摘  要：本文介紹的壽命周期成本管理在電力系統(tǒng)是一種新的理念和方法，主要是以一系列軟件管理為主、輔之以必要的硬件及分析診斷技術(shù)，它是一套管理理念和軟件、硬件技術(shù)的結(jié)合，以使整個電力系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行在最經(jīng)濟(jì)可靠的狀態(tài)。
        關(guān)鍵詞：全壽命 設(shè)備管理 成本
        

        一、壽命周期成本（Life Cycle Cost或LCC )管理的涵義
        電力系統(tǒng)壽命周期成本（Life Cycle Cost或LCC）管理的涵義是在可靠性的基礎(chǔ)上使設(shè)備和系統(tǒng)壽命擁有成本（Owning Cost)為最低的管理。LCC的管理包括從設(shè)備或系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、選型、采購、運(yùn)行、維護(hù)、更新和退役等整個壽命周期的管理。
        電力系統(tǒng)的LCC管理主要涉及兩大范疇：工程范疇和財(cái)務(wù)范疇。工程范疇主要涉及：設(shè)備可靠性、壽命分析、維修對策分析、設(shè)備失效統(tǒng)計(jì)、失效對整個系統(tǒng)的影響、更新部件和維護(hù)對系統(tǒng)壽命的影響等。財(cái)務(wù)范疇主要涉及：設(shè)備或系統(tǒng)的最初投資成本、設(shè)備初投資成本在不同方案時的比較、投資成本和運(yùn)行成本的比較、設(shè)備故障對系統(tǒng)的影響及可能導(dǎo)致的損失比較、設(shè)備的維護(hù)或更新成本、設(shè)備的退役成本等。
        電力系統(tǒng)的LCC管理是一種在可靠性及壽命管理的基礎(chǔ)上，其經(jīng)濟(jì)效益最終歸納為財(cái)務(wù)成本及產(chǎn)出的管理方法。
        二、電力系統(tǒng)中壽命周期成本管理常用的一些計(jì)算方法
        常用的工程設(shè)備可靠性和壽命計(jì)算方法中包含有一些經(jīng)驗(yàn)估算及統(tǒng)計(jì)方法，其中包括：
        ．（MTBF )失效時間指標(biāo)
        ．綜合可靠性和成本決策樹（decision tree）
        ．Weibuil概率圖表（威布爾）
        ．Monte Carlo模型、蒙特卡羅法分析（隨機(jī)抽樣法）
        ．關(guān)鍵問題點(diǎn)的排列圖
        ．失效樹分析
        ．可靠性軟件工具
        ．失效記錄、分析和改進(jìn)措施
        ．失效模式影響分析
        ．重大影響安全和成本的關(guān)鍵項(xiàng)
        ．可靠性試驗(yàn)策略、加速試驗(yàn)
        ．可靠性生長模型
        ．可靠性驗(yàn)證
        ．可靠性改進(jìn)中的管理的作用
        維修對策分析包括：
        ．以可靠性為中心的維修分析
        ．維修間隔期優(yōu)化
        ．設(shè)備后期費(fèi)用控制的分析
        上述方法中多數(shù)為工程方法，需要有故障統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)的積累及經(jīng)驗(yàn)，有些方法需要專門的培訓(xùn)和學(xué)習(xí)。
        LCC管理中的基本財(cái)務(wù)計(jì)算方法有NPV方法和NCF方法：
        NPV是Net Present Value的縮寫，直譯為凈現(xiàn)值。由于工程或項(xiàng)目的投入和產(chǎn)出往往有延遲性，故NPV不僅考慮了資金的時間價值，也建立了工程中投入產(chǎn)出在財(cái)務(wù)上的聯(lián)系。NPV的定義式為：

         r在上式中稱為折扣率，它往往要考慮各項(xiàng)市場因素，如漲價、市場風(fēng)險等，實(shí)際上也反映了資本成本。
        從定義式可見，NPV是考慮項(xiàng)目或工程的凈現(xiàn)值，其中NCF是凈現(xiàn)金流，考慮了在t年內(nèi)投入、產(chǎn)出、折舊、殘值等諸多因素。
        NPV方法反映了下列三個指標(biāo)：
        a.投資回收年限；
        b.項(xiàng)目的風(fēng)險性，成本回收年限越長，風(fēng)險越大；
        c.投資收益率。NPV是負(fù)值，說明投資收益是負(fù)值，項(xiàng)目不可取；NPV是正值，且NPV值越大，說明投資收益率越高。
        NCF是Net Cash Flow的縮寫，意為凈現(xiàn)金流，作為一個企業(yè)效益評價指標(biāo)，現(xiàn)金流是最直接地反映了財(cái)務(wù)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。因而現(xiàn)金流不僅用于財(cái)務(wù)報表，也常用于工程實(shí)踐的分析中。對于電力行業(yè)的LCC管理計(jì)算，現(xiàn)金流主要考慮用于生產(chǎn)經(jīng)營目的中發(fā)生的現(xiàn)金，如總收入減總支出，再考慮利率和年份。在電力系統(tǒng)LCC管理中，NCF是廣義的，它將各種可能發(fā)生的故障情況也反映在現(xiàn)金流上，因而LCC最終是以現(xiàn)金流來表達(dá)的。
        三、壽命周期成本管理在電力系統(tǒng)的應(yīng)用
        壽命周期成本管理在電力系統(tǒng)內(nèi)的實(shí)際應(yīng)用目前僅限于幾個較發(fā)達(dá)的國家，較集中的是美國和瑞典，在日本、加拿大、澳大利亞等國家在技術(shù)討論上也見零星報道，因而該項(xiàng)技術(shù)在電力系統(tǒng)內(nèi)應(yīng)用是較具前瞻性的。
        美國將壽命周期成本管理的方法首先應(yīng)用于核電站，因?yàn)楹穗娬窘ㄔO(shè)是以可靠性作為優(yōu)先考慮因素，因而在可靠性的基礎(chǔ)進(jìn)行壽命周期成本管理更具必要性和緊迫性。在核電站壽命周期成本管理的基礎(chǔ)上，他們將該項(xiàng)技術(shù)推向了發(fā)電機(jī)、大型變壓器、勵磁機(jī)、低壓輸配電系統(tǒng)、儀用空氣系統(tǒng)。加拿大和歐洲一些國家將壽命周期成本管理和可持續(xù)性發(fā)展結(jié)合起來，偏向于電力系統(tǒng)中的綠色能源，在計(jì)算成本時考慮了環(huán)境的影響。來自制造廠的專家也提出壽命周期成本管理方法在高壓開關(guān)、變電站方面的應(yīng)用。因而，壽命周期成本管理方法在電力系統(tǒng)中有逐漸推廣應(yīng)用之勢。
        在電力系統(tǒng)推廣應(yīng)用壽命周期成本管理有其特點(diǎn)，對系統(tǒng)的可靠性和部件失效的分析以及失效引起的損失的評定是開展該項(xiàng)工作中必不可少的步驟。對于新建的設(shè)備，壽命周期成本管理主要包含以下工作，以新建一個變電站為例：
        a.根據(jù)技術(shù)要求確定不同的布局，以多個備選方案作比較；
        b.不同方案下的全壽命周期成本；
        c.不同方案下的可用率；
        d.不同方案下的風(fēng)險（即全壽命周期成本的不確定性）；
        e.確定預(yù)期的各種變電站擴(kuò)展計(jì)劃或更新計(jì)劃；
        f.在滿意的可用率和可接受的成本之間找到最佳平衡點(diǎn)。
       上述過程可以用圖1表示：
        對于已投入運(yùn)行的設(shè)備進(jìn)行LCC管理，就要采集運(yùn)行數(shù)據(jù)輸入數(shù)據(jù)庫，故障時間和檢修后恢復(fù)時間都要進(jìn)入記錄，包括故障原因、計(jì)算檢修成本，而這時的LCC決策演化為對現(xiàn)有設(shè)備的維護(hù)、更新或改造及優(yōu)化的方案取選，衡量的基本方法也是以可用率和LCC為依據(jù)，而輔助工具包括專家和經(jīng)驗(yàn)估計(jì)、運(yùn)行中的事故記錄報告、事故的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、事故模型等。

圖1  壽命周期成本管理示例圖

        四、上海電力系統(tǒng)開展壽命周期成本管理淺析
        1.在上海電力系統(tǒng)開展壽命周期管理的必要性和可行性
        根據(jù)上海市電力公司科技發(fā)展“十五”計(jì)劃的指導(dǎo)思想和原則，技術(shù)創(chuàng)新是公司生存發(fā)展的命脈，科技進(jìn)步應(yīng)支持和促進(jìn)電網(wǎng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)現(xiàn)，而科技進(jìn)步以信息技術(shù)的開發(fā)和有效應(yīng)用為中心。另一方面，近年來上海電力公司各單位在建立與完善各級管理信息系統(tǒng)(MIS)、開發(fā)與實(shí)施配電自動化(DMS)和變電站綜合自動化，開發(fā)應(yīng)用地理信息系統(tǒng)(GIS)，建立并運(yùn)用大型企業(yè)電力負(fù)荷監(jiān)控系統(tǒng)等方面，取得了大量科技成果，為今后的電網(wǎng)設(shè)備全壽命周期成本管理打下了基礎(chǔ)。重要的是，市東供電局將變電站站內(nèi)自動化、饋線自動化、負(fù)荷監(jiān)測和管理、地理信息系統(tǒng)集成于一體，實(shí)現(xiàn)了自動化識別故障、快速隔離故障與網(wǎng)絡(luò)重構(gòu)功能，使環(huán)網(wǎng)內(nèi)非故障用戶停電時間小于1分鐘。AM/FM/GIS也在上海完成試點(diǎn)，并將實(shí)現(xiàn)與SCADA的系統(tǒng)信息集成，這些成果均為LCC的試點(diǎn)提供硬件上的支持。作為基礎(chǔ)設(shè)施，城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造促進(jìn)了新技術(shù)和新設(shè)備的大量使用，如真空開關(guān)、SF6開關(guān)、箱式變壓器、環(huán)網(wǎng)開關(guān)柜、非晶合金鐵心變壓器等，這些新設(shè)備的采用在實(shí)際意義上起到了降低壽命周期成本的作用。最為重要的是，這些軟件和硬件方面的改進(jìn)使職工的管理理念和素質(zhì)得到很大的提高。
        上述這些條件，奠定了在上海電力系統(tǒng)進(jìn)行壽命周期成本管理的基礎(chǔ)。當(dāng)然，隨著壽命周期成本管理工作的深入，將會發(fā)電網(wǎng)中更多值得進(jìn)一步改進(jìn)和完善之處，而這也是項(xiàng)目的目的之一，發(fā)現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)并改進(jìn)之，使設(shè)備的可靠性較高并使LCC最小。
        2.在上海電力系統(tǒng)開展壽命周期成本管理可預(yù)期的目的
        (1)根據(jù)已收到的擬考察國外咨詢公司對上海電力公司進(jìn)行壽命周期成本管理的工作框架建議，LCC項(xiàng)目的立足點(diǎn)是從全系統(tǒng)著眼，在整個電網(wǎng)系統(tǒng)考慮LCC最低，根據(jù)這個原則，來考慮單個部件或設(shè)備的LCC。因而，辨別確定系統(tǒng)中的關(guān)鍵(critical)部件及該部件對整個系統(tǒng)的影響量是項(xiàng)目研究的重點(diǎn)。整個項(xiàng)目的研究必然將導(dǎo)致對全網(wǎng)系統(tǒng)的可靠性及故障影響模型的研究，將梳理出關(guān)鍵設(shè)備或現(xiàn)在薄弱點(diǎn)，這項(xiàng)工作在當(dāng)前歐美各國相繼發(fā)生大面積停電的形勢下顯得尤為重要，根據(jù)梳理出的關(guān)鍵點(diǎn)和薄弱點(diǎn)用LCC理念進(jìn)行管理、整改，必將對全網(wǎng)的可靠性有較大好處。因?yàn)長CC考慮了故障成本、維護(hù)成本等諸因素，是在以可靠性為基礎(chǔ)上的總成本最小。
        (2)對于新建的設(shè)備，用LCC管理方法可減少新建設(shè)備選型的盲目性，使新建設(shè)備的LCC融合到整個系統(tǒng)中，以合理的成本獲得高的可靠性，從而獲得最大的經(jīng)濟(jì)收益。
        (3)對于現(xiàn)有設(shè)備的資產(chǎn)管理，可用LCC管理理念來確定維護(hù)檢修方式、備品備件的配置地點(diǎn)和數(shù)量、設(shè)備用維護(hù)檢修來延長壽命還是更新或技術(shù)改造來獲得最低LCC，從而為企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定基礎(chǔ)。
        (4)用壽命周期成本管理方式是一種理念的更新，管理人員對電網(wǎng)的可靠性情況將更為關(guān)注和熟悉，對提高管理人員的素質(zhì)和工作責(zé)任有促進(jìn)作用。另外，壽命周期成本也考慮了檢修、維護(hù)人員的培訓(xùn)成本，這對這些基層工作人員的安全意識和明確工作目標(biāo)有好處。總之，新的管理理念和考核方法的引進(jìn)將導(dǎo)致人員管理素質(zhì)和工作責(zé)任心的提高。
        (5)LCC的管理從設(shè)備的選型、設(shè)計(jì)及購買前開始，這樣對制造廠也相應(yīng)提出了LCC的要求，從最新獲得的資料看，部分制造廠，如ABB、Siemens也在開展LCC工作，制造廠和用戶的相互配合必將導(dǎo)致新產(chǎn)品在質(zhì)量性能上的提高，最終將導(dǎo)致系統(tǒng)的LCC最小。
        (6)對原有設(shè)備監(jiān)測分析水平的提高、對原有設(shè)備進(jìn)行LCC管理，要求進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)采集，這樣必然會導(dǎo)致數(shù)采系統(tǒng)的改進(jìn)及運(yùn)行人員分析能力的提高。
        3.在上海電力系統(tǒng)開展壽命周期成本管理的風(fēng)險
        像其他所有項(xiàng)目一樣，新的管理方法首先將遇到惰性的阻力，項(xiàng)目需要全員參與，而在此過程中20-50-30定理（20%贊成，50%中立，30%反對）將發(fā)揮作用。因而如果只有少數(shù)人努力，必將會導(dǎo)致項(xiàng)目的失敗。
        由于在電力系統(tǒng)進(jìn)行LCC管理具有先進(jìn)性和前瞻性，因而也帶來了風(fēng)險。主要體現(xiàn)在實(shí)際執(zhí)行過程中會出現(xiàn)在理論上可行，但實(shí)際上由于客觀條件的限制，不得不做出調(diào)和的現(xiàn)象，這將影響項(xiàng)目執(zhí)行的實(shí)際效果。
        本項(xiàng)目如聘請國外先進(jìn)的公司進(jìn)行咨詢，由于系統(tǒng)的不同，中外雙方工作人員將有磨合過程，溝通方面的風(fēng)險將導(dǎo)致咨詢作用的弱化。
        五、結(jié)束語
        上海是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)和國內(nèi)生產(chǎn)總值持續(xù)增長的特大型城市，電網(wǎng)的安全穩(wěn)定十分重要。尤其是繼“8.14”美加大停電，隨之以后的倫敦、意大利等相繼大停電的發(fā)生，更是對上海電網(wǎng)的安全運(yùn)行提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。對于電網(wǎng)的資產(chǎn)管理需要有理念和方法上的更新，而基于可靠性基礎(chǔ)上的壽命周期成本管理是起源于各國軍隊(duì)中高新技術(shù)武器領(lǐng)域（高性能戰(zhàn)斗機(jī)、激光制導(dǎo)彈、航母等對可靠性要求非常高的設(shè)備），隨之又推廣應(yīng)用到核電站的建造，也是可靠性要求很高的設(shè)施，而電網(wǎng)資產(chǎn)管理同樣也是對可靠性要求很高的，故壽命周期成本管理引入到電網(wǎng)資產(chǎn)管理中來有其一定的必然性，而從國際上各主要先進(jìn)國家用壽命周期成本管理技術(shù)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用情況看，這項(xiàng)決策是具有先進(jìn)性和前瞻性的。