張耀東

(天津市海河基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)有限公司，天津300010)

0 引 言

配電網(wǎng)全壽命周期成本(LCC)統(tǒng)籌考慮了電力設(shè)備或系統(tǒng)的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、選型、采購(gòu)、建設(shè)、運(yùn)行、檢修、技改、維護(hù)、報(bào)廢、更新和退役等在給定周期(即整個(gè)壽命周期)內(nèi)發(fā)生的直接費(fèi)用和間接費(fèi)用的總和，涉及壽命的全過(guò)程，在滿足安全、可靠、效能的前提下追求設(shè)備和系統(tǒng)全壽命周期成本最優(yōu)，可實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)系統(tǒng)的優(yōu)化[1]。全壽命周期成本理念已廣泛應(yīng)用于輸配電網(wǎng)規(guī)劃和評(píng)估中。文獻(xiàn)[2- 3]提出了LCC在輸配電網(wǎng)規(guī)劃中的應(yīng)用；文獻(xiàn)[4]將LCC應(yīng)用于電網(wǎng)安全效能成本評(píng)估中；文獻(xiàn)[5]提出了基于LCC的電力系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性評(píng)估策略和基于LCC的效能指標(biāo)。

我國(guó)正在推行以準(zhǔn)許成本加合理收益為定價(jià)方法的輸配電價(jià)改革[6]。在電力體制改革的大背景下，增量配電網(wǎng)業(yè)務(wù)已啟動(dòng)三批試點(diǎn)，但目前增量配電價(jià)格核定機(jī)制還未完善，增量配電網(wǎng)投資運(yùn)營(yíng)效益測(cè)算還不確定。文獻(xiàn)[6- 8]對(duì)輸配電價(jià)改革的方向和方法、機(jī)制進(jìn)行了探討，提出了現(xiàn)行電價(jià)機(jī)制中存在的一些主要問(wèn)題，并提出了相應(yīng)的建議與設(shè)想。目前，各省、區(qū)、市都已陸續(xù)發(fā)布了經(jīng)核定的輸配電價(jià)，但各省之間差距較大，部分省份輸配電價(jià)格結(jié)構(gòu)也不盡合理。當(dāng)增量配電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)高于當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)平均水平時(shí)，采用核定的輸配電價(jià)將難以覆蓋建設(shè)成本，阻礙增量配電業(yè)務(wù)向高起點(diǎn)規(guī)劃、高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)的方向發(fā)展。因此，需要對(duì)增量配電價(jià)格核算方法進(jìn)行探索研究。

1 基于全壽命周期成本的增量配電價(jià)格測(cè)算模型

1.1 全壽命周期成本測(cè)算模型

根據(jù)全壽命周期成本概念，從設(shè)備和系統(tǒng)2個(gè)角度將配電網(wǎng)全壽命周期成本分為設(shè)備級(jí)成本和系統(tǒng)級(jí)成本。LCC計(jì)算如下

CLCC=C設(shè)備級(jí)+C系統(tǒng)級(jí)=(CI+CO+CF+CD)+

(CL+CR)

式中，C設(shè)備級(jí)為設(shè)備級(jí)全壽命周期成本，包含設(shè)備的投資成本CI、運(yùn)行成本CO、故障成本CF和報(bào)廢成本CD；C系統(tǒng)級(jí)為系統(tǒng)級(jí)全壽命周期成本，包含線損成本CL和缺電成本CR。

表1 各種城市發(fā)展類型和用地類型對(duì)應(yīng)的典型負(fù)荷密度指標(biāo) MW/km2

(1)CI包括線路及設(shè)備的采購(gòu)、安裝費(fèi)用，CI=∑(Li×CIi)+∑(nj×CIj)。式中，Li為第i種線路長(zhǎng)度；CIi為第i種線路單位長(zhǎng)度的線路采購(gòu)、安裝費(fèi)用；nj為第j種設(shè)備的數(shù)量；CIj為第j種設(shè)備的采購(gòu)、安裝費(fèi)用。

(2)CO包括設(shè)備的維護(hù)保養(yǎng)成本和能耗成本，而設(shè)備能耗往往產(chǎn)生于二次側(cè)設(shè)備，且成本較低，可忽略，CO=∑(Li×COi)+∑(nj×COj)。式中，COi為第i種線路單位長(zhǎng)度的線路年維護(hù)費(fèi)用；COj為第j種設(shè)備的年維護(hù)費(fèi)用。

(3)CF包括設(shè)備故障更換的費(fèi)用。CF=∑(Li×CFi×λi)+∑(nj×CFj×λj)。式中，CFi為第i種線路修理更換費(fèi)用；λi為第i種線路單位長(zhǎng)度故障率；CFj為第j種設(shè)備的修理更換費(fèi)用；λj為第j種設(shè)備的故障率。

(4)CD包括設(shè)備更換拆除后所需的處理費(fèi)用和設(shè)備的殘值，但相比設(shè)備的投資成本很小，可忽略。

(5)CL為整個(gè)系統(tǒng)的線損成本。CL=α×10-4×ΔP×τ。式中，α為單位電價(jià)；ΔP為系統(tǒng)最大負(fù)荷損耗功率；τ為最大負(fù)荷損耗小時(shí)數(shù)。

(6)CR為系統(tǒng)運(yùn)行中因故障或計(jì)劃?rùn)z修導(dǎo)致的缺電成本。CR=ΔA×σ。式中，ΔA為系統(tǒng)年缺電量；σ為缺電成本系數(shù)。

1.2 逐年收益測(cè)算模型

增量配電網(wǎng)逐年收益R為其所供用戶的輸配電價(jià)。因居民用戶電價(jià)采用保底電價(jià)，不參與電力交易，有時(shí)還可能涉及到交叉補(bǔ)貼，因此需要分別計(jì)算居民用電量收益和工商業(yè)用戶用電收益?？捎孟率奖硎?/p>

R=∑(QJi×LJ)+∑(QSj×LS)

式中，QJi為第i戶居民用戶年用電量；LJ為居民用戶配電價(jià)；QSj為第j個(gè)工商業(yè)用戶年用電量；LS為工商業(yè)用戶配電價(jià)。

2 影響增量配電價(jià)格的主要技術(shù)因素

2.1 負(fù)荷預(yù)測(cè)

負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果很大程度上會(huì)影響增量配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)過(guò)程中的用電量預(yù)測(cè)。本文采用負(fù)荷密度法進(jìn)行增量配電網(wǎng)規(guī)劃的負(fù)荷預(yù)測(cè)。

城市規(guī)劃中對(duì)不同地塊用地性質(zhì)的分類，如商業(yè)用地，住宅用地，市政用地等，為負(fù)荷預(yù)測(cè)提供了非常重要的信息。不同的用地性質(zhì)決定了各地塊中用戶的負(fù)荷類型有所不同，而不同類型的負(fù)荷有不同的發(fā)展規(guī)律。因此，對(duì)用地性質(zhì)的分析為負(fù)荷預(yù)測(cè)，特別是負(fù)荷分布預(yù)測(cè)提供了良好的基礎(chǔ)。

根據(jù)對(duì)用地性質(zhì)的不同分類，參考相關(guān)規(guī)范和國(guó)內(nèi)類似城市、地區(qū)現(xiàn)狀，并結(jié)合自身發(fā)展定位，確定不同用地類型的負(fù)荷密度指標(biāo)進(jìn)行負(fù)荷預(yù)測(cè)。選取負(fù)荷密度指標(biāo)時(shí)，需要綜合考慮區(qū)域內(nèi)綜合能源規(guī)劃方案及能源配比，如以電能作為供熱制冷的區(qū)域主要能源則應(yīng)選取負(fù)荷密度的高值，否則選取負(fù)荷密度的低值。

負(fù)荷預(yù)測(cè)作為增量配電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)的基礎(chǔ)，其預(yù)測(cè)偏差會(huì)直接導(dǎo)致增量配電網(wǎng)建設(shè)出現(xiàn)偏差。但由于工程建設(shè)存在時(shí)序，通?？赏ㄟ^(guò)控制初期建設(shè)規(guī)模，預(yù)留發(fā)展裕度，后期根據(jù)負(fù)荷增長(zhǎng)情況對(duì)原規(guī)劃方案進(jìn)行滾動(dòng)調(diào)整，將負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差影響最小化。各種城市發(fā)展類型和用地類型對(duì)應(yīng)的典型負(fù)荷密度指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.2 用電量預(yù)測(cè)

用電量預(yù)測(cè)是影響增量配電價(jià)格的主要因素，準(zhǔn)確的電量預(yù)測(cè)有助于控制投資風(fēng)險(xiǎn)，最大化投資效益。根據(jù)不同的用戶類型和用電特性，確定不同的最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)，在負(fù)荷預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上得到用電量預(yù)測(cè)結(jié)果。一般居民用戶最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)約3 000 h；一般商業(yè)類、社區(qū)服務(wù)類、教育類、科研類用戶最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)為約3 500 h；工業(yè)用戶最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)相對(duì)較高，應(yīng)根據(jù)不同行業(yè)特點(diǎn)選取不同最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)典型值。

2.3 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)

通常，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)直接影響配電網(wǎng)的供電可靠性水平。對(duì)供電可靠性要求不高的增量配電網(wǎng)的高壓配電網(wǎng)可選擇輻射型接線，中壓配電網(wǎng)可選擇電纜單環(huán)網(wǎng)或架空線多分段合理聯(lián)絡(luò)的接線方式；而對(duì)供電可靠性要求較高的增量配電網(wǎng)的高壓配電網(wǎng)則應(yīng)采用雙側(cè)電源鏈?zhǔn)浇泳€，中壓配電網(wǎng)則可選擇電纜雙環(huán)網(wǎng)、單環(huán)網(wǎng)結(jié)合的接線模式，甚至花瓣形、雙花瓣形等合環(huán)運(yùn)行的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

2.4 配電自動(dòng)化

配電自動(dòng)化是提高配網(wǎng)管理水平以及供電可靠性和電能質(zhì)量，提升供電能力，實(shí)現(xiàn)配電網(wǎng)高效經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。增量配電網(wǎng)建設(shè)時(shí)應(yīng)因地制宜，選取適當(dāng)?shù)呐潆娮詣?dòng)化配置方案。對(duì)供電可靠性和智能化水平要求較高的增量配電網(wǎng)，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)宜配置“三遙”配電自動(dòng)化裝置，并采用光纜作為電力通信的手段；而對(duì)于供電可靠性和智能化水平要求較低的增量配電網(wǎng)，在關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)宜配置“二遙”配電自動(dòng)化裝置，可采用無(wú)線通信手段來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的通信傳輸。配電自動(dòng)化裝置投資額一般僅占總投資的1%～2%，對(duì)配電價(jià)格的影響有限。

3 案例分析

3.1 增量配電網(wǎng)概況

選取河北某地區(qū)增量配電網(wǎng)試點(diǎn)區(qū)進(jìn)行案例分析。規(guī)劃區(qū)內(nèi)的土地使用性質(zhì)分為居住、行政辦公、商業(yè)辦公、醫(yī)療、科研院校、居住配套、市政、學(xué)校、廣場(chǎng)等類型，規(guī)劃范圍總用地為1 228.43 ha，規(guī)劃建筑總量約為1 078.67萬(wàn)m2。根據(jù)負(fù)荷預(yù)測(cè)結(jié)果，該區(qū)域遠(yuǎn)期總負(fù)荷約383.6 MW，平均負(fù)荷密度為31.2 MW/km2?？紤]該區(qū)域用戶均以10 kV接入電網(wǎng)。

總體來(lái)看，該區(qū)域以居民負(fù)荷為主，而未來(lái)發(fā)展產(chǎn)業(yè)中第三產(chǎn)業(yè)比重較大，第二產(chǎn)業(yè)比重較少，并且主要為單位電量產(chǎn)值較高的高新服務(wù)業(yè)。參考一線城市居民用電和全國(guó)三次產(chǎn)業(yè)用電特點(diǎn)，最大負(fù)荷利用小時(shí)數(shù)取3 300 h。年用電量12.66億kW·h。區(qū)域電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高，供電可靠率目標(biāo)值達(dá)到99.999%。

3.2 增量配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模和投資估算

依托220 kV變電站布點(diǎn)，110 kV電網(wǎng)構(gòu)建雙側(cè)電源鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)。每個(gè)鏈?zhǔn)浇Y(jié)構(gòu)含3～4座變電站，站內(nèi)單臺(tái)主變來(lái)自不同上級(jí)電源。遠(yuǎn)期高壓配電網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃地理接線見(jiàn)圖1。遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)4座4×50 MVA變電站，YJV-1×1 000 mm2電纜16.8 km，YJV-1×800 mm2電纜28.7 km。高壓配電網(wǎng)總投資47 040萬(wàn)元。

圖1 遠(yuǎn)期高壓配電網(wǎng)地理接線

10 kV配電網(wǎng)采用單環(huán)網(wǎng)和雙環(huán)網(wǎng)，每個(gè)單環(huán)網(wǎng)掛接3座開(kāi)關(guān)站，每個(gè)雙環(huán)網(wǎng)掛接6座開(kāi)關(guān)站，開(kāi)關(guān)站負(fù)荷按6 MW控制。遠(yuǎn)期10 kV配電網(wǎng)絡(luò)地理接線見(jiàn)圖2。遠(yuǎn)期規(guī)劃建設(shè)69座開(kāi)關(guān)站，YJV-3×400 mm2電纜81.5 km，296座配電室考慮用戶出資建設(shè)，投資不包含配電室進(jìn)線。中壓配電網(wǎng)總投資31 860萬(wàn)元。規(guī)劃建設(shè)電力通道58.9 km，綜合管廊中電纜通道使用費(fèi)用按3×7孔電力排管建設(shè)費(fèi)用考慮，單價(jià)735萬(wàn)元/km。電力通道總投資約43 291.5萬(wàn)元。

圖2 遠(yuǎn)期中壓配電網(wǎng)地理接線

綜合上述高、中壓配電網(wǎng)規(guī)劃方案及主要道路電力通道規(guī)劃方案，得到增量配電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)商在增量配電網(wǎng)規(guī)劃方案下的遠(yuǎn)期總投資CI約為12.2億元。

3.3 增量配電價(jià)格估算

電價(jià)測(cè)算假設(shè)：①項(xiàng)目資本金按20%考慮，其余投資均考慮融資貸款，貸款利率4.9%，按季計(jì)息，貸款償還期暫定為20年，等額本息方式。②流動(dòng)資金參考國(guó)家相關(guān)規(guī)定，暫按自有資金30%、短貸資金70%、短貸利率4.35%考慮。③折舊按20年考慮，殘值率5%，直線折舊法。④基準(zhǔn)收益率8%。⑤增值稅按現(xiàn)行財(cái)稅制度規(guī)定的17%計(jì)算，所得稅按25%、城市維護(hù)建設(shè)稅按7%、教育附加費(fèi)按5%計(jì)算。⑥計(jì)算運(yùn)行成本CO時(shí)，以固定資產(chǎn)為計(jì)算基數(shù)取材料費(fèi)1%，其他費(fèi)用取2.5%。⑦計(jì)算故障成本CF時(shí)，以固定資產(chǎn)為計(jì)算基數(shù)取修理費(fèi)1.5%。⑧計(jì)算線損成本時(shí)，配電網(wǎng)線損率按5.5%計(jì)算。⑨計(jì)算缺電成本時(shí)，考慮該增量配電網(wǎng)供電率目標(biāo)值達(dá)到99.999%。

根據(jù)核定的輸配電價(jià)，該區(qū)域增量配電網(wǎng)輸配電價(jià)為0.03元/(kW·h)。經(jīng)測(cè)算，該增量配電網(wǎng)10 kV用戶配電價(jià)格需要在核定價(jià)格的基礎(chǔ)上加價(jià)，以滿足增量配電網(wǎng)準(zhǔn)許成本加合理收益的要求。10 kV用戶配電價(jià)格：不考慮電力通道投資為0.133 0元/(kW·h)(居民用戶分?jǐn)偧觾r(jià))、0.181 4元/(kW·h)(居民用戶不分?jǐn)偧觾r(jià))；考慮綜合管廊分?jǐn)傎M(fèi)為0.189 5元/(kW·h)(居民用戶分?jǐn)偧觾r(jià))、0.264 5元/(kW·h)(居民用戶不分?jǐn)偧觾r(jià))。

3.4 增量配電價(jià)格敏感性分析

根據(jù)上文對(duì)影響增量配電價(jià)格主要技術(shù)因素的分析，通過(guò)滾動(dòng)規(guī)劃、預(yù)留電網(wǎng)裕度等方法可盡可能消除負(fù)荷預(yù)測(cè)偏差的影響，配電自動(dòng)化投資成本較小，影響有限。為分析用電量預(yù)測(cè)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等因素對(duì)增量配電網(wǎng)價(jià)格影響的敏感性，在上述方案上進(jìn)行了進(jìn)一步研究。

(1)用電量敏感性分析。電網(wǎng)建設(shè)完成后，如用戶用電量與預(yù)測(cè)值存在偏差，則會(huì)影響到增量配電網(wǎng)配電價(jià)格。分別測(cè)算用戶用電量0.8和1.2倍時(shí)的配電價(jià)格，預(yù)測(cè)結(jié)果見(jiàn)表2。從表2可知，用戶用電量對(duì)增量配電網(wǎng)用戶配電價(jià)格影響較大。因此，用電量預(yù)測(cè)時(shí)采用多種預(yù)測(cè)方式相互印證，可提高預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性，對(duì)降低增量配電網(wǎng)投資風(fēng)險(xiǎn)尤為重要。

表2 增量配電網(wǎng)10 kV用戶配電價(jià)格 元/(kW·h)

(2)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。考慮降低電網(wǎng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，10 kV電網(wǎng)采用單環(huán)網(wǎng)接線形式，開(kāi)關(guān)站負(fù)荷按8 MW控制，最終建設(shè)10 kV開(kāi)關(guān)站48座，10 kV線路長(zhǎng)度57 km。經(jīng)測(cè)算，10 kV配電網(wǎng)投資將減少0.97億元，總投資約11.25億元。此情景下測(cè)算的配電價(jià)格：不考慮電力通道投資為0.120 4元/(kW·h)(居民用戶分?jǐn)偧觾r(jià))、0.162 9元/(kW·h)(居民用戶不分?jǐn)偧觾r(jià))；考慮綜合管廊分?jǐn)傎M(fèi)為0.176 9元/(kW·h)(居民用戶分?jǐn)偧觾r(jià))、0.246 0元/(kW·h)(居民用戶不分?jǐn)偧觾r(jià))。從結(jié)果可以看出，網(wǎng)架結(jié)構(gòu)對(duì)增量配電網(wǎng)配電價(jià)格有顯著影響。在進(jìn)行增量配電網(wǎng)規(guī)劃時(shí)，應(yīng)平衡配電網(wǎng)供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性，滿足增量配電網(wǎng)合理收益的需求。

4 結(jié) 語(yǔ)

本文提出的基于全壽命周期成本的配電價(jià)測(cè)算方法，能真實(shí)反映增量配電項(xiàng)目全壽命周期的成本，依據(jù)準(zhǔn)許成本加合理收益的原則測(cè)算出增量配電價(jià)格。負(fù)荷預(yù)測(cè)精度會(huì)影響增量配電網(wǎng)建設(shè)規(guī)劃，實(shí)際工程中，可通過(guò)控制初期建設(shè)規(guī)模，預(yù)留發(fā)展裕度，滾動(dòng)調(diào)整建設(shè)計(jì)劃等方法將風(fēng)險(xiǎn)控制到最小。用電量預(yù)測(cè)、配電網(wǎng)網(wǎng)架結(jié)構(gòu)等因素會(huì)對(duì)配電價(jià)格產(chǎn)生顯著的影響，配電自動(dòng)化因占總投資比例較小，對(duì)配電價(jià)格影響不大。為降低投資風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)精細(xì)化增量配電網(wǎng)試點(diǎn)區(qū)域的用電量預(yù)測(cè)，因地制宜地選擇合適的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和配電自動(dòng)化配置方案。

對(duì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)較高的區(qū)域在開(kāi)展增量配電業(yè)務(wù)時(shí)，需單獨(dú)核定其配電價(jià)格，以保證其合理收益，激發(fā)社會(huì)資本的參與熱情。隨著電力體制改革的不斷深化，可進(jìn)一步深入研究增量配電業(yè)務(wù)對(duì)區(qū)域售電業(yè)務(wù)的影響。