綠色變壓器定義

　　綠色變壓器是指包括在原材料獲取、生產(chǎn)制造、包裝運(yùn)輸、運(yùn)行維護(hù)等全生命周期各階段中，滿足高效節(jié)能、科學(xué)節(jié)材、低碳環(huán)保、安全可靠、可回收率高等基本要求的一類變壓器，產(chǎn)品符合高效節(jié)能變壓器（GB20052）的能效等級(jí)要求，在變壓器全生命周期階段能夠?qū)Νh(huán)境的負(fù)面影響降低到最小程度，符合國(guó)家低碳、循環(huán)經(jīng)濟(jì)的總體要求。

　　對(duì)定義的延伸解釋

　　綠色變壓器要求在設(shè)計(jì)階段就需要按照《生態(tài)設(shè)計(jì)產(chǎn)品評(píng)價(jià)技術(shù)規(guī)范 變壓器》（GB/T40092-2021）的評(píng)價(jià)指標(biāo)，即資源、能源、環(huán)境、產(chǎn)品四大屬性對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行生態(tài)的設(shè)計(jì)和技術(shù)創(chuàng)新。

　　 綠色變壓器要求在制造過(guò)程中，應(yīng)盡量減少材料的使用種類、用量及提高使用材料的利用率，盡量使用可再生利用的材料；產(chǎn)品達(dá)到二級(jí)能效以上的要求；在滿足性能、環(huán)保、安全、能效要求的基礎(chǔ)上，合理延長(zhǎng)變壓器的使用壽命；并采用降低產(chǎn)品噪聲的技術(shù)方案等。

　　綠色變壓器在運(yùn)行過(guò)程中，應(yīng)考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行、降低運(yùn)行損耗，提升變壓器系統(tǒng)運(yùn)行效率，并加強(qiáng)對(duì)變壓器電力負(fù)荷大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)有。

　　綠色變壓器在回收利用方面，要對(duì)金屬和主要絕緣材料進(jìn)行回收和再利用，避免有害物質(zhì)產(chǎn)生及合理處理固體廢棄物。

　　總之，綠色變壓器符合國(guó)家綠色、低碳、循環(huán)發(fā)展戰(zhàn)略、符合社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)，代表新一代技術(shù)和生產(chǎn)方式，引導(dǎo)變壓器產(chǎn)業(yè)升級(jí)換代。

　　二、綠色變壓器的經(jīng)濟(jì)性

　　綠色變壓器的綠色技術(shù)性能優(yōu)勢(shì)，需要考慮是否能帶來(lái)全壽命周期的經(jīng)濟(jì)性，即總成本是否更優(yōu)。

　　在評(píng)價(jià)產(chǎn)品總成本中，國(guó)內(nèi)外通常采用全壽命周期的評(píng)價(jià)方法，這種方法也可以應(yīng)用于綠色變壓器。因?yàn)榫G色變壓器中對(duì)于綜合資源節(jié)約、原材料節(jié)約、運(yùn)行能耗減少、維護(hù)性高，都可以體現(xiàn)在全壽命周期管理思路中，并降低從產(chǎn)品原材料成本至運(yùn)維中的成本。此外，還有一些隱性和潛在的風(fēng)險(xiǎn)支出，如運(yùn)行中的噪音導(dǎo)致的投訴，礦物油浸式變壓器潛在的漏油風(fēng)險(xiǎn)帶來(lái)環(huán)境污染的懲罰性支出，或礦物油廢油回收中作為危廢產(chǎn)品額外的儲(chǔ)運(yùn)安全支出，環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器在回收中的處置等。

　　三、全壽命周期評(píng)價(jià)方法

　　評(píng)價(jià)變壓器的經(jīng)濟(jì)性，常用life cycle cost （LCC）或Total owing cost （TOC）作為技術(shù)經(jīng)濟(jì)的評(píng)價(jià)工具。國(guó)內(nèi)一般使用TOC的方法。

　　總擁有費(fèi)用法（TOC法）提出，購(gòu)買變壓器的綜合成本費(fèi)用不僅應(yīng)該考慮變壓器的初始購(gòu)買費(fèi)用，還應(yīng)考慮貨幣的時(shí)間價(jià)值，重點(diǎn)把使用期限內(nèi)的損耗費(fèi)用折算成等價(jià)現(xiàn)值綜合考慮變壓器的經(jīng)濟(jì)效益。我國(guó)電力行業(yè)于2002年引用了TOC法的基本思路和原則，并根據(jù)中國(guó)用戶在選購(gòu)變壓器時(shí)所受影響因素的實(shí)際情況，對(duì)TOC法的公式和參數(shù)做出調(diào)整，分別于2005年制定、2012年和2021年修訂了“配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)導(dǎo)則”（DL/T985），指導(dǎo)配電變壓器用戶從經(jīng)濟(jì)角度更加直觀地了解、評(píng)判變壓器的節(jié)能效益。該方法綜合考慮了變壓器價(jià)格、損耗、負(fù)荷特點(diǎn)、電價(jià)等技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)對(duì)變壓器經(jīng)濟(jì)性的影響。TOC的計(jì)算公式一般可以表述為：TOC=CI+AP0+BPk；其中，CI 是設(shè)備初始費(fèi)用，A是變壓器空載損耗等效初始費(fèi)用系數(shù)，B是變壓器負(fù)載損耗等效初始費(fèi)用系數(shù)，P0是變壓器額定空載損耗，Pk是變壓器額定負(fù)載損耗。

　　四、綠色變壓器各類成本及其相應(yīng)的經(jīng)濟(jì)性

　　綠色變壓器的材料不僅具備了環(huán)境友好的特點(diǎn)，在降低總成本上也有相應(yīng)的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。比如，三角立體卷鐵心變壓器，通過(guò)鐵心工藝減少鐵心材料和繞組材料的消耗而降低材料成本；硅橡膠絕緣變壓器，通過(guò)硅橡膠與空氣結(jié)合的絕緣結(jié)構(gòu)減小空氣距離，以控制體積和材料用量；天然酯（植物絕緣油）變壓器可以提高耐熱等級(jí)應(yīng)用而小型化等。

　　綠色變壓器中的天然酯（植物絕緣油）變壓器、敞開(kāi)式干式變壓器等，在不降低壽命前提下的提高負(fù)載能力，選擇降容量方案可以減少運(yùn)行電費(fèi)支出；在水面光伏項(xiàng)目、部分公建項(xiàng)目等，因要求滿足無(wú)泄漏污染或防火規(guī)定而采用環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器的方案中，采用天然酯絕緣油變壓器替代環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器方案，不僅可以降低投資價(jià)格和運(yùn)行電費(fèi)，也易于對(duì)設(shè)備檢測(cè)和風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)測(cè)。

　　綠色變壓器的這些特點(diǎn)，在采購(gòu)成本、運(yùn)行電費(fèi)成本、防火成本等方面，都有量化的評(píng)價(jià)方案。電力行業(yè)的TOC標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)“配電變壓器能效技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)導(dǎo)則”DL/T985，可以開(kāi)展總成本的計(jì)算，以選擇合適的綠色變壓器。以下是從TOC角度給出兩個(gè)比較方案：

　　五、電力負(fù)載率波動(dòng)較大場(chǎng)合的綠色變壓器總成本評(píng)價(jià)

　　在城市或農(nóng)村，居民生活用電經(jīng)常受季節(jié)和早晚峰值波動(dòng)的影響，變壓器的容量一般選擇較大。而大部分時(shí)間的變壓器負(fù)載率較低，容量浪費(fèi)較大。比如，某小區(qū)當(dāng)年最大高峰負(fù)載主要來(lái)源為夏季空調(diào)負(fù)荷，高峰負(fù)載約400kVA，年平均負(fù)荷率為15%，在夏季高峰負(fù)載年增長(zhǎng)率按1%考慮，可以選擇高耐溫等級(jí)的500kVA天然酯絕緣油變壓器，或者按照常規(guī)方案選擇容量裕度更大的630kVA、800kVA的礦物油絕緣變壓器。兩個(gè)不同絕緣方案的總成本評(píng)價(jià)中，共有4個(gè)方面的考慮設(shè)計(jì)要素（以13系列 10kV配電變壓器為例）：

　　第1是設(shè)備基本性能參數(shù)，如表5-1；

表5-1  三種容量配電變壓器的基本參數(shù)和價(jià)格

　　第2是經(jīng)濟(jì)參數(shù)，如表5-2；

表5-2 三種容量配電變壓器的經(jīng)濟(jì)參數(shù)

　　第3是基于TOC計(jì)算的運(yùn)行參數(shù)，如表5-3；

表5-3 三種容量配電變壓器的運(yùn)行參數(shù)

　　第4是基于TOC計(jì)算的空負(fù)載損耗等效系數(shù)，如表5-4;

表5-4 三種容量配電變壓器的系數(shù)A和系數(shù)B的計(jì)算

　　根據(jù)TOC總成本評(píng)價(jià)方法，500kVA的天然酯絕緣變壓器的總成本約為14.2萬(wàn)元，630kVA的礦物油絕緣變壓器約為14.4萬(wàn)元，800kVA的礦物油絕緣變壓器約為16.2萬(wàn)元。因此，天然酯絕緣方案具有良好的經(jīng)濟(jì)性，總成本最低。其他影響總成本的因素，包括采購(gòu)價(jià)格差價(jià)的多少，運(yùn)行中的電費(fèi)和損耗，也都將影響最后的選擇。

　　六、天然酯絕緣油替代環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器的方案

　　環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器可以應(yīng)用于防火性能要求較高區(qū)域，或者規(guī)避對(duì)于潛在礦物油泄露帶來(lái)環(huán)境污染的項(xiàng)目。天然酯變壓器、敞開(kāi)式變壓器或硅橡膠變壓器都可以作為環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器的替代選擇技術(shù)。

　　而且油浸式變壓器的價(jià)格較干式變壓器低，某些對(duì)于防火要求相對(duì)較低的項(xiàng)目，有更多的價(jià)格成本優(yōu)勢(shì)。比如，如果居民小區(qū)建在風(fēng)景區(qū)或靠近湖泊，考慮環(huán)保因素，可以考慮天然酯絕緣油變壓器替代環(huán)氧樹(shù)脂干式絕緣配電變壓器方案。結(jié)合上面的舉例，假設(shè)年最大高峰負(fù)載主要來(lái)源為夏季空調(diào)負(fù)荷，高峰負(fù)載約400kVA，年平均負(fù)荷率為15%，在夏季高峰負(fù)載年增長(zhǎng)率按1%考慮，可以分別選擇500kVA、630kVA、800kVA的天然酯變壓器和環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器。4個(gè)方面的考慮設(shè)計(jì)要素如下：

　　第1是設(shè)備基本性能參數(shù)，如表5-5；

表  5-5  四種容量配電變壓器的基本參數(shù)和價(jià)格

　　第2是經(jīng)濟(jì)參數(shù)，如表5-6；

表 5-6 四種容量配電變壓器的經(jīng)濟(jì)參數(shù)

　　第3是基于TOC計(jì)算的運(yùn)行參數(shù)，如表5-7；

表5-7 四種容量配電變壓器的運(yùn)行參數(shù)

　　第4是基于TOC計(jì)算的空負(fù)載損耗等效系數(shù)，如表5-8；

表5-8 三種容量配電變壓器的系數(shù)A和系數(shù)B的計(jì)算

　　根據(jù)TOC的總成本評(píng)價(jià)方法，500kVA的天然酯絕緣油變壓器的總成本約為14.2萬(wàn)元，630kVA的天然酯絕緣油變壓器的總成本約為15萬(wàn)元，500kVA的環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器約為17.2萬(wàn)元，630kVA的環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器約為18.5萬(wàn)元，800kVA的環(huán)氧樹(shù)脂干式變壓器約為20.7萬(wàn)元。因此，天然酯絕緣方案最為經(jīng)濟(jì)，總成本最低。但影響總成本的，不僅包括采購(gòu)價(jià)格差價(jià)的多少，本例中還需考慮防火費(fèi)用等因素，如果差異較大，也都將影響最后的選擇結(jié)果。

　　七、綠色變壓器降低其他費(fèi)用的技術(shù)特點(diǎn)

　　在價(jià)格、運(yùn)行費(fèi)用等容易量化評(píng)價(jià)的總成本外，綠色變壓器還有很多隱性成本費(fèi)用上的優(yōu)勢(shì)，可以降低社會(huì)負(fù)擔(dān)和運(yùn)營(yíng)中的潛在損失。比如，降低噪音帶來(lái)的服務(wù)滿意度，在應(yīng)對(duì)過(guò)載中所提升的設(shè)備可靠性，如果發(fā)生泄露減少的環(huán)境污染損失和優(yōu)異的環(huán)保特性等。這些雖然難于用TOC的總成本評(píng)價(jià)計(jì)算方法，但是這些潛在風(fēng)險(xiǎn)依然是是項(xiàng)目設(shè)計(jì)中考慮的一個(gè)方向。

　　1、減少噪音，降低對(duì)于環(huán)境的干擾

　　產(chǎn)品噪音指標(biāo)的高低，來(lái)自于鐵心工藝和絕緣方式：立體卷鐵心硅鋼變壓器低噪音成本?。挥徒奖雀墒皆胍粜?。舉例（1000kVA干式和油浸式配變的聲功率級(jí)dB），如下表：

表5-9聲功率級(jí)

　　2、降低回收再利用中的處置費(fèi)用

　　在對(duì)于礦物油貯存、收集、轉(zhuǎn)移和處置利用中，要求有效控制和減少?gòu)U油的污染，消除非法轉(zhuǎn)移、處置廢油帶來(lái)的安全隱患，因此會(huì)帶來(lái)相關(guān)的額外支出；對(duì)于回收變壓器中環(huán)氧樹(shù)脂的處置，目前國(guó)外在公路建設(shè)中作為填埋料的方式處置外，還沒(méi)有其他的再利用方式；對(duì)于澆注中導(dǎo)體的分離，處置繁瑣。

　　3、碳排放的差異

　　每臺(tái)變壓器產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程消耗的原材料的碳排放因子不同，帶來(lái)碳排放量多或少的差異，可以在未來(lái)碳減排收益中予以考慮。以下數(shù)據(jù)基于CQC低碳評(píng)價(jià)項(xiàng)目（2015）。

表5-10 材料碳排放因子

　　此外，天然酯（植物絕緣油）和敞開(kāi)式干式變壓器中用的芳綸紙，其碳排放因子可參考企業(yè)數(shù)據(jù)。如，礦物油的整個(gè)使用周期中碳排放量是天然酯絕緣油的64倍；敞開(kāi)式干式變壓器中的絕緣紙（芳綸紙），是同等規(guī)格重量的環(huán)氧樹(shù)脂的1/6。

　　小結(jié)

　　全壽命周期評(píng)價(jià)是綠色變壓器推廣可以利用的工具，綠色變壓器具備更多的實(shí)用價(jià)值，其總成本也將更低。

（來(lái)源：機(jī)經(jīng)網(wǎng)）

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