3.6. Выбор рациональной схемы электрической сети на основании технико-экономического сравнения конкурентоспособных вариантов

Обоснование решений (рекомендаций) при проектировании электрических сетей осуществляется на основе технико-экономического сопоставления вариантов схем и параметров сети путем оценки их сравнительной эффективности [2]. Обоснование решений производится по минимуму затрат при условии, что сравниваемые варианты обеспечивают одинаковый (или требуемый) энергетический эффект.

В условиях плановой экономики технико-экономические показатели объектов электроэнергетики оценивались в нашей стране по известной формуле приведенных дисконтированных затрат:

где 3_t – приведенные затраты; К_t – капитальные затраты в год t; Е_н – нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений, назначением которого является приведение капитальных затрат к уровню ежегодных издержек; ∆И_t– ежегодное приращение издержек И в год t, ∆И_t = И_t – И_t-1; t = 1,…, Т_и; Т_и – период времени строительства и эксплуатации объекта с изменяющимися издержками; Е_нп – норматив приведения (дисконтирования) разновременных затрат; i – год приведения.

Метод приведенных затрат предполагал, что после окончания срока службы объект должен быть возобновлен, для чего в составе ежегодных издержек учитывалась накапливаемая амортизация (реновация).

Нормативный коэффициент эффективности капитальных вложений Е_н и норматив дисконтирования Е_нп по существу должны быть одинаковыми. В условиях плановой экономики государственные органы с помощью дифференцирования коэффициента Е_н по отраслям народного хозяйства искусственно завышали эффективность отдельных отраслей. Для электроэнергетики в 60‒80-х годах нормировались Е_и = 0,12 и Е_нп = 0,08. В условиях рыночных отношений эти коэффициенты должны быть одинаковыми. Для сравнительной экономической оценки вариантов технических решений в качестве одного из показателей используются суммарные дисконтированные затраты, представляющие собой сумму капиталовложений и издержек за срок службы объекта:

где 3 – сумма дисконтированных затрат; К_t – капитальные затраты в год t; И_t – эксплуатационные издержки в год t; Е_нп – норма дисконта; t – текущие годы строительства и эксплуатации объекта; Т_расч– срок службы объекта; дисконтированные затраты приводятся к началу расчетного периода (t = 1).

В формуле (33) амортизационные отчисления на реновацию а_р в составе издержек И, не учитываются, поскольку в условиях рыночных отношений в экономике источником финансирования капитальных вложений (на новое строительство или на замену выбывающих объектов) могут быть любые поступления: кредиты банков, накопленная прибыль и др. При этом амортизационные отчисления могут расходоваться не только на финансирование капитальных вложений К_t, но и на другие цели.

Критерием для выбора варианта развития сети, ее части или отдельного объекта является минимум суммарных дисконтированных приведенных затрат.

В случае строительства электрических сетей, которое ведется не более года, возможно упрощение решения задачи сравнения вариантов. В условиях плановой экономики упрощение вытекало из соответствующего упрощения формулы (32), которая для условия t = 1 приобретала вид: З_t = Е_н∙К + И.

Есть возможность упростить решение задачи сравнения вариантов и в условиях рыночных отношений (33). Если поставленная задача не требует определения общей эффективности капиталовложений, источники инвестирования и структура издержек в вариантах идентичны, в Украине рекомендуется [5] определять сравнительную эффективность по минимуму суммы дисконтированных затрат, которая определяется по формуле

З = К + И_t / Е,∙ (34)

где К – капитальные вложения в электрическую сеть, определяемые по укрупненным показателям; И_t – годовые эксплуатационные издержки, определяемые без амортизационных отчислений на реновацию; Е – реальная норма дисконта, в курсовом проекте можно принять Е = 0,1.

Если количество рассматриваемых вариантов более трех, то технико-экономическое сравнение вариантов целесообразно проводить в два этапа. На первом этапе производят экспертное сопоставление вариантов.

Используя предыдущие данные, составляют табл. 4, по которой варианты с одинаковым номинальным напряжением сравнивают по суммарной длине ВЛ в одноцепном исчислении, количеству ячеек линейных выключателей в ЦП и на ПС. Учитываются также условия регулирования напряжения по суммарным потерям напряжения от ЦП до электрически наиболее отдаленной точки сети и оценочное (без расчета) соотношение потерь мощности. Технически нереализуемые варианты в таблицу не включают.

По результатам рассмотрения показателей табл. 4 выполняют экспертную оценку, исключая варианты, которые явно проиграют при сравнении по формуле (34). Для дальнейшей разработки желательно оставить 2‒3 варианта. Если экспертная оценка не выявила явно проигрышных вариантов, то исключать из рассмотрения какие-либо варианты не следует.

Таблица 4 – Данные для экспертной оценки вариантов

№ п/п	Расчетная величина	Ед. изм.	Обозн.	Вариант
				I	…	N
1	Номинальное напряжение сети	кВ	Uном
2	Потеря напряжения в нормальном режиме	%	∆Uнmax
3	Потеря напряжения в послеаварийном режиме	%	∆UАmax
4	Количество ячеек линейных выключателей	шт	nцп
5	Количество ячеек выключателей на ПС	шт	nпс
6	Суммарная длина ЛЭП в одноцепном исчислении	км	lΣ

Оставшиеся варианты подвергают технико-экономическому сравнению. При учебном проектировании можно принять указанные выше допущения и использовать в качестве критерия оптимального варианта минимум суммарных дисконтированных затрат, определенных по формуле (34).

Для выполнения технико-экономических расчетов при сопоставлении вариантных решений выбора схем электрических сетей («схемное проектирование») учет стоимости элементов проектируемой сети производится с использованием укрупненных стоимостных показателей (УСП) электрических сетей напряжением 35 кВ и выше.

Для курсового проектирования сделаны выборки из УСП (приложение П.12), разработанных энергетиками Российской Федерации [2]. Цены приведены в рублях для 2000 г. Для их использования в проекте следует пересчитать стоимость с учетом курса валют и индексов, учитывающих изменение цен по годам. Индексы цен по капитальным вложениям и элементам их технологической структуры по отрасли «Электроэнергетика» приведены в табл. П.12.1.

При выполнении технико-экономического сопоставления вариантов возможных схем не учитывают те элементы сети, которые не изменяются при переборе вариантов, например, закрытые распределительные устройства 10 кВ ПС, трансформаторы ПС, если они одинаковы во всех вариантах. Для этих элементов не определяют стоимость капиталовложений, издержки на текущий ремонт и обслуживание, а также затраты на возмещение потерь электроэнергии.

Результатом расчетов и анализа материалов этого раздела является выбор оптимального варианта, характеризующегося наименьшей суммой дисконтированных затрат. Если суммарные дисконтированные затраты на сооружение сети по двум или более вариантам различаются не более чем на 5 %, то такие варианты считаются равноэкономичными.

При сравнении экономически равноценных вариантов предпочтение следует отдать тому, в котором:

‒ более высокое напряжение;

‒ лучшие возможности дальнейшего развития сети;

‒ более высокая оперативная гибкость схемы.