可靠性規劃的項目評估體制范文

本站小編為你精心準備了可靠性規劃的項目評估體制參考范文，愿這些范文能點燃您思維的火花，激發您的寫作靈感。歡迎深入閱讀并收藏。

本文以《配電系統規劃參考手冊》第6章為依據,簡要介紹了項目評估的基本情況,討論了幾種主要評估方法的優缺點及應用范圍。

1項目評估概述配電網規劃的主要目標是,確定滿足電力企業未來需求的投資項目,然后實施這些項目。規劃過程的部分內容包括,對規劃項目不同方案的指標進行評估,根據指標對方案進行比較、排序,然后根據方案的排序結果選擇投資項目。在對新建項目及其建設時機進行決策時,需要對多個備選方案進行評估,在這一決策過程中可選擇不同的評估方法。本文討論的評估、優選、審批方法覆蓋了電力企業現有方法的大部分內容。對項目的審批是指對特定項目進行批準、授權。評估、比較及排序工作都是審批流程的一部分,其目的是接受滿足要求的項目,否決不滿足要求的項目。良好的項目審批系統可以全面支持電力企業戰略目標,是最簡單和最經濟的決策系統。因此,在完成項目評估后,可對項目進行比較和優選,根據給定的閾值判斷是否有足夠的理由批準這些項目;或者根據這些項目的優點對其進行排序,以便在有限資金的范圍內批準優點較大和花費較少的項目。通過整個評估—比較—優選的過程,電力企業希望能夠保證在資金、人力和設備等資源的基礎上做出良好的決策。1)評估過程必須滿足制定決策的以下3個方面要求:(1)完整性。評估過程必須涵蓋決策過程中所有重點事項。(2)準確性。評估過程必須提供準確的、滿足決策需要的評估結果。(3)可比性。評估過程必須確保所有參與評估的方案具有可比性,并必須為各參與比較的方案設定一個公平的評價平臺。2)評估過程還必須滿足以下2點原則:(1)評估必須高效、及時和經濟。規劃人員的目標是,在滿足上述3個方面要求的同時,還應盡可能采用最經濟有效的評估方法,近似或忽略一些無關因素有時會簡化評估過程。(2)評估過程必須是可追溯的。從輸入數據(復雜、清晰及屬實)到最后的評價結果,都必須留下完整的文檔。電力企業可用幾種完全不同的評估方法來優選備選方案,并以此決定資源分配的方式。評估方法最重要的區別是對“最好”的定義。規劃屬性分為單屬性規劃和多屬性規劃。在單屬性規劃中,只能確定一個屬性,如費用最小或可靠性最大,無法同時考慮這兩個屬性的關系。而在多屬性規劃中,最終必須確定一個屬性(如可靠性)和另外一個屬性(如費用)的價值關系。該關系可以用帕累托曲線表示,據此規劃人員可對屬性進行權衡。

2規劃的主要評估方法

電力企業在規劃項目的評價和審批過程中主要使用4種規劃評估方法,即傳統最小費用評估方法、收益/成本(B/C)評估方法、收益增量/成本增量(iB/C)評估方法和利潤驅動評估方法。

2.1傳統最小費用評估方法

傳統最小費用評估方法(下稱最小費用法)是一種采用標準驅動、最小費用、面向項目的評估和選擇過程,用以確定各個項目的投資規模及相應的分配方案,是單屬性規劃。針對項目與長期需求、節省費用的關系,這種方法采用資金的時間價值方法調整初始投資,從而使長期費用最小化。這種方法認為資金來源是無限的,不管投資多大,其利潤率是在固定的價值體系下確定的,因此無法應對定額預算的需求,只適用于傳統電力企業的監管方法及財務結構。在20世紀90年代許多電力企業都采用這種方法,因為這既可減少支出,也可仍然采用傳統的項目審批方式。其基本計算過程如下。1)列出項目的各種備選方案,包括維持現狀的方案。這些備選方案在處理未來負荷增長和現值的能力上應有所區別。2)對每種方案,給出初始投資成本及總費用現值(包括投資成本、運行維護費用、稅收或擴建費用、故障費用等)。3)在所有項目中選出總費用現值最小的方案。最小費用法有2個缺點:①不能從戰略的角度來對費用和支出決策進行評估、控制及綜合評價;②從長期的角度看會產生幾方面的業務風險,并對過時的設備技術及債務非常敏感。

2.2收益/成本評估方法

通常,在需要減少電力企業和客戶費用的情況下,電力企業需要評估、比較和決定備選方案,在某種意義上,不需要項目的方案滿足最低標準,而是要獲得一些有價值的收益。收益/成本評估法(下稱B/C法),以收益與成本兩者的比值來確定項目的優點,為多屬性規劃,是通過一個有效的比值來評估可選項目的評估和選擇過程。這些項目可以不在電力企業的供電義務范圍內,不受標準的限制,而受收益(根據費用來衡量)的限制。項目的收益/成本的值越高,意味著收益也越多,并能夠通過審批。而收益少于投資的項目則不能通過審批。當需要評估特殊的檢修項目或需求側管理(DSM)項目計劃時,規劃人員通常會采用這種方法。其基本計算過程如下。1)列出項目的各種備選方案,其中包括維持現狀的方案。2)對每種方案,給出總收益及總費用現值(包括投資成本、運行維護費用、稅收或擴建費用、故障費用等)。3)計算每種方案的收益/成本的值。4)在收益/成本的值大于1的項目中選出總收益最大的方案。但是,僅采用收益/成本的值對項目方案進行評估會產生錯誤的結論。因為在現實情況中,如果采用收益/成本的值來評估整個項目,項目或計劃的某些方案收益很大時,則會掩蓋其他方案的低收益。

2.3收益增量/成本增量評估方法

收益增量/成本增量評估方法(下稱iB/C法)是基于收益增量與成本增量比值的評估方法,為多屬性規劃,這個比值有時也稱為B/C增量比、B/C邊際比,其中收益增量是當前方案與相鄰方案(比當前方案收益稍差的方案)間的收益差值,成本增量是當前方案與相鄰方案間的投資成本差值。收益增量/成本增量的值可以用來衡量方案決策的有效性,為選擇一個合理的方案而不是一個更便宜的方案提供依據。iB/C法在進行項目評估和排序時,能夠盡可能地將預算資金分配給備選方案。但是在評估中要使用2個屬性比值來定義資金使用的效率,這兩個屬性都可以用金錢來衡量。最常見的例子,是將長期節省的費用作為收益,而將初始投資成本作為成本。規劃人員都想使長期收益最大的同時支出費用最小。其基本計算過程如下。1)列出項目的各種備選方案,包括維持現狀的方案。2)對每種方案,給出總收益及總費用現值(包括投資成本、運行維護費用、稅收或擴建費用、故障費用等)。3)計算每種方案與前一個方案的收益增量及成本增量,計算收益增量/成本增量的值。4)按收益增量/成本增量的值從大到小的順序對所有方案重新排列,再從上往下一個一個方案尋找,直到消耗完預算額為止。iB/C法使得規劃人員可以評估資金支出的效益,將各項目的不同方案分開,然后按增量比進行決策,這就避免了某些高回報決策的影響。

2.4利潤驅動評估方法

利潤驅動評估方法(下稱利潤驅動法)認為,投資機會是無限的。在任何一個機會中,投資超過某一個數量后利潤率通常會降低,決策的重點是通過選擇投資方向和投資對象來努力維持總利潤率,一味尋求投資回報率最大化,為單屬性規劃。從某種意義上說,利潤驅動法與傳統最小費用法是決策方法的兩個極端。最小費用法認為,資金來源是無限的。這種方法在不管投資多大,利潤率(電力企業在監管下的利潤率)是在固定的價值體系下確定的。利潤驅動法不適用于受監管電力企業(電網公司)規劃人員。

3可靠性與費用的帕累托曲線

在多屬性規劃中可有多個屬性,如可靠性、費用等。帕累托(Pareto)優化曲線可顯示多屬性情況下的分析結果,例如,電力企業在對系統進行擴展或運行時,帕累托曲線可顯示不同方案的費用與可靠性之間的關系。因此,帕累托曲線可為電力企業提供選擇,并且可對兩個屬性進行權衡,但是該曲線沒有清楚地表示該做出哪個決定。以美國西部一個11萬個用戶的郊區配電網規劃為例,該配電網規劃的帕累托曲線如圖1所示,給出了若干不同投資情況下提高可靠性的最好方案。帕累托曲線上的每一個點都代表一個可靠性和費用的最佳組合,也即任何一種可靠性水平的獲得最少要花費曲線上所表示的費用,例如如果希望保持年系統平均停電持續時間(SAIDI)為105min時,則可靠性投資至少為1250萬美元;如果希望能得到的預期SAIDI為80~160min,則可靠性投資為100~2500萬美元。歷史上該供電區域的平均SAIDI為122min,這意味著至少得花費700萬美元來維護用戶的供電可靠性。

43種評估方法的應用實例

4.1被評估的規劃工程概況

本文采用美國密西西比河谷地區一家電力企業的實際規劃案例中的兩個配電項目,來說明以上3種評估方法的應用。項目1(新建饋線)是在新區新建一條饋線為新客戶供電,項目2(改造老化饋線)是在舊區改造一條饋線(在已運行50a的電網中的主要配電饋線),以提高可靠性、降低長期運行和管理費用。1)項目1給出了12個不同的方案:方案0(維持現狀);方案1(大主干截面為4/0);方案2(相應的分支線截面為4/0-4/0);方案3(相應的分支線截面為336-4/0);方案4(大主干截面為336);方案5(大主干截面為636);方案6(大主干截面為795);方案7(相應的分支線截面為636-336);方案8(相應的分支線截面為795-336);方案9(相應的分支線截面為795-636);方案10(大主干截面為1113);方案11(相應的分支線截面為1113-633)。每個方案都比其前一個方案有更高的投資成本,以具備充足的供電容量,這意味著在未來負荷增長的一個較長時期內,饋線能夠發揮作用而無需改造,同時也意味著損耗費用較少且可靠性可能較高。2)項目2給出了6個不同的方案:方案0(維持現狀);方案1(只改造嚴重的);方案2(重建計劃A);方案3(重建計劃B);方案4(重建計劃C);方案5(全部重建)。由于設備老化及負荷緩慢的增長(人均每年增長0.3%),該區域逐漸出現了用戶容量裕度較低、故障率較高和年度停電時間較長的情況,但現有的饋線系統仍然能滿足電力企業的所有標準。以滿足電力企業設計標準的觀點看,項目2所列的方案都不是必要的方案。因此,對于項目2不宜采用常規的規劃流程,即不是由于不符合技術標準而對該饋線進行改造。

4.2最小費用法的應用

采用最小費用法評估項目1和項目2的部分方案分別見表1、表2。表中現值計算時所采用的折扣率均為11%。采用最小費用法,在表1中選出項目1的方案7,在表2中選出項目2的方案4。這2個項目的最小費用現值對應的初始投資成本分別為360萬美元和105萬美元,因此兩個項目的最小費用現值對應的總初始投資成本為465萬美元。但是,假設預算額度只有372萬美元,則費用需削減20%,規劃人員該如何選擇呢?對于項目1,傳統電力企業規劃人員會選擇方案7(360萬美元)作為首選方案,因為必須履行為客戶供電的義務,而且費用現值最小。對于項目2,可能不會實施,也可能會用剩下的12萬美元來做些較小的項目。這樣做的結果就是,大量的資金用于新建項目,而對舊區的改造關注得比較少,這樣新、舊區域的供電可靠性就產生了差別。在某些系統中,新舊供電區域的停電頻率和停電持續時間相差了1倍。這種不一致的供電質量問題困擾著許多電力企業,使他們無法擺脫這樣的事實:不得不將大部分投資花費在新客戶上,而同時也不得不削減支出。

4.3B/C法的應用

采用B/C法評估項目1和項目2的部分方案見表3,其中30a的折扣率為11%。表3在表1和表2數據的基礎上增加了以下新數據和新計算結果。1)方案的預期SAIDI值:根據設備使用年限、運行條件和運行歷史預測設備故障率,再采用概率分析方法(見本系列的第五講)計算出供電可靠性。2)方案的故障費用(表1中沒有、表2中有):在可靠性規劃和評估中,故障費用是一個“罰值”或負值,表示電力企業必須為所有客戶供電的義務,停電就要受到懲罰。停電懲罰函數考慮了為所有客戶供電這樣一個約束條件。停電懲罰金額的計算公式為當SAIDI>1.0時,懲罰金額(美元)=2美元/kW×考慮同時率的客戶平均峰荷×客戶數×(SAIDI-1)×9.57當SAIDI≤1.0時,懲罰金額=0。式中:9.57為標量,可使未來30a內的年固定費用以0.9的現值系數轉換為現值(9.57=1+0.9+0.92+0.93+0.94……+0.929)。在懲罰金額計算式中,考慮同時率的峰荷為5.0kW/戶。項目1有1400個用戶,而項目2有1800個用戶。2美元/kW的罰值是比較高的,但并不是最高的。大多數罰值使用0.5~5美元/kW。3)方案的總收益:為方案0的故障費用11.7億美元減去該方案的故障費用與運行管理稅收費用之和。4)方案的B/C:其中B為總收益,C為初始投資成本。但是在這種情況下,B/C的值對評估沒有多大的幫助。項目1各種方案的B/C值基本上是項目2中各種方案的B/C值的100倍。因為項目1為新建饋線,維持現狀會導致項目1的停電時間為8760h,而項目2為改造老化饋線,維持現狀只會導致停電時間僅為9.8h。應用B/C所提供信息的方法是,尋找收益最大化的項目,就是將所有可用的預算投資在項目1上,從而就選擇出項目1方案7。B/C法得出的結果與最小費用法得出的結果是一樣的。綜上所述,項目1所有方案的B/C值都很好。這是因為每個方案都包括了能夠勉強滿足供電義務的方案1,即隱含了其他方案的投資,使得每一種方案都顯得收益很高,這實際上掩蓋了其他方案的低收益。這種掩蓋支出低效率的情況是普遍存在的,不僅出現在基于可靠性規劃的本算例中,而且也存在于其他類似的新建饋線的方案中。

4.4iB/C法的應用

采用iB/C法評估項目1和項目2的部分方案見表4,按照項目各方案的收益增量/成本增量的值從大到小進行了排列。收益增量/成本增量可以用來衡量方案決策的有效性,為選擇一個合適的方案而不是一個更便宜的方案提供依據。根據項目不同方案的iB/C值結果自上而下作圖見圖2。圖2顯示了這個例子的帕累托曲線,表明了電力企業的規劃人員可以采用效益最佳的方案,曲線上的點是按累計費用與累計收益的比值繪制的。兩點之間的曲線斜率可用收益增量/成本增量的值來近似。在這個例子中,為了最優使用僅有的372萬美元,規劃人員僅需要在表4中依次從上往下選,直到下一個方案的累積成本超過了這個預算額為止。預算的最優分配過程概要敘述如下。1)選擇項目1的方案1,每花費1美元平均獲得513美元收益,資金使用效率在整個表中是最高的?，F在累計成本為225萬美元,總收益為115509•7萬美元。2)再依次選擇不同方案進行投資比較。在選擇項目1的方案5和項目2的方案2后,現在的累計成本為371•5萬美元,總收益為117212•7萬美元,這時的總投資略小于372萬美元的預算額。到了這一步,若再投資升級為列表中的下一個方案(項目1方案6),則總投資將大大超過372萬美元的預算額。因此,規劃方案的選擇過程結束。投資方案的最終決策如下。對于項目1,選擇方案5,投資成本為311.5萬美元,所提供的收益為117065萬美元。對于項目2,選擇方案2,投資成本為60萬美元,所提供的收益為147.7萬美元?？傆?這兩個項目的總投資成本為371.5萬美元,總收益為117212.7萬美元,平均B/C值為315.51。在最實際的含義上,這就是本規劃問題的最優解。首先,這個決策滿足了向新負荷供電的義務,新建了一條饋線向負荷增長區域供電。同樣重要的是,該決策的總收益最大,提高了可靠性而降低了運行管理費用。在可選的項目方案中,沒有任何一種小于或等于372萬美元的資金分配方案能夠取得同等收益或同等高iB/C值。該決策獲得的總收益為117212.7萬美元,不僅比項目1方案7獲得的收益(117139.2萬美元)大,而且比在項目1上投入任意數量的資金所能獲得的收益還要多。綜上所述,為什么iB/C法比B/C法評估表現得更出色?雖然項目1的所有方案都有很高的B/C值,而且其任何一個方案的B/C值甚至都遠遠超過項目2中的所有方案。但是iB/C說明了項目1的方案1勉強能夠滿足新的最小需求,卻有超過500∶1的巨大回報。從最小費用法到iB/C法中的數據可以看出,項目1的方案2僅在方案1的基礎上增加了一些能夠基本滿足需求的內容,卻也有122∶1的高回報。項目1其他方案的iB/C值較低,在數量級上與項目2中改造方案一樣。這是因為,項目1中除了方案2外,其他方案都與項目2中的方案一樣:花錢去提高一條饋線的可靠性,但該饋線的可靠性已經基本滿足要求。

5結論

本文介紹了可靠性規劃項目評估的基礎知識,4種主要的規劃項目評估方法以及其中3種規劃項目評估方法的應用實例。這4種評估方法各有特點,但其中只有iB/C法是最適合可靠性規劃的評估方法。對于iB/C法,有以下3點主要結論。1)iB/C值小于1.0意味著無效地使用資金。iB/C法和B/C法評價應用的規則一樣:決不對比率小于1的項目投資,因為那意味著方案的收益低于成本。2)iB/C法能夠很好地處理定額預算的問題。如果預算沒有給定額度,無約束的iB/C法將會使總費用現值最小化,即利用iB/C法的評估結果就和最小費用法的評估結果一樣,其資金分配的方式也一樣。3)iB/C法合理地分配投資預算的同時可以考慮可靠性的影響,即iB/C法可以避免僅投資收益高的新項目而忽略與提高可靠性有關的改造項目。由本文分析可知,沒有一個評估方法是理想的,也沒有一種方法是適用于所有的規劃項目。因為一些新方法得以發展,傳統方法一般就不再適用了,但如果傳統方法仍適合當前的形勢,那么就應該保留。只有當條件變化已不宜采用傳統方法時,改變方法才有意義。