王倩
上海电力大学 上海 200090
摘要：输电线路的精细化运行与管理向来受到业界重视，这能够保证输电线路最经济效益的发挥，全寿命成本节约也能够同时实现。基于此，本文研究提出基于灰色系统理论的输电线路运行成本预测模型，并结合实例围绕该模型的具体应用效果进行研究，研究表明模型能够取得准确预测结果，在更换线路决策方面具备较高参考价值。
关键词：灰色系统理论；输电线路运行成本；全寿命成本
引言：输电线路的选型、更换、维护向来受到业界重视，而作为较为特殊的一种设备，多方面因素均可能对其造成影响，这会导致无法准确判断输电线路运行状态。为避免输电线路频繁更换和维修，保证其运行优势最大化发挥，正是本文围绕基于灰色系统理论的输电线路运行成本预测开展具体研究的原因所在。
一、基于灰色系统理论的输电线路运行成本预测模型
1.1研究现状
对于输电线路来说，其成本占比中导线成本在50%以上，为实现输电线路经济寿命延长，输电线路的更换和维护极为关键，社会资源的充分利用、电网的健康发展也能够同时得到保障。对于输电线路来说，可按照技术寿命、设计寿命、物理寿命、经济寿命对其整个建设至回收周期进行不同划分，基于技术寿命的划分属于主流方法，但由于未能对经济效益进行充分考虑，长期以来我国输电线路领域存在运行成本偏高问题，为解决相关问题，必须从经济效益角度出发，考虑输电线路的更换和维修。在现阶段的相关研究中，全寿命周期成本理论、设备全寿命周期模型、区间分析法、灰色理论等均属于研究热点，且相关研究在电网设备和输电线路领域取得一定成果，考虑到灰色理论适用于数据不完全确定且样本数较少情况下，本文将引入时间价值，结合灰色理论开展相关研究[1]。
1.2输电线路年均成本测算模型
对于输电线路来说，预期理论寿命周期内所有成本之和被称作全寿命周期成本，具体涉及规划、设计、运维、检修、拆除等环节。对于线路年均总成本来说，其会随时间推移出现先下降、后上升趋势。在全寿命周期内，输电线路经济寿命指的是线路年均成本最小年份，该数据能够为更换输电线路提供参考。基于25～35年的输电线路一般运行年限，可建立输电线路年均成本动态测算模型，具体如式（1）所示。
（1）
式（1）中的、、、、、、、分别为输电线路初始投资成本、输电线路年均成本、输电线路净残值（第n年末）、输电线路检修成本（第t年）、输电线路运行年份、输电线路运行成本（第t年）、基本内部收益率、输电线路抢修成本（第t年），、、之和为输电线路年运行成本。受不断增加的运行年限影响，各年分摊的初始成本逐渐降低，劣化程度不一的每年线路会导致不是均值的运行成本增量出现，为便于研究，研究假设存在线性增加的输电线路每年劣化率。
1.3输电线路运行成本预测模型
对于原始数据，灰色理论能够对其开展加工处理，实现系统规律的寻求并完成模型建设，为定量科学预测输电线路未来运行成本，已经在电力变压器预测和电力负载预测等领域取得良好应用效果的灰色理论存在较高利用价值，因此可建立式（2）所示的预测方程[2]。
（2）
式中的a、b均属于未知参数，分别代表模型发展系数、灰色作用量，前者能够揭示数据发展趋势，后者能够展示数据元素变化关系，需结合最小二乘估算、白化微分方程，最终完成式（2）所示的灰色模型建设。在数次预测中可通过式（2）获得，将该结果放入原始数据并重新建立模型，通过反复依次递补，即可保证输电线路运行成本预测最终完成。
为对输电线路运行成本预测模型进行精度检验，研究选择后验差法，以此结合输电线路运行成本残差序列、运行成本序列、年平均运行成本序列数据开展具体检验，预测精度等级划分为1-4级，分别代表良好、合格、及格、不合格，对应的方差比值区间分别为＜0.35、0.35≤C＜0.50、0.50≤C＜0.65、≥0.65，对应的小误差概率区间分别为≥0.95、0.80≤P＜0.95、0.70≤P＜0.80、＜0.70。
二、实例分析
以某110kV输电线路作为研究对象，结合该输电线路的资产原值、大修运维成本等历史数据，选择平均值进行计算。2015-2020年，该输电线路的年度大修成本分别为4164万元、5266万元、7511万元、8966万元、9882万元、11526万元，年度抢修成本分别为40万元、26万元、30万元、38万元、39万元、39万元，年度运维成本分别为7010万元、8875万元、9245万元、8767万元、13457万元、16023万元，年度新增原值分别为8910万元、40184万元、24892万元、21333万元、14230万元、33471万元，本年运行总km数分别为15220km、17326km、18773km、18891km、20818km、22753km，每km运行成本分别为0.73万元、0.83万元、0.88万元、0.95万元、1.12万元、1.22万元，年度新增数量分别为526km、1913km、1465km、913km、1061km、1832km，每km输电线路原值分别为16.89万元、21.03万元、16.99万元、23.33万元、13.41万元、18.27万元。
结合上述数据进行计算可以确定，存在18.54万元的输电线路原值，以及5%原值的差值，具体为0.92万元。设存在6.5%的基本内部收益率，将得到的数据代入并进行计算，可确定均方差比值为0.2，小误差概率为1，由于均方差比值小于0.5，小误差概率大于0.85，这说明存在非常准确的输电线路年运行成本预测值，可满足未来年份输电线路运行成本预测需要，为输电线路运维工作和更换决策提供依据。进一步分析可以发现，2015-2020年案例输电线路的每km预测运行成本数据分别为0.73万元、0.79万元、0.881万元、0.96万元、1.06万元、1.19万元，数据差值分别为0万元、-0.04万元、-0.01万元、0.01万元、-0.06万元、-0.03万元。对比上述数据能够确定，随着时间推移，案例输电线路每km年均成本逐渐下降，而受到输电线路初始投资原值贬值及逐渐增加的总运行成本影响，输电线路年均成本随之增加。在27.5年时存在输电线路年均成本最低点，这能够为更换输电线路提供一定参考。结合上述研究，在建设输电线路的过程中，需考虑到输电线路经济寿命随资产原值提高而延长，由于存在正相关关系的经济寿命与资产原值，以及负相关关系的经济寿命与运行成本，因此基于灰色系统理论的输电线路运行成本预测存在较高现实意义和实用性。
结论：综上所述，灰色系统理论能够用于输电线路运行成本预测，在此基础上，本文涉及的输电线路年均成本测算模型、输电线路运行成本预测模型等内容，则直观展示了输电线路运行成本预测路径。为更好预测输电线路运行成本，实际线路更换、报废、退役等因素带来的影响也需要得到重视。
参考文献：
[1]杨东，陈聪，陈然.基于全寿命周期成本输电线路成本计算模型优化[J].电力学报，2020,35(05):416-423.
[2]覃锋华，高广德.基于改进灰色理论的线路更换最优时间[J].电力学报，2019,34(05):459-465.