模塊化變電站主控樓的工程造價分析及其決定因素研究

張友富 孫 岳

1國家電網有限公司 北京 100031

2國網天津市電力公司 天津 300010

正文：

一、引言

本文采用國家電網公司搜集的103個模塊化變電站項目，從中篩選出77個主控樓采用模塊化技術的項目，采用構成分析、比較分析和回歸分析等方法，研究模塊化技術的經濟影響。

二、模型與方法

研究變電站采用模塊化技術經濟影響的最佳方法是反事實法，即給出多個備選方案，其中一個是模塊化方案，這個方案最終得以實施并投運，我們可以得到該模塊化方案的實際造價數據，并與其它非模塊化方案的預算作對比，對模塊化技術的經濟影響進行分析，但是實際操作中，未必會給出備選方案，即使給出備選方案，備選方案的預算值和建成后的實際造價也可能有差異，由此造成分析的結果未必可靠。從費用構成來看，一般說來建筑工程費會有較大幅度的下降，設備購置費會有顯著的增加，安裝工程費和其他費用也較低，通過和鋼筋混凝土結構造價相比發現，模塊化變電站主控樓一般土建、380 V 配電裝置室一般土建、生活及消防水泵房一般土建、主變壓器防火墻、高抗系統防火墻和圍墻的費用均高于混凝土結構相應部分的造價。和已有工程進行比較一個最大的問題是選擇的比較對象是否合適，首先模塊化變電站和非模塊化變電站畢竟是兩個不同的方案，內部的模塊未必完全一致，如何對不一致部分的造價進行調節，使兩個方案可比，現在還沒有有效的方法；其次，模塊化變電站成本的高低，可能還和變電站設備和材料的選取有關，不同的選擇可能造成模塊化變電站造價高于非模塊化變電站，也可能低于模塊化變電站。既然上述兩種方法或多或少存在一些問題，為此我們提出了同類模塊化變電站造價比較的方法。

同類模塊化變電站造價比較方法的關鍵是如何確定“同類”，由于模塊化變電站涉及的模塊較多，各個模塊都類似的模塊化變電站可能比較少，而且可利用的數據也比較缺乏，從而給造價比較帶來困難。為簡化起見，我們把分析的對象限定為變電站的主控樓，主控樓的模塊化部件包括三部分：鋼結構、內墻和外墻。不同電壓等級的變電站主控樓無論從面積、結構、還是布置形式可能均有所差別，因此，“同類”模塊化變電站首要條件是電壓等級相同，為了進一步細化同類的概念，我們給出了“模塊化率”的概念，由于鋼結構的單位是噸，而內墻和外墻的單位是平方米，所以不能相加，只能對費用進行相加。

定義1 模塊化主控樓各模塊部分的費用之和占主控樓建造費用的比重，稱為模塊化主控樓的模塊化率。

我們把電壓等級相同，模塊化率相近的變電站主控樓稱之為“同類”主控樓，“相近”的測度采用聚類的方法，模塊化率明顯接近的視為“相近”。

定義模塊化率，并根據模塊化率把變電站主控樓進行分類后，我們就可以對每個類的造價進行構成分析和比較分析。令表示第i個類，第j個變電站的主控樓費用，表示第i個類，第j個變電站主控樓的鋼結構費用，表示第i個類，第j個變電站主控樓的內墻費用，表示第i個類，第j個變電站主控樓的外墻費用，第i個類鋼結構費用占主控樓費用的比重為，第i個類內墻費用占主控樓費用的比重為，第i個類外墻費用占主控樓費用的比重為，則

三、數據描述

實證分析數據來自2018年國網公司變電站模塊化造價分析研究所搜集數據，共有103項變電站數據，包括變電站特征和竣工結算各項費用指標，還有模塊化相關的數量和費用指標，我們從中篩選了主控樓面積和費用，鋼結構工程量和費用，內墻材質、面積和費用，外墻材質、面積和費用各項數據均齊全的變電站共77項，其中35kV變電站22項，110kV變電站51項，220kV變電站3項，500kV變電站1項。統計描述見表1。

表1 統計描述

由表1可知，即使同一電壓等級變電站，由于主控樓面積相差較大，主控樓費用也有較大差距。

根據公式（1），我們計算了各個變電站主控樓的模塊化率，分電壓等級模塊化率圖見圖1，由于550kV變電站只有一個，圖中沒有顯示。

圖1 模塊化變電站主控樓的模塊化率

根據圖1，我們把每類數目超過2的算為1類，則35kV變電站主控樓被分為4類，110kV的主控樓也分為3類，220kV的三項工程分為1類。進行構成分析時，只對每類進行分析，單個項目不進行分析。

下面我們分析各類模塊化變電站主控樓費用的構成。

四、模塊化變電站主控樓費用的構成分析

根據公式（2），我們計算了各類變電站主控樓費用的構成情況。

研究可知，隨著類別序數的增加35kV變電站主控樓平均模塊化率呈現比較明顯的增加趨勢，第一類到第四類的模塊化率分別為17.62%、27.55%、50.54%和62.36%；鋼結構費用占比、外墻費用占比和內墻費用占比也呈現出比較明顯的增加趨勢，第一類到第四類的鋼結構費用占比分別為7.12%、16.31%、33.84%和35.69%，第一類到第四類的外墻費用占比分別為9.02%、8.85%、12.00%和13.33%，第一類到第四類的內墻費用占比分別為1.48%、2.39%、4.71%和13.33%；同一類中，一般情況下鋼結構費用占比遠高于外墻費用占比，外墻費用占比高于內墻費用占比，而且鋼結構費用占比比外墻費用占比與內墻費用占比之和還高，但第一類例外，一類外墻費用占比高于鋼結構費用占比，原因是有一項工程外墻采用的是鋼板材質。

隨著類別序數的增加110kV變電站主控樓平均模塊化率呈現比較明顯的增加趨勢，第一類到第三類的模塊化率分別為13.66%、28.51%和52.28%；鋼結構費用占比、外墻費用占比和內墻費用占比也呈現出比較明顯的增加趨勢，第一類到第三類的鋼結構費用占比分別為7.12%、14.89%和27.94%，第一類到第三類的外墻費用占比分別為4.71%、9.79%和16.78%，第一類到第三類的內墻費用占比分別為1.83%、3.83%和7.56%；同一類中，一般情況下鋼結構費用占比遠高于外墻費用占比，外墻費用占比高于內墻費用占比，而且鋼結構費用占比比外墻費用占比與內墻費用占比之和還高。

3項220kV變電站平均模塊化率比較低只有19.97%，鋼結構費用占比、外墻費用占比和內墻費用占比分別為9.23%、7.59%和3.15%。

還可以知道，鋼結構是影響模塊化變電站費用的主要因素，其次是外墻，最后是內墻。

以上分析了每類模塊化變電站主控樓的費用構成，那么，對每一類模塊化變電站主控樓及模塊化部分的費用如何，下面我們進行具體的分析。

五、模塊化變電站主控樓及模塊化部分的費用分析

由于不同變電站主控樓的面積有很大的差別，只考慮總費用沒有可比性，為此我們采用單位面積指標進行分析，每一類模塊化變電站主控樓及模塊化部分的單位面積費用。

總的來說，由于鋼結構無論是費用占比還是單位面積費用都很高，因此在模塊化變電站中處于突出地位。單位面積使用的鋼材越多，鋼結構的費用也越多，但是由于采用模塊化鋼結構，使得變電站主控樓面積會減少，剔除外墻費用和內墻費用外的其他費用也會顯著降低，因此，變電站主控樓的費用也會降低，而外墻費用和內墻費用的決定則比較復雜，受材質的影響比較大，面積相同，采用不同材質可能會造成外墻費用和內墻費用的較大差異。

六、模塊化變電站主控樓費用的影響因素分析

研究可知，模塊化率和主控樓費用呈明顯的反向變動關系，35kV變電站主控樓模塊化率和主控樓費用的相關系數為-0.7516，110kV變電站主控樓模塊化率和主控樓費用的相關系數為-0.1630，模塊化率越高，主控樓費用越低，這說明模塊化程度越高，越有利于降低主控樓費用；35kV變電站主控樓鋼結構工程量和主控樓費用的相關系數為-0.0185，這一點和我們的經驗不符，可能是數據誤差，但是110kV變電站主控樓鋼結構工程量和主控樓費用呈明顯的正相關關系，相關系數為0.7746，說明鋼結構工程量越大，主控樓費用也越高；內墻面積和主控樓費用呈明顯的正向變動關系，35kV變電站主控樓內墻面積和主控樓費用的相關系數為0.3817，110kV變電站主控樓內墻面積和主控樓費用的相關系數為0.7539，內墻面積越大，主控樓費用越高；外墻面積和主控樓費用呈明顯的正向變動關系，35kV變電站主控樓外墻面積和主控樓費用的相關系數為0.4371，110kV變電站主控樓外墻面積和主控樓費用的相關系數為0.6884，外墻面積越大，主控樓費用越高。

七、結論

本文對模塊化變電站主控樓的費用構成、單位面積費用和主控樓費用的影響因素進行了分析，研究結果表明：

1）隨著類別序數的增加，35kV和110kV變電站主控樓模塊化率、鋼結構費用占比、外墻費用占比和內墻費用占比也呈現出比較明顯的增加趨勢；同一類中，鋼結構費用占比遠高于外墻費用占比，外墻費用占比高于內墻費用占比，而且鋼結構費用占比比外墻費用占比與內墻費用占比之和還高。

2）樓隨著類別序數的增加35kV變電站主控單位面積主控樓費用呈現比較明顯的下降趨勢，單位面積鋼結構費用、單位面積外墻費用和單位面積內墻費用沒有呈現出比較明顯的變化規律；樓隨著類別序數的增加110kV變電站主控單位面積主控樓費用呈現比較明顯的下降趨勢，單位面積鋼結構費用、單位面積外墻費用和單位面積內墻費用則呈現出比較明顯的增加趨勢。

3）模塊化率和主控樓費用呈明顯的反向變動關系，模塊化率越高，主控樓費用越低；110kV鋼結構工程量和主控樓費用呈明顯的正向變動關系；內墻面積和外墻面積和主控樓費用呈明顯的正向變動關系。