CN102855402A - 基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理*** - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，包括改进的财务评价指标处理模块、基于全寿命周期成本的效能指标处理模块和最小到网电价指标处理模块，所述的改进的财务评价指标处理模块以研究期内全寿命周期成本数据、新增现金流入数据和新增现金流出数据为输入数据，经计算处理后，输出财务净现值数据、财务内部收益率数据和投资回收期数据；所述的基于全寿命周期成本的效能指标处理模块以研究期内全寿命周期成本数据为输入数据，经计算处理后，输出直接经济效益效能指标数据和间接效益效能指标数据；所述的最小到网电价指标处理模块计算最小到网电价数据。与现有技术相比，本发明具有客观、全面、评价准确等优点。

Description

基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***

技术领域

本发明涉及一种电网经济性评价数据处理***，尤其是涉及一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***。

背景技术

经济性评价是工程项目决策科学化、民主化，减少和避免决策失误，提高工程项目经济效益的重要手段。根据是否考虑资金的时间价值，经济性评价主要分为静态评价法、动态评价法，此外还有不确定性经济评价法。其中动态评价法考虑了资金的时间价值，采用复利计算的方法，把不同时间点的费用折算到同一时间点进行比较，是主要的费用评价方法。经济性评价的传统内容包括财务评价和国民经济评价。

就电网而言，由于国外电网运营模式的特殊性，电网设备资产的所有者分散，经济性分析通常各自为政，缺乏对电网整体的经济性评价。而在我国，电力部门先后出台了多个关于电网经济评价的文件。1998年电力工业部颁布的《电网建设项目经济评价暂行办法》给出了经济评价的主要报表和效益指标，如净现值、投资回收期、内部收益率、资本金净利润率等。2006年中国计划出版社出版的《建设项目经济评价方法与参数》(第三版)提供了财务内部收益率、财务净现值、项目资本金财务内部收益率、投资回收期、总投资收益率等财务分析指标供选择。然而，传统的经济性评价指标尚存在诸多不足之处。目前国内外均未提出科学、完善的电网经济性评价处理体系，仅仅通过单一的数据统计进行简单的指标计算，指标的指导意义单一。此外，电网建设项目投资规模巨大、技术难度高，缺乏从整体角度对电网成本的考量，指标的计算结果存在较大误差。

“全寿命周期成本”(Life Cycle Cost，LCC)是在产品寿命周期或其预期的有效寿命期内，产品设计、研究和研制、投资、使用、维修及产品保障中发生的或可能发生的一切直接的、间接的、派生的或非派生的所有费用的总和。最近几年，LCC技术逐渐向电力***推广应用。Christoph Meyer和Rik W. De Doncker在《IEEETransactions on Power Delivery》(2006，21(3)：1414-1420)上发表的《LCC analysisot different resonant circuits and solid-state ciRCuit breakers for medium-voltage grids》利用LCC技术比较了4种不同谐振电路和固体电路，并进行了成本最优设计，从而为目前中压电网短路能量剧增的问题提供解决方案。JuliaNilsson和LinaBertling在《IEEE Transactions on Energy Conversion》(2007，22(1)：223-229)上发表的《Maintenance management of wind power systems using condition monitoringsystems-life cycle cost analysis for two case studies》利用状态监测***进行风电维护管理，对单一陆上风力发电机和海上风力发电场两种情形各6种策略进行了LCC分析。在国内，LCC技术的方法和应用已有一定的综述和展望。最初的应用集中于设备状态评估和检修策略的制定上，工作局限于单个特定的设备及其运行维护阶段。滕乐天、凌平等在《上海电力》(2004，3：182-187)上发表的《泰和站220kVGIS设备LCC模型和计算》，以及韩天祥、李莉华等在《中国设备工程》(2008，3：14-16)上发表的《用LCC方法进行500kV变电站改造经济性评价》分别利用LCC技术进行220kVGIS设备改造方法的选择以及500kV斗山变电站的经济性评价。然而，现有工作大部分针对单一项目或者设备展开，近年来，LCC的工作视野及研究重点已逐渐转移到以大***的观念考虑整个***及其设备的生命周期的相关指标上。

综上所述，如何有效地实现LCC技术在电力***中的应用，在此基础上建立科学、完善的电网经济性评价指标体系，是迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种客观、全面的对电网经济性评价数据进行综合处理的基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，包括改进的财务评价指标处理模块、基于全寿命周期成本的效能指标处理模块和最小到网电价指标处理模块，其中

所述的改进的财务评价指标处理模块以研究期内全寿命周期成本数据、新增现金流入数据和新增现金流出数据为输入数据，经计算处理后，输出财务净现值数据、财务内部收益率数据和投资回收期数据；

所述的基于全寿命周期成本的效能指标处理模块以研究期内全寿命周期成本数据为输入数据，经计算处理后，输出直接经济效益效能指标数据和间接效益效能指标数据；

所述的最小到网电价指标处理模块与财务评价指标处理模块连接，以财务评价指标处理模块的输出为基础，计算最小到网电价数据。

所述的全寿命周期成本数据LCC为投资成本数据CI、运行成本数据CO、维护成本数据CM、故障成本数据CF和废弃成本数据CD之和。

所述的全寿命周期成本数据LCC包括设备级成本数据和***级成本数据。

所述的财务净现值数据NPV的计算公式为

$\mathrm{NPV}=\underset{t=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{CI}-\mathrm{CO})}_t{(1+i)}^{-t}$

其中，t为现金流量发生在第t年；i为折现率；n为研究期；

所述的财务内部收益率数据IRR的计算公式为

$\mathrm{IRR}=i_1+\frac{\mathrm{NPV}\left(i_1\right)}{\mathrm{NPV}\left(i_1\right)+\left|\mathrm{NPV}\left(i_2\right)\right|}(i_2-i_1)$

其中，i₁、i₂分别为采用内插法计算时所取的折现率且i₂＞i₁；NPV(i₁)、NPV(i₂)分别为对应于i₁和i₂时的财务净现值数据；

所述的投资回收期数据P_i满足公式

所述的新增现金流入数据包括新增销售收入数据和固定资产余值数据，所述的新增现金流出数据包括全寿命周期成本数据、税收数据和购电费用数据。

所述的直接经济效益效能指标数据CE₁的计算公式为

CE₁＝SE_cash/LCC

其中，SE_cash＝(W-W_past)×c_price为规划方案实施后，供电量从W_past增大到W直接获得的电价差收入，即除去购电费用后的净现金流入，c_price为电价；

所述的间接效益效能指标数据CE₂的计算公式为

Ce₂＝SE_EENS/LCC

其中，SE_EENS＝k×(EENS_pase-EENS)×c_price为规划方案实施后，电量不足期望值从EENS_pase下降到EENS后，可能减少的故障成本以及相应的赔偿金额，即减少了原本可能会付出的成本，属于虚拟成本，k为比例因子。

所述的最小到网电价数据c_min的计算公式为

c_min＝c_gen+c_trans

其中，c_gen上网电价，c_trans为输电价。

与现有技术相比，本发明克服现有LCC技术应用的局限性，可准确获取电网的LCC成本，在此基础上得到的改进的财务评价指标相比传统的财务评价指标更为准确和全面，最小到网电价指标与改进的财务评价指标相对应，是衡量经济性的一个有力侧面，而基于全寿命周期成本的效能指标是对原有评价指标体系的补充。本发明所建立的经济性评价数据处理***全面、科学、合理，能够获得准确的经济性评价结果。

附图说明

图1为本发明***的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1

如图1所示，一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，包括改进的财务评价指标处理模块1、基于全寿命周期成本的效能指标处理模块2和最小到网电价指标处理模块3，其中

所述的改进的财务评价指标处理模块1以研究期内全寿命周期成本数据、新增现金流入数据和新增现金流出数据为输入数据，经计算处理后，输出财务净现值数据、财务内部收益率数据和投资回收期数据；

所述的基于全寿命周期成本的效能指标处理模块2以研究期内全寿命周期成本数据为输入数据，经计算处理后，输出直接经济效益效能指标数据和间接效益效能指标数据；

所述的最小到网电价指标处理模块3与财务评价指标处理模块2连接，以财务评价指标处理模块的输出为基础，计算最小到网电价数据。

所述的全寿命周期成本数据LCC为投资成本数据CI、运行成本数据CO、维护成本数据CM、故障成本数据CF和废弃成本数据CD之和，即

LCC＝CI+CO+CM+CF+CD    (1)

所述的全寿命周期成本数据LCC包括设备级成本数据(如表1所示)和***级成本数据(如表2所示)。

表1设备级费用分解结构

设备级维护成本包括预防维护成本和单个设备故障下的校正维护成本。目前以可靠性为中心的维护(RCM)大量应用在电力***中，它是一个在预防维护和校正维护之间寻求最佳平衡的***方法。考虑已经采用了RCM制定了一系列的预防维护(PM)策略，那么设备的原始故障率就会改善降低至PM下的综合故障率。PM频率和设备综合故障率乘以相应的单位维护成本，即可得到预防维护成本和校正维护成本。

设备级故障成本为单重故障后产生的设备停运故障惩罚成本，包括直接故障成本和间接故障成本。其中间接故障成本包括赔偿费用、对社会造成的不良影响以及公司信誉受损等，这一部分成本可以通过对历史数据的统计获得一个合理的比例a。而直接故障成本需要从全网缺电成本的角度进行考虑。本发明考虑采用单重故障后的电量不足期望值EENS₁来表征缺电成本的大小，如式(2)所示：

${\mathrm{CF}}_{\mathrm{outage}1}={\mathrm{EENS}}_1\×c_{\mathrm{price}}=\underset{1\mathrm{year}}{\mathrm{\Σ}}(\underset{h\∈H}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{LD}}_h\×{\mathrm{\ρ}}_k\×\underset{g\≠h}{\mathrm{\Π}}(1-{\mathrm{\ρ}}_g))\×c_{\mathrm{price}}---\left(2\right)$

其中，H为单重故障集合，ρ_h，ρ_g和LD_h分别为线路h，g故障的概率和线路h故障时的最小切负荷量，c_price为电价。式(2)是用缺电量实际可以带来的效益来代替损失的成本。那么间接故障成本可表示为CF_outage1(1+a)。

表2***级费用分解结构

***级中一次投资成本的目的是将与***有关的，或者是无法分割的一次投资成本全部纳入到成本中。***级故障成本为多个设备故障下的校正维护成本。由于电网三重及以上设备故障的概率非常小，因此可以用两重故障近似代替多重故障的结果，同样地，采用PM下的设备两重综合故障率来计算。

***级直接故障成本采用两重故障后的电量不足期望值EENS₂来表征，如式(3)所示：

${\mathrm{CF}}_{\mathrm{outage}2}={\mathrm{EENS}}_2\×c_{\mathrm{price}}=\underset{1\mathrm{year}}{\mathrm{\Σ}}(\underset{h,g\∈\mathrm{\Ω}}{\mathrm{\Σ}}{\mathrm{LD}}_{h,g}\×{\mathrm{\ρ}}_k\×{\mathrm{\ρ}}_g\×\underset{v\≠h,g\≠}{\mathrm{\Π}}(1-{\mathrm{\ρ}}_v))\×c_{\mathrm{price}}---\left(3\right)$

其中，Ω为两重故障集合，ρ_h，ρ_g，ρ_v，LD_hg分别为线路h，g，v故障的概率和线路h，g同时故障的最小切负荷量。则间接故障成本可表示为CF_outag2(1+a)。

所述的财务净现值数据NPV的计算公式为

$\mathrm{NPV}=\underset{t=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{CI}-\mathrm{CO})}_t{(1+i)}^{-t}---\left(4\right)$

其中，t为现金流量发生在第t年；i为折现率；n为研究期；

所述的财务内部收益率数据IRR的计算公式为

$\mathrm{IRR}=i_1+\frac{\mathrm{NPV}\left(i_1\right)}{\mathrm{NPV}\left(i_1\right)+\left|\mathrm{NPV}\left(i_2\right)\right|}(i_2-i_1)---\left(5\right)$

其中，i₁、i₂分别为采用内插法计算时所取的折现率且i₂＞i₁；NPV(i₁)、NPV(i₂)分别为对应于i₁和i₂时的财务净现值数据；

所述的投资回收期数据P_i满足公式

所述的新增现金流入数据包括新增销售收入数据和固定资产余值数据，所述的新增现金流出数据包括全寿命周期成本数据、税收数据和购电费用数据(如表3所示)。

表3传统现金流入流出表与本发明的比较

所述的直接经济效益效能指标数据CE₁的计算公式为

CE₁＝SE_cash/LCC             (6)

其中，SE_cash＝(W-W_past)×c_price为规划方案实施后，供电量从W_past增大到W直接获得的电价差收入，即除去购电费用后的净现金流入，c_price为电价；

所述的间接效益效能指标数据CE₂的计算公式为

CE₂＝SE_EENS/LCC                 (7)

其中，SE_EENS＝k×(EENS_pase-EENS)×c_price为规划方案实施后，电量不足期望值从EENS_pase下降到EENS后，可能减少的故障成本以及相应的赔偿金额，即减少了原本可能会付出的成本，属于虚拟成本，k为比例因子。

所述的最小到网电价数据c_min的计算公式为

c_min＝c_gen+c_trans              (8)

其中，c_gen上网电价，c_trans为输电价。

基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***根据输入的全寿命周期成本数据、新增现金流入数据和新增现金流出数据，通过上述各计算公式，输出财务净现值数据、财务内部收益率数据、投资回收期数据、直接经济效益效能指标数据、间接效益效能指标数据和最小到网电价数据，然后将输出的数据与设定的指标数据进行比对，对电网的经济性进行评价。

实施例2

参考图1所示，本实施例以中国某实际地区2012年初的500kV电网。在此基础上，给出两套规划方案的新增站点和新增线路的情况简表如表4和表5所示。其中新增站点的情况以新增变压器替代，相应的成本参数采用的是综合成本值。2012年的综合造价成本值为当前年份的实际值，其它年份的成本值均是通过趋势外推法和灰色***法相结合预测得到。显然，两套规划方案都是2012年至2015的多阶段规划方案，并且新增设备的寿命周期存在不同。该两套规划方案均满足地区未来电力运行的可靠性和安全性需求，因此可以进行进一步的经济性评估以选择最优规划方案。

表4 231节点***两套规划方案新增变压器情况简表

表5 231节点***两套规划方案新增线路情况简表

典型参数设置如下：基准折现率7％；净残值率5％；人工成本近似取年设备投资总额的2％；维护成本近似取年设备投资总额的1％；退役设备的处理费用近似取为设备价格的1％；间接故障成本与直接故障成本的比例a＝100；增值税和城市建设税分别为年新增销售收入的17％和7％；城市教育附加税为增值税的3％；所得税率为年新增利润总额的25％。采用RCM策略后，新增线路设备的综合故障率为0.000002534/(km·年)，新增变压器设备的综合故障率0.001次/百台年。

本实施例中，两套规划方案的LCC费用分解简表如表6和表7所示。

表6方案一LCC费用分解(单位：万元)

表7方案二LCC费用分解(单位：万元)

在研究期25年内，将方案一的全网LCC成本折算成现值为1426亿元，年均57.0亿元，将方案二的全网LCC成本折算成现值为1428亿元，年均57.1亿元。

然后计算各项评估指标。方案一实施后，通过售电量的增加保守预测在12年内产生的经济效益为14652亿元，EENS的减少带来的可靠性成本为0.46亿元，由此计算得到方案一的效能指标为CE₁＝10.27，CE₂＝0.0032。同样地，可以计算出其它基于LCC的经济性评估指标如表8所示。

表8基于LCC的经济性评估数据处理***的输出

本实施例中，由表8可以得出以下结果：

(1)从动态指标上看，经济性评估中要求电力规划方案的净现值要大于等于0；内部收益率应大于等于基准内部收益率，即大于等于8％(全部投资)或10％(资本金)；投资回收期一般在12年内。两套方案的各指标均满足要求。

(2)方案一的LCC总成本低于方案二，内部收益率高于方案二，投资回收期小于方案二，效能指标较方案二高，因此从整体上看，一方案比方案二好，从经济性的角度而言方案一较优。

(3)基于LCC的经济性评估数据处理结果同传统评估结果是一致的。

(4)由于成本更为全面，基于LCC的改进经济性评价数据处理***相比传统经济性指标更为准确，投资回收期有所拉长、净现值有所减少、内部收益率有所降低。

(5)此外，基于LCC的效能指标可以为规划人员提供直接的定量参考。CE1＞1说明单位经济收益大于单位LCC成本，而显然，单位LCC成本对可靠性效益的影响相对较小。

本实施例利用LCC进行电力***整体的规划方案评估，评估结果同传统评估结果保持一致，说明了方法的正确性和有效性。另一方面，改进的财务评价指标较传统的财务评价指标更为客观和准确，效能指标揭示了方案的单位成本，而最小电价差指标可以为当前的电价制定提供参考，因此指标计算结果可以更为客观、合理地对电网经济性进行评价。

Claims (7)

1.一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，其特征在于，包括改进的财务评价指标处理模块、基于全寿命周期成本的效能指标处理模块和最小到网电价指标处理模块，其中

所述的改进的财务评价指标处理模块以研究期内全寿命周期成本数据、新增现金流入数据和新增现金流出数据为输入数据，经计算处理后，输出财务净现值数据、财务内部收益率数据和投资回收期数据；

所述的基于全寿命周期成本的效能指标处理模块以研究期内全寿命周期成本数据为输入数据，经计算处理后，输出直接经济效益效能指标数据和间接效益效能指标数据；

所述的最小到网电价指标处理模块与财务评价指标处理模块连接，以财务评价指标处理模块的输出为基础，计算最小到网电价数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，其特征在于，所述的全寿命周期成本数据LCC为投资成本数据CI、运行成本数据CO、维护成本数据CM、故障成本数据CF和废弃成本数据CD之和。

3.根据权利要求2所述的一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，其特征在于，所述的全寿命周期成本数据LCC包括设备级成本数据和***级成本数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，其特征在于，所述的财务净现值数据NPV的计算公式为

$\mathrm{NPV}=\underset{t=1}{\overset{n}{\mathrm{\Σ}}}{(\mathrm{CIn}-\mathrm{COut})}_t{(1+i)}^{-t}$

其中，CIn为新增现金流入数据，COut为新增现金流出数据，t为现金流量发生在第t年；i为折现率；n为研究期；

所述的财务内部收益率数据IRR的计算公式为

$\mathrm{IRR}=i_1+\frac{\mathrm{NPV}\left(i_1\right)}{\mathrm{NPV}\left(i_1\right)+\left|\mathrm{NPV}\left(i_2\right)\right|}(i_2-i_1)$

其中，i₁、i₂分别为采用内插法计算时所取的折现率且i₂＞i₁；NPV(i₁)、NPV(i₂)分别为对应于i₁和i₂时的财务净现值数据；

所述的投资回收期数据P_i满足公式

5.根据权利要求4所述的一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，其特征在于，所述的新增现金流入数据包括新增销售收入数据和固定资产余值数据，所述的新增现金流出数据包括全寿命周期成本数据、税收数据和购电费用数据。

6.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，其特征在于，所述的直接经济效益效能指标数据CE₁的计算公式为

CE₁＝SE_cash/LCC

其中，SE_cash＝(W-W_past)×c_price为规划方案实施后，供电量从W_past增大到W直接获得的电价差收入，即除去购电费用后的净现金流入，c_price为电价；

所述的间接效益效能指标数据CE₂的计算公式为

CE₂＝SE_EENS/LCC

其中，SE_EENS＝k×(EENS_pase-EENS)×c_price为规划方案实施后，电量不足期望值从EENS_pase下降到EENS后，可能减少的故障成本以及相应的赔偿金额，即减少了原本可能会付出的成本，属于虚拟成本，k为比例因子。

7.根据权利要求1所述的一种基于全寿命周期成本的电网经济性评价数据处理***，其特征在于，所述的最小到网电价数据c_min的计算公式为

c_min＝c_gen+c_trans

其中，c_gen上网电价，c_trans为输电价。