顾 韧，张 恒，戴 康，王 一，许 磊，华回春

（1.江苏省电力公司 苏州供电公司，江苏 苏州 215000；2.江苏省电力公司，江苏 南京 210000；3.华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，河北 保定 071003）

高科技工业园区与传统城区配电网投资收益比较分析

顾 韧1，张 恒2，戴 康1，王 一1，许 磊3，华回春3

（1.江苏省电力公司 苏州供电公司，江苏 苏州 215000；2.江苏省电力公司，江苏 南京 210000；3.华北电力大学新能源电力系统国家重点实验室，河北 保定 071003）

为评估电力企业资产的投资收益能力，将全寿命周期成本管理理论运用于配电网系统。通过平均电价、投资成本、投资收益、全寿命周期安全效能投资收益等评价指标的计算对所选择的典型配网区域进行比较分析，深入挖掘已有配网资产的收益能力及影响资产收益的关键因素。计算结果表明了由于单位容量投资高的配电网在运行阶段具有高可靠性、低损耗、低运维费用的特点，要比单位容量投资低的配电网具有更高的投资收益，同时也证明了将全寿命周期成本管理理论用于配电网投资收益评价的必要性和有效性。最后根据分析结果给出相应的配网投资建议，为配电企业及时调整资产投资策略、提高市场竞争能力提供理论支持。

配电网；全寿命周期成本；投资收益；比较分析

0　引言

配电网具有系统性、长期性的特点，运营维护阶段发生的费用在配电系统全寿命周期成本中占很大比重，其规划设计的合理性直接影响到配电系统建设和运营阶段的经济性和可靠性［1］。随着国民经济的快速发展，电力负荷处于稳步增长中，配电网建设的各种压力不断凸现，为此国家持续投入巨大资金加快配电网的建设和改造，人们不再只是单纯关注配电网建设的速度，同时也越来越关注配电网投资的效益，尤其是随着电网建设的重点逐渐向配电网倾斜，配电网经济效益正逐渐成为人们关注的一个焦点，然而如何合理分析计算配电网的经济效益却是一个尚未很好解决的问题［2］。

全寿命周期成本（Life Cycle Cost）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［3］。文献［3，4］对相应目标的LCC分析进行了较为完善的综述。实践证明LCC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［5，6］。

国外电力公司最先引入全寿命周期管理理念，并在该领域开展了大量卓有成效的工作。文献［7］将LCC管理应用于发电厂的设计建造，以利于节约能源。文献［8］将LCC管理应用于电缆的退化诊断，并提出了一种基于退化诊断的生命周期成本评估和生命周期管理方法。文献［9］将LCC管理应用于输电与配电系统中，根据相应的寿命周期成本比较了不同的设备维护策略。文献［10］将LCC管理应用于采用状态监测的风力发电系统设备检修管理方面，以提高管理有效性和设备可靠性。文献［11］将LCC管理应用于电力系统新能源开发，在考虑经济性的基础上更加注重了对环境成本的考量。从国外电网公司对LCC管理的应用情况来看，LCC管理比传统的资产管理方法有很大的优越性，不仅优化这些电网公司的资产管理流程，还节约了公司资产的建设安装、运行维护等成本。

近年来，LCC管理技术也逐步运用于国内电力系统中。在国家电网智能电网工作部制定的智能电网发展战略中，明确提出将输变电环节的全寿命周期管理作为智能电网的一项重要内容。LCC管理已经不仅仅应用在变压器及相关设备的选型、招投标及使用维护过程中的成本控制上，在输配电网设计方案的决策、变电站改造的经济性评价以及在电力工程的造价管理中也有广泛的应用［12-21］。

虽然全寿命周期管理理论在电力系统的应用已经逐步展开，但目前有关电力设备的全寿命周期成本模型的研究主要集中在输变电领域，很少涉及配电系统。配网投资缺少有效收益比较分析模型，导致投资不够科学，限制了配网大规模投资应有的最大效益。对不同特点的配网区域投资收益的比较研究，有利于发现优质的投资方向，有助于配网投资建设能力持续提升。

本文以评估电力企业资产的投资收益能力为目的，首先选择了某城市配网的两个典型区域（高科技工业园区和传统城区）作为试点进行分析，然后通过投资成本、投资收益、SECB等评价指标的计算，深入挖掘已有配网资产的收益能力及影响资产收益的关键因素，最后给出相应的配网投资建议，这对电力企业及时调整资产投资策略，提高配电企业市场竞争能力具有重要意义。

1　配网区域选择

城市各区域配网结构、技术水平存在显著的差异，配网发展特征有明显的不同；考虑以上差异，以全市为样本难以反应配网投资收益的真实情况；为确保研究成果的适用性，本文所选择的典型配网区域满足以下两个方面的要求:

（1）试点区域应为城市配网。

城市配网的典型特征是农村属性的馈线线路长度和配变容量占各自区域总线路长度和配变容量和的比例较小。一般农村属性线路长度占比，农村属性配变容量占比均小于20%的配网区域可以认为是城市配网。本文所选择的高科技工业园区和传统城区两个配网区域中，相应比例如表1所示。由表中数据可知，两个区域近似为城市配网，从而契合本论文提出的城市配网研究对象的要求。

表1　区域农村属性馈线占比

（2）试点区域应代表不同线路和负荷特点

为确保研究成果的适用性，试点区域应代表不同的线路和负荷特点，这些特点可通过配网区域电缆化率、10 kV、20 kV线路比例、各行业售电占区域总售电的比例等指标来衡量。

首先在线路方面，本文选择的高科技工业园区和传统城区配网的电缆化率、架空线绝缘化率、10 kV线路比例、20 kV线路比例等指标如表2所示。高科技工业园区代表了高电压等级、高电缆化率的配电区域，而传统城区代表了传统10 kV电压等级的配电区域。

表2　区域线路特点

其次在负荷用电方面，本文选择的高科技工业园区和传统城区的各行业售电占区域总售电的比例如图1和图2所示。

从图1和图2可以看出，园区主要的用电负荷为工业用电（占比75%），其次为金融、房地产、商务与居民用电（占比11%），两者相加占比86%；传统城区的用电类型主要为商业、住宿和餐饮业（28%），金融、房地产、商务与居民用电（22%），以及公共事业和管理组织（24%）。传统城区的工业用电占比仅为9%。因此两个配电区域能够代表不同的负荷用电特征。

图1　园区分行业售电量统计

图2　传统城区分行业售电量统计

2　评价指标及其计算

以下通过对两个试点区域售电毛收入、售电量、平均电价、投资成本、投资收益、SECB值等指标的计算，实现对高科技工业园区与传统城区配电网投资收益的比较分析。

2.1平均电价

根据城市电力公司发展部与营销部相关历史资料可查询到两个区2013、2014年分行业售电收入以及售电量。平均电价计算公式如式（1）:

式中:P表示平均电价；S表示售电毛收入；Q表示售电量。

计算结果如表3所示。

表3　试点区域2013、2014年平均电价

2.2投资成本

投资成本计算公式如式（2）:

式中:C表示投资成本，万元；C1表示资产分年度平均投资，万元；C2表示年度运行维护成本，万元；C3表示年度检修成本，万元；C4表示年度故障处置成本，万元；C5表示资产报废处置成本，万元。

C1由工程初始投资和运营年技改投资折算而成。C2包括配电网设备运行损耗费用（线损电量统计值）和运行人员的人工费及材料费用。C3是指为维持或改善电网设备与系统的安全性、可靠性、可控性、经济性和环保性，使其能够长期处于安全可用状态，效率保持或接近最佳状态而进行的检查、维护和修理工作。C4主要包括用户的设备故障停电损失。C5主要考虑设备报废处理过程所需要的成本和资产残值。

在查询配网线路设计方案和馈线主设备价格的基础上，根据不同配网工程辅材造价占主材的比例和设计安装建设成本占总设备投资的比例，可以估算得出资产分年度平均投资C1。年度运维成本C2和年度检修成本C3分别由运行维护人员成本、配网线损成本和年度成本项目清册估算得出。根据故障清册计算出停电时间及停电电量，再由不同产业结构的产电比数据估算出间接停电损失用于估算年度故障处置成本C4。投资成本计算所需的基础数据经过筛选和与城市多个部门的协调沟通，确定了用于高科技工业园区与传统城区配电网投资成本计算分析的数据获取内容和获取途径。计算两个区2013、2014年投资成本如表4所示。

表4　试点区域2013、2014年投资成本

2.3投资收益

广义的配电网售电收益包括直接售电收益和间接收益，此处售电收益为直接售电收益。间接收益由第三方客户满意度指标来评价，通过效能指标来量化。配电网资产寿命周期通常很长（20 -30年），因此，收益为年度售电收益，计算公式如式（3）:

式中:B表示年度售电收益；S表示售电毛收入；C表示投资成本；Q表示售电量；P表示趸入电价，取0.46；r表示增值税税率，取17。

计算两个区2013、2014年投资收益如表5所示。

表5　试点区域2013、2014年投资收益

2.4各单位容量指标

配网资产的设计容量E等于规划水平年的预测负荷除以平均功率因数，2013、2014年园区配网资产的设计容量E等于455.7791万·kVA，2013、2014年传统城区配网资产的设计容量E等于137.9175万·kVA。两个区的售电量、售电毛收入、投资成本、售电利润分别除以配网资产的设计容量即得到两个区的单位容量售电量、单位容量售电毛收入、单位容量投资、单位容量售电利润。结果如表6所示。

表6　试点区域各单位容量指标

2.5SECB值计算

SECB为单位容量配电资产的收益能力。其中SEC指标遵循国网公司提出的资产全寿命周期管理业务体系中的定义，并结合配网资产的特点进行定义。SECB计算公式如式（4）:

式中:WSECB表示全寿命周期安全效能投资收益；B表示年度售电收益；E为配网资产的设计容量；f′s表示年度安全指标；f′E表示年度效能指标。

安全指标指配网资产在每年内年度内发生的有关电网、设备、人身一般、较大、特大事故次数。安全系数通过下式计算:f′s=1/fs。其中安全因子fs由人身事故因子fs1、电网事故因子fs2、设备事故因子fs3构成。表达式为fs=fs1×fs2×fs3。其中:

式中:n依次代表各种（电网事故、设备事故、人身事故次数）特大、重大、一般事故次数；ksi依次代表各种特大、重大、一般事故因子调整系数，取值分别取为10、50、100。

效能指标反映配网运行的效能水平，包括配网运行技术效能指标和社会效能指标。效能指标通过下式计算:f′E=1/fE。其中效能因子fE由供电可靠性因子fE1，电压合格率fE2，功率因数合格率fE3，配变超载率fE4，配变三相不平衡超限比例fE5，配网N-1通过率fE6，第三方客户满意度指标fE7，新能源消纳率fE8构成。表达式为:fE=fE1×fE2× … ×fE8，其中:

式中:Eis为相应各种指标Ei的考核值；kEi为Ei的调整因数。

根据城市供电公司相关部门的相关历史数据计算出两个试点配网区域的安全指标、效能指标。结合公式，计算得到两个区2013、2014年SECB值如表7所示。

表7　试点区域SECB值

3　比较分析

将计算出的2013年园区和传统城区主要指标放在同一个表格内进行对比，如表8所示。表中最后一行倍数通过园区指标比传统城区指标得到。

表8　2013年园区与传统城区指标对比

从表8可以发现2013年园区的单位容量售电量是传统城区的单位容量售电量的1.11倍，园区平均电价是传统城区的1.11倍，所以不管在单位容量售电量还是平均电价方面，园区的指标都要大于传统城区，两个因素相叠加将进一步凸显园区单位售电毛收入指标。经过计算，园区单位售电毛收入是传统城区的4.08倍。但是两个区单位容量投资占单位容量毛收入的比例大约为7%，因此在售电毛收入的基础上减去投资成本和购电成本后得到的单位售电利润园区的指标也要远大于传统城区，园区的单位售电利润是传统城区的3.15倍。园区的SECB值是传统城区的2.38倍。造成园区和传统城区收益差异的主要原因是两个区的用电特点不同:园区以工业为主，而传统城区以传统商业以及居民用电为主，两个区在售电量和售电电价上有显著差异。

为了更加直观的比较两个区在投资收益方面核心指标的差异，将单位容量投资等指标绘制成柱状图，如图3所示。

图3　2013年园区与传统城区核心指标对比

由图3看出，初始投资高的配电网规划方案或单位容量投资高的配电网规划方案，其全寿命周期的投资收益或收益率并不一定少。由于单位容量投资高的配电网规划方案在运行阶段具有高的可靠性、低的损耗、运维费用，在合适的用电环境下（用电量需求），要比单位容量投资低的配电网规划方案具有更高的投资收益。

将计算出的2014年园区和传统城区主要指标放在同一个表格内进行对比，如表9所示。

表9　2014年园区与传统城区指标对比

从表9可以发现2014年园区的单位容量售电量是传统城区的单位容量售电量的1.2倍，园区平均电价是传统城区的1.18倍，园区单位售电毛收入是传统城区的1.42倍。两个区单位容量投资占单位容量毛收入的比例大约为9.6%，由于传统城区的电价过低造成了毛收入减去购电成本和投资成本后，单位售电利润出现了负值。而园区的平均电价仍然维持在一个较高水平，因此在传统城区呈现亏损的情况下园区仍然是个高盈利的投资区域。两个区的核心指标对比情况如图4所示。

图4　2014年园区与传统城区核心指标对比

4　配电网投资建议

（1）基于SECB的电网企业投资评价及投资决策，能够克服传统的最小费用法不能评价投资收益等方面的不足。在电力市场化改革深入实施之际，SECB方法能有效地提高电力企业投资评价及决策的科学性，在进行配网规划方案评价时应积极采用。

如表8中数据所示，如果采用传统的电网规划投资评价方法（如限额设计中的最小费用法），那么传统城区的规划方案单位投资（91.16 元/kVA）显然好于园区的规划方案单位投资（116.06元/kVA）。但从投资收益的角度来衡量，那么传统城区的规划方案单位收益（58.47 元/kVA）却明显逊色于园区的规划方案单位收益（184.15元/kVA）。很显然 SECB方法能为企业创造更好的投资收益，有效地提高电力企业投资决策的科学性。

（2）配网规划建设应结合区域用电负荷需求进行差异化供电方案设计，如在负荷需量大的区域可以考虑采用单位容量投资高的规划方案，从长远角度来看，单位容量投资高的配电网规划方案在运行阶段具有高的可靠性、低的损耗和运维费用，在合适的用电环境下（用电量需求），要比单位容量投资低的配电网规划方案具有更好的投资收益。另外，随着电力市场的逐步完善，具有高供电可靠性的高电价和对用户非计划停电后的高额赔偿机制会逐步实施，停电成本对供电公司收益也会有显著影响。因此在进行配网规划时应根据区域负荷特点，选择合理设备和接线模式（如采用20 kV还是10 kV，采用放射状、手拉手、对射还是N供1备模式网架结构等）。

由2013年园区和传统城区单位平方公里用电量来看，园区（3 733 kW·h/km2·a）明显高于传统城区（3 321 kW·h/km2·a），所以园区负荷密度要明显高于传统城区，因此，选择设计方案时应考虑初始投资较高的高电压等级网架或更大截面导线，以降低其运行损耗成本。另外，还要选择较高可靠性方案，能显著减低其停电成本和检修运维成本。

（3）为了便于配网投资收益的分析，建议国网公司规范数据的收集方法和保存方法。在试点计算分析中发现以下几个问题:

（a）成本分析工作量大，主要原因是每条馈线配电设备的投资年份和投资金额数据不全。建议规范每条馈线设备的投资年份和金额的保存。

（b）在计算线路损耗时，建议采用装置能够添加如下功能:每条馈线下所有中压配电年用电量的和能直接算出。

（c）建议电网故障统计上报系统中增加统计每次停电量的数据。

（d）建议每个配网抢修工程能够单独结算，打包结算不利于成本分析。

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Comparative Analysis of Investment Income Between High-tech Industrial Park and Traditional Urban Distribution Network

GU Ren1，ZHANG Heng2，DAI Kang1，WANG Yi1，XU Lei3，HUA Huichun3
（1.Suzhou Power Supply Company of Jiangsu Electric Power Company，Suzhou 215000，China；2.Jiangsu Electric Power Company，Nanjing 210000，China；3.State Key Lab of Alternate Electrical Power System with Renewable Energy Sources，North China Electric Power University，Baoding 071003，China）

The life cycle cost management theory is applied to the distribution network system in order to evaluate the investment return ability of the electric power enterprise.Through the calculation of average price，investment cost，investment income，total life cycle performance and security investment income and other indicators of selected typical distribution area of comparative analysis，we explore the profitability of the existing network assets and key factors affecting the return of assets thoroughly.The calculation results show that the distribution network with high unit capacity investment has a higher investment income than that of the low unit capacity investment due to it has the advantages of high reliability，low loss and low maintenance costs in the operation stage.It also proves that the life cycle cost management theory for the necessity and effectiveness of distribution network investment income evaluation.Finally，according to the analysis results，the corresponding distribution network investment advices are given，which provid theoretical support for the timely adjustment of asset investment strategy and improving market competition ability of the power distribution enterprises.

distribution network；life cycle cost；investment income；comparative analysis

F407.61

A DOI：10.3969/j.issn.1672-0792.2016.07.005

2016-03-21。

国家电网公司科技项目（SGJSSZ00FZWT1503088）；中央高校基本科研业务费专项资金资助（2014MS164）。

顾韧（1986-），男，工程师，从事质量监督管理工作，E-mail:570618097@qq.com。