高效節(jié)能型配電變壓器推廣應用研究

張偉

【摘 要】目前國內配電變壓器大部分為低能效等級產品，耗能相對較多。本文通過系統(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)約耗電量及政府補貼情況，從投資回報及降低CO2排放量兩個角度提出了推廣高效節(jié)能型配電變壓器應用的可行性和必要性。

【關鍵詞】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，是目前世界各國關注的問題。在整個供電系統(tǒng)中，配電變壓器所占比重最大，改進其性能、降低損耗，對電力系統(tǒng)節(jié)能具有重要意義。我國存量配電變壓器有大部分為低能效的S7和S9等級，能源耗費嚴重，不利用落實國家提出的節(jié)能降耗政策，與目前的國際大環(huán)境極為不符[1-2]。

我國電網的線損率高達8.7% ， 而德國僅為4.6% ， 落后之因是： 一是我國電網結構落后， 網架薄弱， 如電網中中小型老舊高能耗變壓器擁有量太大，缺乏調節(jié)能力， 造成事故率高， 線損率高； 二是電網運行管理落后， 強調安全運行， 忽視運行； 三是陳舊的觀念和粗放性管理促成線損率過高[3]?？傊?造成我國電網損耗大的主要原因是， 我國城鄉(xiāng)電網結構和電網結構中及電網運行管理中含量太低[4]。變壓器是輸變電設備中的能耗大戶。其總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的3%～4%， 所以降低變壓器運行損耗、提高運行能效是節(jié)能工作的當務之急。國外發(fā)達國家都十分重視配電變壓器的節(jié)能降耗， 以國際能源署（ IEA ） 一臺400 kVA 配電變壓器為例， 在其使用壽命期內， 損失的總電能的價格高于變壓器自身成本約3倍， 造成的排放量相當于125～184 t的CO2[5]。而一臺節(jié)能型的變壓器可以減少約56 t CO2的排放。我國也在積極推進節(jié)能型配電變壓器的推廣應用，于2006年出臺了GB20052-2006《三相配電變壓器能效限定值及節(jié)能評價值》標準，其對推動社會節(jié)能工作、實現(xiàn)“十一五”規(guī)劃中建設節(jié)約型社會起到了積極作用[6]。

1 國家高能效節(jié)能型配電變壓器推廣政策

我國配電變壓器技術發(fā)展的過程中曾出現(xiàn)過多部相關標準，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參數(shù)和要求》、GB/T 10228—88、GB/T 10228—1997《干式電力變壓器技術參數(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)能評價值》和DL/T 985—2005《配電變壓器及技術經濟評價導則》來指導生產和選用[7]。根據(jù)不同技術標準設計的變壓器，其損耗水平有明顯差異。同時各制造廠商又不斷推出高于現(xiàn)行標準的變壓器，如S11和SC10系列的配電變壓器。以目前情況來看，按GB/T 6451—99之前的標準來設計與生產的設備屬于高損耗變壓器，按GB/T 6451—99標準來設計與生產的設備屬于低損耗變壓器[8]。在變壓器標準更新和發(fā)展過程中，國家也相繼頒發(fā)了淘汰技術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號文《關于停止裝用高能耗配電變壓器的通知》，文件明確規(guī)定：禁止購置和有計劃地逐步更新JB 500—64標準的配電變壓器[9]。繼而于1998年底原國家機械工業(yè)部、國家計委、國家科委聯(lián)合發(fā)布了機械科[1998]272號文《關于公布機械工業(yè)第18批節(jié)能機電產品推廣項目及第17批淘汰落后機電產品項目通知》，文件明確淘汰生產S7系列的配電變壓器，取而代之的是S9系列。后來國家又頒發(fā)GB 20052—2005《配電變壓器的能效限定值及節(jié)能評價值》的標準，該標準要求更高的目標能效值標準于2010年7月1日實施，也就是說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，財政部發(fā)布了《節(jié)能產品惠民工程高效節(jié)能配電變壓器推廣實施細則》，符合條件的高效節(jié)能變壓器補貼幅度在3.8%～28.5%不等，補貼力度超過預期。油浸式配電變壓器能效等級及高效節(jié)能變壓器推廣財政補貼標準分別如表1、表2所示。

2 高能效節(jié)能型配電變壓器推廣性價比分析

（1）配電變壓器年運行成本計算公式

目前公認較為準確的配電變壓器運行成本計算公式為南網公司公式，其中考慮了變壓器的空載損耗、負載損耗、空載電流、短路阻抗、額定容量、空載運行小時數(shù)及負載運行小時數(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——年運行成本（元）

P0——變壓器空載損耗（kW）

Pk ——變壓器負載損耗（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——變壓器全年運行空載小時數(shù)（h）

5519——變壓器全年運行負載小時數(shù)（h） （供電企業(yè)）

0.05——無功當量

0.6——電費（元/kW·h）

（2）S13型（新能效2級）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，按照國家標準，采用YY型接法的315kVA/10kV配電變壓器S13型和S7型配電變壓器相關參數(shù)如下表3所示：

根據(jù)前面計算公式（1），可計算出S13型配電變壓器每年運行成本為16742元，S7型配電變壓器每年運行成本為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）替換S7型配電變壓器增加成本

對S7型315kVA/10kV配電變壓器進行回收后，可分拆為銅、鐵芯、油及鋼材，每臺可分拆材料見下表4所示：

2013年1月份中國廢品網銅、鐵芯、油及鋼材的回收價格如下表5所示：

按照2013年1月份中國廢品網銅、鐵芯、油及鋼材的回收價格，可計算出S7型315kVA/10kV配電變壓器回收價格為12396元，而海鴻變壓器廠S13-M·RL-315kVA/10kV出廠價為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）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，不考慮補貼情況下，成本回收年限為3.4年；如果考慮補貼10元/kVA，則315kVA容量變壓器補貼額為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)能公司進行分成的方式償付先期投入資本，無需更換單位自行出資。

（5）S13型（新能效2級）替換S7型配電變壓器降低CO2排放量

根據(jù)前面計算公式（1），分別對S13型及S7型配電變壓器年耗電量進行計算，針對變壓器實際情況建立LCA模型，得出S13型及S7型配電變壓器CO2排放結果，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年時間回收成本，在目前政府補貼的情況下，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，對緩解全球變暖產生了積極的影響，并有利于我國在哥本哈根會議上提出的2020年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%—45%目標的實現(xiàn)。

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[責任編輯：曹明明]