供电企业节能型变压器经济效益分析

王丽娜

(天津泰达电力公司 天津300456)

供电企业节能型变压器经济效益分析

王丽娜

(天津泰达电力公司 天津300456)

采用综合能效费用法(TOC法)，通过工程实例对更换节能型变压器的经济效益进行了具体分析。该方法对选择变压器型号及比较节能经济效果具有实际意义。

节能技术 变压器 节能效果 综合能效费用法

0 引 言

变压器是电力系统的主要设备，在电能输送、分配及使用过程中发挥着关键作用。变压器损耗在电网总线变损中约占 30%～40%，我国所有变压器损耗占全国发电量的 2%以上。选用节能型变压器是供电企业降低电网线变损的关键措施之一。供电企业在新建、扩建工程以及大修技改项目中都会遇到购置变压器的情况。由于电力变压器一次性投资较高，且更新周期较长，所以对拟选用的变压器进行经济效益分析和比较尤为重要。本文以我公司南 35,kV站更换电力变压器项目为例，采用综合能效费用法(TOC法)对该项目的经济效益进行分析。

1 变压器的损耗分析

我公司南35,kV站原有两台主变，型号为SFZ7-16000/35，为天津市变压器总厂生产。该型号变压器的空载损耗为17.0,kW，负载损耗为76.42,kW。SFZ7型变压器空载损耗大，已经被列入国家淘汰设备目录(见表 1)。因此，将其更换为 SZ11型节能变压器，同时容量增加至 20,000,kVA。新型节能变压器型号为SZ11-20,000/35，空载损耗为 15.57,kW，负载损耗为82.78,kW。

表1 南35,kV站新旧变压器详表Tab.1 Overview of both old and new transformer in Nan 35,kV Substation

2 变压器经济效益评价方法及实例分析

变压器的经济使用年限一般为 20年，在使用周期内，变压器的综合能效费用 TOC(Total Owning Cost)是我们讨论的目标。

TOC是变压器初始投资费用和在整个经济使用期内各年度发生费用贴现到变压器投运年份的现值之和。由于不同型号的变压器在运输、安装等方面的费用基本相同，并且在运行中的运行维护费用也相差不多，所以初始投资 CI即为变压器的设备购置费用，变压器投运后各年份的发生费用现值 EFC即为变压器的空载损耗与负载损耗消耗的电能成本。即TOC＝CI＋EFC。

2.1 变压器年空载损耗量的计算

变压器年空载损耗量：

式中：0P为变压器的额定空载损耗；T为变压器年运行小时数，通常取8,760,h。

2.1.1 变压器年负载损耗量的计算

变压器负载损耗 Pk与变压器所带负载大小有关。变压器所带负载为实时变化的瞬时值，且不同变压器的年负载曲线各不相同。即便如此，所有变压器年持续负载曲线 β= f(t)均可等效为如下形状(见图1)，设定变压器年运行小时数为8,760,h。

图1 变压器年持续负载曲线Fig.1 Annual continuous load curve

由于不同时间变压器所带各类负荷比例及无功补偿度不同，很难获得变压器功率因数 cosφ随时间变化的值，所以将 cosφ近似于年平均值，则 f(t)β=和P=f(t)的曲线被认为相同。

由于变压器在经济使用年限内每年的输送总电量均会发生变化，每年的最大负荷也常常呈现增长趋势，所以每年的负载损耗也有所不同。可以通过变压器年最大负荷时的负载损耗来计算变压器负载损耗量Wk。

变压器年负载损耗量：

式中：τ为年最大负载损耗小时数，PL为变压器经济使用期间的最大负载等效系数，Kt为变压器的温度校正系数，kP为变压器负载损耗。

2.1.2 τ的计算

变压器的年最大负载损耗小时数τ是变压器全年的负载损耗电量与其在年高峰负载时发生的负载损耗之比。

由于将P=f(t)曲线近似为 β= f(t)曲线，所以有：

图2 以三段式近似表达变压器年持续负载曲线Fig.2 Approximate expression of annual continuous load by a three-line curve

图3 以二段式近似表达变压器年持续负载曲线Fig.3 Approximate expression of annual continuous load by a two-line curve

2.1.3 PL的计算

假设在变压器经济使用期间，变压器不因负载增长过快而更换，则：

式中：0β为变压器的初始年高峰负载率；n为变压器的经济使用年限，一般取20年；g为变压器高峰负载年均增长率。

2.1.4 Kt的取值

Kt为变压器的温度校正系数。根据变压器的国家标准，变压器铭牌所示的额定负载损耗和短路阻抗均为按照其绝缘耐热等级校正到相应的参数温度下的值。因此，温度校正系数可取1.0。

2.2 南35,kV站节能变压器经济效果计算分析

2.2.1 变压器年空载损耗量计算

根据表 1中的数据，SFZ7型变压器的年空载损耗量W0=P0×T＝17.00,kW×8 760,h＝148 920.0,kWh。SZ11型变压器的年空载损耗量

2.2.2 变压器年负载损耗量计算

① 变压器年最大负载损耗小时数τ值的计算。计算变压器τ值，应确定变压器年持续负载曲线的等效近似曲线。首先，根据三段式近似曲线计算τ值。根据电网实测数据，南35,kV站全站全年平均有功功率为9,600,kW，最大功率Ph为13,900,kW，最小功率Pl为 5,400,kW。cosφ为 0.94。

对于SFZ7型变压器，有：

若M＝1，或者M＝L，则说明hβ＝mβ，或者lβ＝mβ，三段式近似曲线不成立，应改用二段式近似曲线表达的实际曲线。本实例符合三段式近似曲线的情况。

根据三段式近似曲线：

同样计算可得：mβ′=47.50%。M′＝0.68，L′＝0.39，符合三段式近似曲线的情况。可计算得出τ′＝4,724.65,h。

2.3 变压器经济使用期间的年最大负载等效系数PL的计算

对于 SFZ7型变压器，假设该两台主变还能够运行20年。南35,kV站负荷年均增长率g约为2%，变压器经济运行年限 n取 20年，初始年变压器高峰负载率为86.88%。

其中 j＝1，2，……，20

对于SZ11型变压器，南35,kV站负荷年均增长率 g′约为 1.6%，变压器经济运行年限 n取 20年，初始年变压器高峰负载率为69.50%。

其中 j＝1，2，……，20

2.4 变压器经济运行年限内年负载损耗量Wk的计算

其中 j＝1，2，……，20

2.5 变压器更换后经济效益计算

变压器更换后的节能经济效益主要体现为更换后每年可节省的电能成本。

财务上反映投资收益一般采用现值法。参考银行贷款利率，取贴现率 i为 7%。购电单价 C取0.65元/kwh。则SFZ7型变压器损耗的电能成本贴现到投资年的值EFC可由下式计算，其中n取20年。

同样计算可得SZ11型变压器损耗的电能成本贴现到投资年的值EFC＝2,606,227.65元。

与 SFZ7型变压器相比，同样运行 20年，单台SZ11型变压器可节约电能成本现值约为990,014.22元。

对本例中两台变压器，则可节约的电能成本现值约为198万元。

本实例重点为讨论节能变压器更换后的经济效益，侧重于计算 EFC。如果是不同型号节能变压器的选择问题，则还需考虑比较设备购置费用IC。

3 结 论

随着 S7系列高耗能变压器的逐步淘汰，更换新型节能变压器成为大势所趋。如何比较准确地计算出更换节能变压器后的经济效益是考核节能效果、对不同型号变压器进行选择的关键环节。

本文根据变压器综合能效费用法，对南35,kV站更换节能变压器项目的经济效益进行了实例分析。该方法在考虑了变压器年空载损耗、年负荷增长率、负载损耗随变压器负载率变化的规律以及电能损耗成本的贴现值等因素后，得出南35,kV站更换节能变压器项目共可减少约198万元的电能成本。

对于有不同型号变压器可供选择的情况，也可用此方法进行比较。在本实例的基础上，还需要增加设备购置费CI的比较。

［1］ 欧盟中国节能变压器促进项目培训资料. 配电变压器能效技术经济评价方法[J]. 电能效益，2013(8)：32-38.

［2］ 宋健民，宋永涛. 综合能效费用法(TOC法)及其应用[J]. 河南科学，2008(10)：118-121.

［3］ 川宁. 节能变压器经济效益分析[J]. 能源与环境，2004(2)：24-25.

Analysis on Economic Benefit of Energy-saving Transformers in Power Supply Enterprises

WANG Lina
(TEDA Power Supply Company，Tianjin 300456，China)

The economic benefit of energy-saving transformers in a transformer replacing project was analyzed through Total Owning Cost(TOC)method. This method has been proved having practical significance on the selection of transformers in projects and the comparison of economic benefit of energy-saving transformers.

energy-saving technology；transformer；energy-saving effect；Total Owing Cost(TOC)

TM401+.1

A

1006-8945(2014)06-0094-04

2014-05-09