变电站配电装置比选全生命周期成本分析

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资如表 4 所示:
表 4 220 千伏变电站初始投资对比表(万元)
项目
方案
户外 AIS
户外 户外 HGIS GIS
户内 GIS
差值 (HGIS-
AIS)
差值
差值
(户外 (户内 GIS-
GIS-AIS) AIS)
初始投资
10542 10538 9828 12501
-4
-714
1959
征地单价(万元/亩) 15
15
15
15
/
/
/
综上所述,当征地单价为 25 万元/亩时,户外不同配电
装置型式的 220 千伏变电站初始投资由高至低依次为户外
AIS、户外 HGIS、户外 GIS。三种户外方案变电站的初始投
资相差不多,户外 AIS 与户外 HGIS 的投资差额在 100 万元
以内,与户外 GIS 的投资差额在 1000 万元以内。
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2、全生命周期成本分析 根据变电站全寿命周期设计建设技术导则(试行),变 电站全生命周期成本包括初始投资、运行成本、维护成本、 故障停电成本和退役成本。 根据给定的最终建设规模,对 220 千伏变电站配电装置 采用户外 AIS、户外 HGIS、户外 GIS 和户内 GIS 四个方案的 全生命周期成本进行测算。根据变电站实际运行状况,生命 周期按 30 年计算。 (1)初始投资 根据 220 千伏变电站最终建设规模,以初设概算投资为 基准,参考近 3 年的河南 220 千伏变电站新建工程投资实际 节余情况,测算得到户外 AIS、户外 HGIS、户外 GIS 和户内 GIS 四个方案的初始投资如表 3 所示:
变电站配电装置比选全生命周期成本分析
一、研究背景及意义
电网工程是事关国计民生和国家安全的重要基础设施, 是经济发展的命脉和动力,变电站是其中的重要组成部分。 变电站配电装置的选择是变电站建设的重要内容。变电站配 电装置主要有空气绝缘开关设备(简称 AIS)、气体绝缘金 属封闭开关设备(简称 GIS)及复合式气体绝缘金属封闭开 关设备(简称 HGIS)三种形式。不同的配电装置型式有不同 的技术特点,对变电站初始建设投资以及后期的运维成本也 有不同的影响。前些年,由于户外 AIS 设备价格较低,GIS、 HGIS 组合电器价格昂贵,在前期决策和建设期变电站配电装 置经济比选中户外 AIS 方案占有优势。但是,近年来随着土 地资源越来越稀缺,土地价格有所上升,加上 GIS、HGIS 组 合电器的大规模、大批量应用,GIS、HGIS 技术水平日益成 熟、设备价格呈下降趋势,不同配电装置型式变电站建设期 初始投资可能发生新的变化。在运维阶段,户外 AIS 设备运 行维护工作量大,GIS、HGIS 组合电器安全可靠性高、运行 维护工作量小。因此,有必要从全生命周期角度对不同配电 装置型式变电站的经济性、安全性和社会效益等方面进行对 比分析,为变电站配电装置选型决策提供支撑。
较好 较好 好 较少 较容易 较方便 较大 较大 较大
好 好 好 少 较困难 困难 大 较小 较小
(二)220 千伏变电站配电装置比选
户内 GIS
好 好 好 少 困难 困难 大 小 小
1、建设规模
220 千伏变电站常用的通用设计方案有 C-1(户外 AIS
方案)、B-1(户外 HGIS 方案)、A1-1(户外 GIS 方案)、
-272
其他费用
2208 1955 1720 2073 -253
-488
初始投资
10806 10705 9942 12588 -101
-864
占地面积(亩)
29.4 18.74 12.63 9.71 -10.66
-16.77
征地单价(万元/亩) 25
25
25
25
/
/
差值 (户内 GIS-
AIS) 1055 751 111 -135 1782 -19.69
项目
方案 户外 户外 户外 AIS HGIS GIS
户内 GIS
差值 (HGIS-
AIS)
差值
差值
(户外 (户内 GIS-
GIS-AIS) AIS)
年运行成本
9
7
7
7
-2
-2
-2
运行成本汇总值 270 210 210 210
-60
-60
-60
从表 6 可以看出,户外 HGIS、户外 GIS 和户内 GIS 三个
户内 GIS
2、各类配电装置技术特点及优缺点 AIS 特点是户外布置,外绝缘距离大、占地面积大、维 护量大,优点是投资少、安装简单、便于扩建,直观性较好。 HGIS 采用户外布置,具有结构清晰、占地较小、可靠性 高、抗污秽能力较好、安装和运行维护方便等特点。
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GIS 具有占地面积小、可靠性高、抗震性好、抗污秽能
表 5 220 千伏变电站巡视方案
方案
户外 AIS 户外 HGIS 户外 GIS 户内 GIS
人数(人/次)
2
2
2
2
时长(小时/次)
3
2
2
2
平均巡视周期(日)
4
4
4
4
设备材料费及损耗(元/次) 300
300
300
300
整个生命周期内 220 千伏变电站各方案的运行成本汇总
值如表 6 所示。
表 6 220 千伏变电站运行成本汇总表(万元)
/
7
从表 3 可以看出以下特点: 建筑工程费户外 AIS 方案最高,较户外 GIS 方案高 459 万元,较户外 HGIS 方案高 152 万元。主要是 AIS 方案占地 面积大,所需构架量大,电缆沟道、站区道路、站区排水等 费用高。 设备购置费户外 AIS 方案最低,较户外 GIS 方案低 355 万元,较户外 HGIS 方案低 436 万元。主要是由于 GIS、HGIS 组合电器的大规模、大批量应用,其设备价格呈下降趋势, 与 AIS 设备价格之间的差异较前些年逐渐缩小。根据国网发 布的电网工程设备材料信息价,220 千伏 GIS 出线间隔价格 约为 110 万元/间隔,HGIS 出线间隔价格约为 118 万元/间隔, AIS 出线间隔价格约为 76 万元/间隔。因此,户外 AIS 方案 设备价格低的优势已不那么明显。 安装工程费户外 AIS 方案最高,较户外 GIS 方案高 272 万元,较户外 HGIS 方案高 132 万元。主要是户外 AIS 方案 占地面积大,配电装置区管线母线等装置性材料费用较高。 其他费用户外 AIS 方案最高,较户外 GIS 方案高 488 万 元,较户外 HGIS 方案高 253 万元。主要是户外 AIS 方案占 地面积大,较户外 GIS 方案增加 57%,较户外 HGIS 方案增加 36%。 若按征地单价 15 万元/亩测算,得到 220 千伏变电站户 外 AIS、户外 HGIS、户外 GIS 和户内 GIS 四个方案的初始投
表 3 220 千伏变电站初始投资对比表(万元)
项目
方案
户外 AIS
户外 HGIS
户外 GIS
户内 GIS
差值 (HGIS-
AIS)
差值 (户外 GIS-AIS)
建筑工程费
2194 2042 1735 3249 -152
-459
设备购置费
4740 5176 5095 5491
436
355
安装工程费
1664 1532 1392 1775 -132
A2-3(户内 GIS 方案)。设定不同方案的建设规模基本一致, 建设规模如表 2 所示。
项目 主变容量 电压等级 220kV 接线 110kV 接线 10kV 接线 无功补偿
表 2 220 千伏变电站建设规模
最终规模 3×240MVA 220/110/10kV 双母线接线,6 回出线 双母线接线,12 回出线 单母线三分段,24 回出线(户内 36 回出线) 6×8Mvar 电容器,6×10Mvar 电容器
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二、变电站配电装置比选分析 (一)配电装置选型 1、配电装置及其分类 变电站配电装置是用来计量和控制电能的分配装置,由
母线、开关设备、载流导体和必要的辅助设备(安装电气设 备的构支架、通道等)构成。其布置应满足电力系统正常运 行的要求,便于检修,不危及人身及周围设备的安全。
按绝缘方式分类,变电站配电装置主要有空气绝缘开关 设备(即 AIS)、复合式气体绝缘金属封闭开关设备(即 HGIS) 及气体绝缘金属封闭开关设备(即 GIS)三种形式。
AIS 又称敞开式配电装置,其母线裸露,直接与空气接 触;断路器、隔离开关、母线、互感器、避雷器等电气设备 各自独立布置。AIS 配电装置全景照片如下:
AIS 配电装置全景
3
HGIS 即半 GIS,是将断路器、隔离开关、互感器、避雷 器等设备装入密封的充满六氟化硫气体的金属壳体内,将发 生事故率较低的母线采用敞开式布置。户外 HGIS 配电装置 实景照片如下:
综上所述,本课题拟开展变电站配电装置比选全生命周 期成本分析。首先,介绍变电站各类配电装置的技术特点, 为分析全生命周期成本奠定基础;其次,选取 220 千伏变电 站、110 千伏变电站常用的设计方案,设定同样的建设规模, 测算选用不同配电装置型式变电站的初始投资、运行成本、 维护成本、故障停电成本和退役成本;最后从经济性、安全 性和社会效益等方面得到研究结论。
户外 HGIS GIS 为气体绝缘金属封闭开关设备的简称,是将断路器、 隔离开关、母线、互感器、避雷器等设备装入密封的金属壳 体内,内部充入六氟化硫气体作为绝缘及灭弧介质的组合电 器设备。根据其布置位置,可分为户外 GIS 和户内 GIS。户 外和户内 GIS 配电装置实景照片如下:
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户外 GIS
占地面积大,与征地单价为 25 万元/亩时户外 HGIS、户外
GIS 之间的投资差额有所减少。
户内 GIS 变电站较其他三种户外配电装置型式变电站的
初始投资高约 2000 万元左右。
(2)运行成本 运行成本主要包括平常巡视的人工费用与材料费用。根
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据国网(运检)〔2017〕828 号文《国家电网公司变电运维 管理规定(试行)要求,结合实际运维工作开展情况,220 千伏变电站每周例行巡视一次,每月全面巡视、熄灯巡视一 次,迎峰度夏期间、重大保供电、风险管控、异常天气增加 巡视次数。220 千伏变电站巡视方案如表 5 所示:
研究不同配电装置型式的变电站全生命周期成本具有 重要意义。一是有助于精准控制电网工程造价。通过充分比
1
较不同配电装置型式变电站的全生命周期成本,从仅重视电 网工程建设期的“最低成本”,转变为以建设期的合理投入 换取项目生产运营期的少投入,真正实现工程投资在全生命 周期内的最优配置,精准控制造价,科学合理控制电网建设 成本。二是有助于电网工程建设期和运维期的统筹考虑。不 同配电装置型式的变电站在建设期投入有所不同,在运维期 间的运行维护工作量、运维便捷性以及设备安全可靠性也有 所不同。对不同配电装置型式变电站进行全生命周期成本分 析,是统筹考虑工程建设期和运维期的有效措施。三是有助 于确定合适的电网设备装备技术原则。目前,我省的电网设 备装备技术原则要求,220 千伏、110 千伏变电站配电装置 均优先采用 HGIS 或户内 GIS 设备;位于 a、b、c 级污秽区 时,可采用敞开式配电装置。通过对比不同配电装置型式变 电站的全生命周期成本,可以为确定我省电网设备装备技术 原则提供支撑,并用以指导电网工程可研和初设阶段的变电 站选型决策和设计。
力强、维护工作量小等特点。相对来讲投资大、运行维护的
技术要求高。
不同型式配电装置技术优缺点比较见下表:
表 1 不同型式配电装置技术优缺点比较
户外 AIS 户外 HGIS 户外 GIS
抗震性能 抗污秽能力 安全可靠性 维护工作量 维护困难程度 扩建方便性 扩建停电范围 受环境影响 占地面积
一Baidu Nhomakorabea 一般 较好 较多 容易 方便 小 大 大
当征地单价为 15 万元/亩时,户外不同配电装置型式的
220 千伏变电站投资由高至低依次为户外 AIS、户外 HGIS、
户外 GIS。三种户外方案变电站的初始投资仍相差不多,户
外 AIS 与户外 HGIS 的投资基本持平,与户外 GIS 的投资差
额仍在 1000 万元以内。由于 220 千伏变电站户外 AIS 方案
方案巡视方案一致,运行成本相同,户外 AIS 方案设备多,
站址面积最大,每次巡视耗时长,运行成本高。户外 AIS 方
案较其余方案全生命周期运行成本高 60 万元。由此可以看
出,户外 AIS 方案运行成本高。
(3)维护成本
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根据国家电网有限公司运维检修相关规定,变电站全站 的维护分为 A、B、C 和 D 类维护项目。A 类维护是返厂检修, B 类维护是现场解体检修,C 类维护为停电检修,D 类维护为 带电检修。不同方案的维护内容除配电装置不同外,其余维 护内容可视为基本一致。结合运维实际情况,220 千伏变电 站维护方案如表 7 所示:
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