变压器的节能潜力及技术经济评价方法

变压器的节能潜力及技术经济 评价方法 Who What Why 张凌宇 国际铜业协会（中国）电能效益项目 变压器在节能领域的重要作用 电力的输配领域 2007年全国线损 6.97%； 变压器损耗占 1/31/4的总损耗 （ 680亿千瓦时） 变压器损耗易于评估 和控制、回收价值高、 运行成本高 变压器的节能潜力及技术经济评价方法 变压器节能所涵盖的基本概念 通过优化变压器的设备 和运行参数，降低电力 传输、分配中的电力损 耗，从而提高能源的使 用效率，降低一次能源 的消耗，缓解相对紧缺 的能源储备对经济快速 发展带来的制约。 变压器的节能潜力及技术经济评价方法 变压器节能所涵盖的三个评价方法 变压器的能效标准 GB20052-2006 变压器的全寿命周期分析方法 DL/T985- 2005 (TOC) 变压器的经济运行 GB/T 13462 2008 变压器的节能潜力及技术经济评价方法 内 容 提 要 第一部分： 变压器节能的现状与发展 节能变压器的选择和标准 国内推广节能变压器的措施 第二部分： 评价变压器能效技术经济的辅助工具 变压器的节能潜力及技术经济评价方法 第 一 部 分 变压器节能的现状与发展 节能变压器的选择和标准 国内推广节能变压器的措施 一、变压器节能的发展与现状 1. 节能变压器的技术发展 64 标准： 1964年颁布。相应产品有 SJ， SJ1 SJ4， SJL1 型等。 73 标准： 1973 年颁布。相应产品有 S， S1， S2， S5， SL, SL1, SL3 型等。 86 标准： 80 年代初期执行。相应产品 有 SL7， S7， S8 型等。 95和 99标准： GB/T6451的损耗规定等。 现期标准： S9， S10， S11型等。 以 315 kVA变压器为例 空载损耗 kW 负载损耗 kW 1.0 2.0 2.0 4.0 6.0 64 标准 73 标准 S9 S11 S10 S7 AMT 2. 节能变压器的市场需求变化 :油浸式（万 KVA） 2. 节能变压器的市场需求变化：干式 （万 KVA） 空载损耗比较 800 kVA /10 kV为例 64 和 73 空载损耗比 S11高 58% - 318% kW 3. 变压器节能的潜力 负载损耗比较 800 kVA /10 kV为例 64 和 73 负载损耗比 S11高 32% - 60% kW 二、节能变压器的选择和标准 1. 节能变压器的定义和评定方法 国家标准的定义： 2006年 1月 9日发布的 三相配电变压 器能效限定值及节能评价值 （ GB20052-2006） 中国能效标准的主要内容 产品能效限定值 强制性指标 用于实施高耗能产品的淘汰制度 现行能效限定值 标准发布半年后开始实施 目标能效限定值 标准发布 4年后开始实施 产品节能评价值 推荐性指标 用于实施节能产品认证制度 油浸式 S9与 S11的损耗比较 容量 空载损耗 (kW) 负载损耗 (kW) Se S7 S9 S11 S11S7 S11S9 S7 S9 S11 S11S7 S11S9 50 0.19 0.17 0.13 32% 24% 1.150 0.870 0.870 24% 0% 100 0.32 0.29 0.20 38% 31% 2.000 1.500 1.500 25% 0% 160 0.46 0.40 0.27 41% 33% 2.850 2.200 2.200 23% 0% 250 0.64 0.56 0.40 38% 29% 4.000 3.050 3.050 24% 0% 400 0.92 0.80 0.57 38% 29% 5.800 4.300 4.300 26% 0% 630 1.3 1.20 0.81 38% 33% 8.100 6.200 6.200 23% 0% 1000 1.8 1.70 1.15 36% 32% 11.600 10.30 10.30 11% 0% 1600 2.65 2.40 1.64 38% 32% 16.500 14.50 14.50 12% 0% 平均 37% 30% 21% 0% 相关问题 某类产品在全国使用同一个型号的现象将越来越 少；国家节能政策的实施将不依据产品的型号进 行判断，而是以能效标准为依据 。 我国能效标准都是对产品本身的能源利用特性进 行规定，以此设定产品进入市场的门槛或获得节 能认证指标。而产品是否在更为经济条件下运行 则是产品经济运行标准所规定的内容。 3. 国内与国际变压器能效标准的比较 空载损耗与负载损耗定义方法 效率定义方法 总损耗定义方法 Eco-design 定义：产品的环境生态设计 Eco Design： “ clean production” Eco-design 简介 变压器的节能设计中不仅要考虑对一次能源的消耗 ， 也要考 虑材料生产与循环再利用中对环境的影响 曾推出耗能产品环保设计指令 （ 简称 EuP指令 ） 的欧洲议会 和欧洲理事会于 2005年 7月在 2005/32/EC指令中发布了 Eco- design生态设计框架指令 。 根据该指令的出台背景 ， 任何在 欧洲市场销售耗能产品 （ EuP） 的企业都必须报告其生产产 品的能源消耗数据 。 产品生产 、 使用和寿命终结 （ EoL)过程中对环境造成的影响 。 它可以作为根据 EuP指令要求所写的生态设计报告使用 。 如何评估效率与成本的关系？ 变压器的效率和价格多样化 不同厂家的产品损耗和价格有差异 何时更新老旧变压器 如何权衡损耗与价格 ? 老旧变压器的替换是否经济 ? 总拥有费用法（ NEMA-Total Owning Cost） 电力行业标准 DL/T 985-2005 配电变压器 能效技术经济评价导则 （由 TOC转化） 总拥有费用法 （ Total Owning Cost） 1981年在美国成为工业标准 总拥有费用法是变压器在使用寿命期间总的经 济代价的评价 用总拥有费用最低的方法评价和选择变压器 意 味着能使购买者取得最佳的经济效益 配电变压器的效益评价 总拥有费用 （ Total Owning Cost) TOC = 变压器初始购置费用 空载损耗费用 负载损耗费用 空载损耗费用 A($/W) 空载损耗 (W) 负载损耗费用 B($/W) 负载损耗 (W) 空载损耗和负载损耗 空载损耗 NL P0 KQ0 负载损耗 LL Pf KQf 其中 P0， Pf 为额定空载、负载有功损耗 Q0、 Qf 为额定空载、负载漏磁功率 K 为无功经济当量，一般 K 0.1 kW/kvar Q0 =I0%Se， Qf =Ud% Se I0% 变压器空载电流 Ud% 变压器阻抗电压 Se 变压器额定容量 TOC 法系数 A、 B的确定（ 1） TOC C A NL B LL 确定 A、 B 系数的经济因素 电 价： 基本电价和电度电价 金 融： 利率和通货膨胀率 确定 A、 B 系数的工程因素 年运行小时 年最大负载损耗小时 负载率等 TOC法系数 A、 B 的确定（ 2） A kPW (EJL 12 EL hPY)，元 /kW B kPW (EJL 12 EL ) p2， 元 /kW 式中： kPW 1-(1+a)/(1+i)n/(i-a), 现值系数； EJL基本电费； EL 电度电费； 年最大负载损耗小时数（由最大负载利用小时 Tmax和功率因数 cos 确定） hPY 年运行小时数 ; p 负载率 计算负载 / 额定容量 TOC法系数 A、 B 的确定（ 3） 现值系数 kPW 1-(1+a)/(1+i)n/(i-a) n 变压器使用年限； i 年利率； a 年通货膨胀率； 现值系数反映了资金的时间价值 ,即把每年发生的 损耗费用折算至初年。 不同行业 A、 B系数 行业名称 A, 元 /kW B 元 /kW 负载率 p= 1.0 负载率 p =0 .75 负载率 p =0 .5 铝电解 48672 44647 25114 11162 有色电解 48672 3697 0 2079 6 924 3 化工 48672 36048 20277 9012 石油 48672 32998 18561 8250 有色冶炼 48672 31410 17668 7853 黑色冶炼 48672 29292 16477 7323 有色采选 48672 25321 142 43 6330 计算条件 :EJL=18元 /月 .kW, EL=0.5元 /kWh, n=20年 , i=7%, a=0, cos=0.9 购买变压器时，按 TOC最小选择变压器 选择变压器容量时，按 TOC最小选择变压器 确定替换老旧变压器的回收年 TOC 法的应用 举例：比较 800kVA S11 与 S9 变压器的经济效益 S9：铁损 1.4kW, 铜损 7.5kW，价格 90,700元； S11：铁损 0.98kW, 铜损 7.5kW，价格 99,700元； 某有色冶炼 厂： A 48,672, B 17,668 （ p 0.75） 应用 TOC法计算变压器经济效益（ 1） TOCS9 = 90700+(2.04 48672)+(11.09 17668) = 385929 元 TOCS11 = 99700+(1.62 48672)+(11.09 17668) = 374487 元 应用 TOC法计算变压器经济效益（ 1） 应用：按照已经确定的计算负载选择变压 器的额定容量 TOC法：初建费用和运行费用的平衡 应用 TOC法选择变压器的负载率（ 2） 举例：某钢铁厂，三班生产，计算负载为 800KVA， 拟选定 S9变压器一台，试按照 TOC法确定变压器容 量及负载率。 按照 S9变压器，分别选 1000， 1250， 1600KVA三 种容量比较，其负载率分别为 0.8， 0.64， 0.5 应用 TOC法选择变压器的负载率（ 2） 计算： 1） 1000KVA NL1000=P0+k(I0%.Se/100)=1.7+0.1x0.7x1000/100 =2.4KW LL1000=Pf+k(Ud%.Se/100)=10.3+0.1x4.5x1000/100 =14.8KW 2)同理： NL1200=2.7KW; LL1250=17.625KW 3)同理： NL1600=3.36KW; LL1600=21.7KW 应用 TOC法选择变压器的负载率（ 2） 计算 A、 B系数： 设定 n=20年， i=0.07,a=0,Kpw=10.59 A=Kpw.(EJL.12+EL.hpy)=48672元 /KW 冶炼行业 =5100 B1000=Kpw.(EJL.12+EL.Y) .P2=18747元 /KW 同理： B1250=11998元 /KW B1600=7323元 /KW 应用 TOC法选择变压器的负载率（ 2） 综合评定： 选用变压 器容量 （ KVA） 负载率 P 变压器 初始费用 C（元） A.NL(元 ) B.LL(元 ) TOC值 （元） 1000 0.8 73900 48672x2.4 18747x14.8 468168 1250 0.64 84840 48672x2.7 11998x17.625 427719 1600 0.5 108500 48672x3.36 7323x21.7 430947 应用 TOC法选择变压器的负载率（ 2） 应用 TOC法计算变压器经济效益（ 3） 举例：用 S11(800kVA)更换 SJ（ 64 ） (750kVA)变压 器的 经济效益 S11：铁损 1.6kW, 铜损 11.1kW，设价格 75,000元 SJ：铁损 8.9kW, 铜损 15.2 kW，价格 0元 A 48,672, B 17,668 (p 0.75， K 0.1 kW/kvar) 回收年限计算（未计及资金时间价值）： (75000-0) / 48672*(8.9-1.6)+17668*(15.2- 11.1)/10.59 1.86（ 年） 应用 TOC法计算变压器经济效益（ 3） TOC 小 结 变压器节电潜力值得关注 替换老旧变压器节能效果显著 评价变压器的经济性优劣，应基于全寿命成 本（ TOC），即兼顾初投资及损耗费用 总拥有费用法（ NEMA-Total Owning Cost） 电力行业标准 DL/T 985-2005 配电变压器 能效技术经济评价导则 （由 TOC转化） 本标准是为了协助配电变压器用户从经济角度更 加直观地了解、评判变压器的节能效益。 该方法综合考虑了变压器价格、损耗、负荷特点、 电价等技术经济指标对变压器经济性的影响，有 助于变压器用户全面、正确地认识高效节能变压 器的经济性，选择到最经济、合理的配电变压器， 并推动高效节能变压器的使用。 计算公式 ： 配电变压器的综合能效费用（ TOCEFC）包括配电变压器 的初始费用（ CI）、空载损耗的等效初始费用（ P0EFC） 和负载损耗的等效初始费用（ PkEFC），其计算表达式为： TOCEFC=CI+P0EFC+PkEFC 或： TOCEFC=CI+(A P0+B Pk)/1000 三、国内推广节能变压器的措施 1. 措施 节能降耗的直接做法就是 制定 相关产品能效标 准，通过损耗的降低，使得电力需求相应降低， 从而使发电对环境造成的影响得以避免。 节能认证与政府采购 电力需求侧管理 财政补贴计划 监查与考核 2. 其它融资方面的推动项目 能源服务 EMC： 京都议定书 中 清洁能源发展机制 CDM对企业的影响： - 挑战与机遇 第 二 部 分 DL/T985-2005的辅助软件介绍 电力行业电力变压器标准化技术委员会和国际铜业协 会（中国）电能效益促进项目为贯彻国家能效政策以 及用户需求，推动并促进在变压器领域的节能工作， 共同筹备和发起本导则辅助配套软件的编写。 本工作于 2006年底启动， 2007年 5月底软件编写工作 基本完成。 (本软件免费提供给用户使用 ) 1、本辅助配套软件工作启动的相关进程 主办单位：电力行业电力变压器标准化技术委员会 国际铜业协会（中国） 程序编写及技术支持单位：顺特电气有限公司 在本软件的编写工作中，另外特别感谢： 中电联标准化中心的协调与帮助； 国电动力经济研究中心的技术支持； 2、参与配套辅助软件开发工作的单位 电力行业电力变压器 标准化技术委员会 1）、作为标准 配电变压器能效技术经济选型评 价导则 （ DL/T 985-2005）实施的配套程序，推 进国家节能政策的实施； 2）、方便用户进行能效技术经济评价计算，对变 压器经济节能性评估选型，从用户的角度出发，实 现用户效益最大化； 3）、便于制造企业对变压器技术经济环保性能进 行自我评价。 3、本计算软件的作用 主界面 谢 谢！ 国际铜业协会北京代表处 北京南礼士路 66号建威大厦 501 室 邮政编码： 100045 电话： 010 68042450 传真： 010 68020990