可靠性高的设备，初期一次性投资成本大，但是运 行维护成本低、效益高。为达到全寿命周期成本和 效益之间的最佳平衡，可按式（３）表示的目标函数 进行决策，即选择设备全寿命周期单位成本获得的 可靠性最大的方案。 ４．２运行维护阶段的检修决策模型 ４．２．１成本构成 对运行维护阶段的检修决策来说，除检修成本 外的其他寿命周期成本都是等量的，因此可以只考 虑检修成本Ｃ 的组成，根据图１有： Ｃ＝Ｃｌ３２＝Ｃ１３２ｌ＋Ｃ１３２２＋Ｃｌ３２３＋Ｃ１３２４＋Ｃ１３２５ （７） 式中：Ｃ 为人丁成本，主要是相关检修人员的］＿ 资，包括电力企业检修人员工资和辅助１二工资；Ｃ ， 为材料成本，主要包括检修过程中产生的消耗性材 料费用和装置性材料费用；Ｃ ，∞为机械成本，包括检 修过程中产生的机械台班费用（主要指运输工具使 用费用，如大卡车、吊车、工程车等）和常规仪器 仪表及工具的使用费；Ｃ 为断电成本，包括直接断 电成本和间接断电成本，直接断电成本是设备停运 检修时造成的电费利润损失，常用中断供电总电量 乘以电费利润计算，而间接损失是供电中断造成的 费、专门培训费用等。 ４．２．２ 效益构成 设备运行维护的指导方针为“以提高设备的健 康水平、可靠性和可用率作为目标”Ｕ２１，因此可定义 效益由状态健康指数、可靠性和可用性组成。设备 健康状态指数反映设备当前健康状态，同时也是设 备的先天质量、运行条件、历史维修情况、寿命等 的综合体现，它反映了设备的内在品质。可靠性和 可用性则侧重反映设备效益的外在表现，即故障概 率、可用概率。该阶段的设备效益定义为： Ｅ＝Ｅ１×Ｅ２×Ｅ３ （８） 式中： 为状态健康指数；Ｅ 为可靠性；Ｅ 为可用性。 ４．２．３ 决策模型 该阶段的工作主要是进行最佳设备维修方式选 择。针对各种可能的维修方式，可以计算其所需的 维修成本和维修后能够提高的设备效益，通过比较 单位成本的效益提高量选择最佳维修方式。即其决 策模型为： ｍａＸ（ 乙｜ １ （９） 式中：ｃ为检修成本（此时需要考虑等量成本因素）； △Ｅ为检修前后效益的变化量。 ４．３设备更新的决策模型 ４．３．１成本构成 成本用年平均使用成本来表示。先计算该设备 之前已经产生的所有成本之和，然后除以已使用时 间，即得到该年的年平均使用成本。通常年平均使 用成本函数是一个“Ｖ”型曲线，其最低点对应的年 份为设备的经济寿命。 ４＿３．２效益构成 效益为设备运行当前时刻的效益，与运行维护 阶段的效益构成一致。 ４－３－３ 决策模型 当设备运行到一定年限，若设备年平均使用成 本已较大，效益降到很低，设备甚至无法胜任当前 工作，则需要对其进行决策：进行大修后继续运行 公司运营 能 源 技 术 锯 济 第２３卷 或是将其更换，决策模型如下： 的选型决策［Ｊ Ｊｌ华东电力，２００４，３２（１１）：８—１３． ｌＥ＜Ｅｎ 【 一 （１０） ［２］余绍峰湖文堂，陈金法，等输变电设备风险评估与维修决策［Ｊ］．浙 江电力，２００９，２８（３）：１－４ 式中：Ｅ是设备当前的效益；Ｅ， 为规定的效益门槛， 若设备效益低于该门槛，表示设备的健康状态、可 ［３］郭基伟，柳刚，唐国庆，等．电力设备检修策略的马尔可夫决策［Ｊ】＿电 力系统及其自动化学报，２００４，１４（４）：６—１０． 靠性和可用性已很差，不适合继续使用，该条规则 是设备技术寿命的体现；Ｔ是设备的寿命； 是设备 ［４］叶泽，王亚莉．有效资产管制条件下电网企业资产更换决策方法分 析［Ｊ１ｌ长沙理工大学学报（社会科学版），２００８，２３（４）：９—１５． 的经济寿命，即设备已接近经济寿命时可以考虑更 新，该条规则是经济寿命的体现。 若设备已符合更新决策模型，但大修的效益成 本比还较高，说明设备修理后可恢复到不错的状态， 可延长使用，应选择大修；若设备还不符合更新决 策模型，但大修的效益成本比较低，说明设备已劣 化，修理意义不大，应提前进行更新。 ５决策模型应用现状及展望 规划设计阶段的决策模型与检修决策模型已在 实际项目中试用，能获得较好的决策结果 ６］。相信 随着决策经验的积累，对成本因子及效益因子进一 步深入研究，决策模型的应用会愈加科学。 ６结语 基于ＬＣＣ的输变电设备在不同生命阶段的决策 目标是稳定的，即全寿命周期成本与效益最佳平衡。 全寿命周期管理理念从全系统、全费用和全过 程角度对设备资产进行统筹管理，能够提高设备可 靠性、降低设备运行成本、延长设备使用寿命，从 而使企业获得最大的效益，避免为了获得局部、短 期的利益而导致整体、长期的利益受损。同时，应 用ＬＣＣ理念须打破部门间的界限，使企业达到经济、 技术和社会环境的和谐统一。ＬＣＣ在电力系统资产 管理中的应用还处于起步阶段，各项理论体系尚待 完善，本文提出的决策模型为ＬＣＣ的实践应用提供 了理论基础。 参考文献： ［１】朱基木，余正环，韩 天＿用全寿命周期成本方法对新建机组额定参数 ［５］陆军周定资产信息化管理在供电企业的实践［Ｊ］．电力技术经济， ２００８，２０（５）：５９—６３． ［６］Ｈ Ｐａｕｌ Ｂａｒｒｉｎｇｅｒ，Ｐ Ｅ．Ｌｉｆｅ ｃｙｃｌｅ ｃｏｓｔ ａｎｄ ｇｏｏｄ ｐｒａｃｔｉｃｅｓ［Ｃ］／／ＮＰＲＡ Ｍａｉｎｔｅｎａｎｃｅ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ．Ｓａｎ Ａｎｔｏｎｉｏ，Ｔｅｘａｓ，１９９８． ［７】张勇，魏玢．电网企业开展资产全寿命周期管理的思考［Ｊ］．电力技 术经济，２００８，２０（４）：６２—６５，６９． ［８］余立军．电网企业推进资产全寿命周期管理的二个难点及对策［Ｊ］． 能源枝术经济，２０１０，２２（１）：５５—５９． ［９】Ｒｏｙ Ｂｉｌｌｉｎｔｏｎ，Ｗｉｊａｍ Ｗａｎ ｅｅ．Ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅ ｍｅｔｈｏｄｓ ｆｏｒ ｅｖｅｎｔ— ｂａｓｅｄ ｃｕｓｔｏｍｅｒ ｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｏｎ ｃｏｓｔ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓｃａｔｉｏｎ ｏｎ Ｐｏｗｅｒ Ｓｙｓｔｅｍｓ，２００５，２Ｏ（２）：１ １０３—１ １ １０ ［１０］陈海波，薛玉兰，韩天祥，等．电力工程资产管理的趋势和挑战［Ｊ］．华 东电力，２００９，３７（１）：８１—８５ ［１１］薛玉兰．基７－－ｋ寿命周期成本理念的检修成本建立方法［Ｊ】＿＇华东电 力，２００８，３６（１０）：８７－９０． ［１２］张怀宇，朱松林，张扬，等．输变电设备状态检修技术体系研究与实 施【Ｊ］．电网技术，２００９，３３（１３）：７０．７３． ［１３］张俊基于全寿命周期成本（ＬＣＣ）的变电站建设的决策分析【Ｄ】． 重庆：重庆大学，２００７． ［１４】张黎明．基于全寿命周期成本管理的变电设备维修决策研究［Ｄ］．杭 州：浙江工业大学、２００９． ［１５］梁跃清输变电工程设计阶段造价控制的问题及对策［Ｊ１．能源技术 经济，２０ １ Ｏ ２２（２）：２３—２８． ［１６］李晓慧．浅论电网企业的固定资产管Ｎ［ＪＩ电力技术经济，２００４，１６ （６）：４３－４４，４９． 张建浩（１９７７一），男，浙江新吕人，工程师，主要从事变电设备状 态检修等领域的研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｚｈａｎ￣ｈ１９７７＠１２６．ｃｏｍ 宣荣生（１９７７一），男，浙江诸暨人，助理工程师，主要从事变电设 备状态检修等领域的研究工作。Ｅ—ｍａｉｌ：ｘｕａｎ￣＠ｓｉｎａ．ｃｏｍ 王一（１９８５一），女，浙江新吕人，硕士，主要从事输变电设备状 态检修、设备全寿命周期理论研究。Ｅ—ｍａｉｌ：ｗａｎｇｙｉ５４５１＠１６３．ｃｏｍ （责 编／盛夏）
