高效節(jié)能型配電變壓器推廣應(yīng)用研究

張偉

【摘 要】目前國(guó)內(nèi)配電變壓器大部分為低能效等級(jí)產(chǎn)品，耗能相對(duì)較多。本文通過(guò)系統(tǒng)分析高效節(jié)能型配變替換低能效配變的增加成本、年節(jié)約耗電量及政府補(bǔ)貼情況，從投資回報(bào)及降低CO2排放量?jī)蓚€(gè)角度提出了推廣高效節(jié)能型配電變壓器應(yīng)用的可行性和必要性。

【關(guān)鍵詞】高效節(jié)能；配電變壓器；推廣

【Abstract】Domestic distribution transformers are low energy efficiency， and energy consumption is relatively high. in this paper， through the analysis of costs rising，energy saving and government subsidies by using high efficiency and energy-saving distribution transformers to replace the current low energy efficiency transformers， and discuss the feasibility of the use of high efficiency and energy-saving distribution transformers from the point of view of return on investment and reducing CO2 emissions analysis.

【Key words】High efficiency and energy-saving； Distribution transformer； Promotion

0 引言

降低變壓器的損耗，提高電力系統(tǒng)效率，是目前世界各國(guó)關(guān)注的問(wèn)題。在整個(gè)供電系統(tǒng)中，配電變壓器所占比重最大，改進(jìn)其性能、降低損耗，對(duì)電力系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。我國(guó)存量配電變壓器有大部分為低能效的S7和S9等級(jí)，能源耗費(fèi)嚴(yán)重，不利用落實(shí)國(guó)家提出的節(jié)能降耗政策，與目前的國(guó)際大環(huán)境極為不符[1-2]。

我國(guó)電網(wǎng)的線損率高達(dá)8.7% ， 而德國(guó)僅為4.6% ， 落后之因是： 一是我國(guó)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)落后， 網(wǎng)架薄弱， 如電網(wǎng)中中小型老舊高能耗變壓器擁有量太大，缺乏調(diào)節(jié)能力， 造成事故率高， 線損率高； 二是電網(wǎng)運(yùn)行管理落后， 強(qiáng)調(diào)安全運(yùn)行， 忽視運(yùn)行； 三是陳舊的觀念和粗放性管理促成線損率過(guò)高[3]。總之， 造成我國(guó)電網(wǎng)損耗大的主要原因是， 我國(guó)城鄉(xiāng)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)中及電網(wǎng)運(yùn)行管理中含量太低[4]。變壓器是輸變電設(shè)備中的能耗大戶。其總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的3%～4%， 所以降低變壓器運(yùn)行損耗、提高運(yùn)行能效是節(jié)能工作的當(dāng)務(wù)之急。國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家都十分重視配電變壓器的節(jié)能降耗， 以國(guó)際能源署（ IEA ） 一臺(tái)400 kVA 配電變壓器為例， 在其使用壽命期內(nèi)， 損失的總電能的價(jià)格高于變壓器自身成本約3倍， 造成的排放量相當(dāng)于125～184 t的CO2[5]。而一臺(tái)節(jié)能型的變壓器可以減少約56 t CO2的排放。我國(guó)也在積極推進(jìn)節(jié)能型配電變壓器的推廣應(yīng)用，于2006年出臺(tái)了GB20052-2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》標(biāo)準(zhǔn)，其對(duì)推動(dòng)社會(huì)節(jié)能工作、實(shí)現(xiàn)“十一五”規(guī)劃中建設(shè)節(jié)約型社會(huì)起到了積極作用[6]。

1 國(guó)家高能效節(jié)能型配電變壓器推廣政策

我國(guó)配電變壓器技術(shù)發(fā)展的過(guò)程中曾出現(xiàn)過(guò)多部相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，比如：JB 500—64、JB 1300—73、JB1301—73、JB 1302—73、JB 1303—73、JB 1304—73、GB 6451—86、GB/T 6451—99《三相油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》、GB/T 10228—88、GB/T 10228—1997《干式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》、JB/T10318—2002《油浸式非晶合金鐵心配電變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》、GB 20052—2005《配電變壓器的能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》和DL/T 985—2005《配電變壓器及技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)導(dǎo)則》來(lái)指導(dǎo)生產(chǎn)和選用[7]。根據(jù)不同技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)的變壓器，其損耗水平有明顯差異。同時(shí)各制造廠商又不斷推出高于現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)的變壓器，如S11和SC10系列的配電變壓器。以目前情況來(lái)看，按GB/T 6451—99之前的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的設(shè)備屬于高損耗變壓器，按GB/T 6451—99標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)與生產(chǎn)的設(shè)備屬于低損耗變壓器[8]。在變壓器標(biāo)準(zhǔn)更新和發(fā)展過(guò)程中，國(guó)家也相繼頒發(fā)了淘汰技術(shù)落后和高損耗變壓器等文件。原水利電力部于1983年頒發(fā)了（83）水電物資第16號(hào)文《關(guān)于停止裝用高能耗配電變壓器的通知》，文件明確規(guī)定：禁止購(gòu)置和有計(jì)劃地逐步更新JB 500—64標(biāo)準(zhǔn)的配電變壓器[9]。繼而于1998年底原國(guó)家機(jī)械工業(yè)部、國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委聯(lián)合發(fā)布了機(jī)械科[1998]272號(hào)文《關(guān)于公布機(jī)械工業(yè)第18批節(jié)能機(jī)電產(chǎn)品推廣項(xiàng)目及第17批淘汰落后機(jī)電產(chǎn)品項(xiàng)目通知》，文件明確淘汰生產(chǎn)S7系列的配電變壓器，取而代之的是S9系列。后來(lái)國(guó)家又頒發(fā)GB 20052—2005《配電變壓器的能效限定值及節(jié)能評(píng)價(jià)值》的標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)要求更高的目標(biāo)能效值標(biāo)準(zhǔn)于2010年7月1日實(shí)施，也就是說(shuō)油浸式配電變壓器能耗要降低到S11水平，而干式變壓器能耗要降至SC10水平[10]。

為了大力推廣高效節(jié)能型配電變壓器，2012年11月20日，財(cái)政部發(fā)布了《節(jié)能產(chǎn)品惠民工程高效節(jié)能配電變壓器推廣實(shí)施細(xì)則》，符合條件的高效節(jié)能變壓器補(bǔ)貼幅度在3.8%～28.5%不等，補(bǔ)貼力度超過(guò)預(yù)期。油浸式配電變壓器能效等級(jí)及高效節(jié)能變壓器推廣財(cái)政補(bǔ)貼標(biāo)準(zhǔn)分別如表1、表2所示。

2 高能效節(jié)能型配電變壓器推廣性價(jià)比分析

（1）配電變壓器年運(yùn)行成本計(jì)算公式

目前公認(rèn)較為準(zhǔn)確的配電變壓器運(yùn)行成本計(jì)算公式為南網(wǎng)公司公式，其中考慮了變壓器的空載損耗、負(fù)載損耗、空載電流、短路阻抗、額定容量、空載運(yùn)行小時(shí)數(shù)及負(fù)載運(yùn)行小時(shí)數(shù)等幾乎所有變壓器參數(shù)，具體公式如下：

Cp=（8760×P0+5519×Pk）+0.05×（8600×I0×Pn+5519×Uk×Pn）〕×0.6

（1）

式中：

Cp——年運(yùn)行成本（元）

P0——變壓器空載損耗（kW）

Pk ——變壓器負(fù)載損耗（kW）

I0 ——變壓器空載電流（%）

Uk——變壓器短路阻抗（%）

Pn——變壓器額定容量（kVA）

8760——變壓器全年運(yùn)行空載小時(shí)數(shù)（h）

5519——變壓器全年運(yùn)行負(fù)載小時(shí)數(shù)（h） （供電企業(yè)）

0.05——無(wú)功當(dāng)量

0.6——電費(fèi)（元/kW·h）

（2）S13型（新能效2級(jí)）替換S7型配電變壓器年節(jié)約資金

以315kVA/10kV配電變壓器為例，按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，采用YY型接法的315kVA/10kV配電變壓器S13型和S7型配電變壓器相關(guān)參數(shù)如下表3所示：

根據(jù)前面計(jì)算公式（1），可計(jì)算出S13型配電變壓器每年運(yùn)行成本為16742元，S7型配電變壓器每年運(yùn)行成本為23754元，以S13型替換S7型配電變壓器每年節(jié)約成本7012元。

（3）S13型（新能效2級(jí)）替換S7型配電變壓器增加成本

對(duì)S7型315kVA/10kV配電變壓器進(jìn)行回收后，可分拆為銅、鐵芯、油及鋼材，每臺(tái)可分拆材料見(jiàn)下表4所示：

2013年1月份中國(guó)廢品網(wǎng)銅、鐵芯、油及鋼材的回收價(jià)格如下表5所示：

按照2013年1月份中國(guó)廢品網(wǎng)銅、鐵芯、油及鋼材的回收價(jià)格，可計(jì)算出S7型315kVA/10kV配電變壓器回收價(jià)格為12396元，而海鴻變壓器廠S13-M·RL-315kVA/10kV出廠價(jià)為36500元，故以S13型替換S7型配電變壓器增加成本為24104元。

（4）S13型（新能效2級(jí)）替換S7型配電變壓器回收年限

如前所述，以S13型替換S7型配電變壓器，每年節(jié)約成本7012元，增加成本為24104元，不考慮補(bǔ)貼情況下，成本回收年限為3.4年；如果考慮補(bǔ)貼10元/kVA，則315kVA容量變壓器補(bǔ)貼額為3150元，成本回收年限為3.0年，具體如下表6所示：

鑒于利用S13型替換S7型配電變壓器成本回收年限較短，可以采用合同能源管理方式（EMC），由節(jié)能公司先期墊付變壓器更換成本，在后續(xù)的節(jié)能量上采用與節(jié)能公司進(jìn)行分成的方式償付先期投入資本，無(wú)需更換單位自行出資。

（5）S13型（新能效2級(jí)）替換S7型配電變壓器降低CO2排放量

根據(jù)前面計(jì)算公式（1），分別對(duì)S13型及S7型配電變壓器年耗電量進(jìn)行計(jì)算，針對(duì)變壓器實(shí)際情況建立LCA模型，得出S13型及S7型配電變壓器CO2排放結(jié)果，以S13型替換S7型配電變壓器，年降低CO2排放9174kg，降幅約30%，具體如圖1所示：

3 結(jié)論

（1）從成本角度考慮，利用S13型高效節(jié)能型配變替換S7型配變，大致需要3-4年時(shí)間回收成本，在目前政府補(bǔ)貼的情況下，成本回收年限則更短，可以采用合同能源管理方式（EMC）進(jìn)行推廣；

（2）從環(huán)境方面考慮，利用S13型高效節(jié)能型配變替換S7型配變，可以降低約30%的CO2排放量，對(duì)緩解全球變暖產(chǎn)生了積極的影響，并有利于我國(guó)在哥本哈根會(huì)議上提出的2020年單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

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[責(zé)任編輯：曹明明]