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、包裝運輸、運行維護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）的能效等級要求，在變壓器全生命周期階段能夠?qū)Νh(huán)境的負面影響降低到最小程度，符合國家低碳、循環(huán)經(jīng)濟的總體要求。

　　對定義的延伸解釋

　　綠色變壓器要求在設(shè)計階段就需要按照《生態(tài)設(shè)計產(chǎn)品評價技術(shù)規(guī)范 變壓器》（GB/T40092-2021）的評價指標(biāo)，即資源、能源、環(huán)境、產(chǎn)品四大屬性對產(chǎn)品進行生態(tài)的設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新。

　　 綠色變壓器要求在制造過程中，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)品達到二級能效以上的要求；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。

　　綠色變壓器在運行過程中，應(yīng)考慮變壓器的經(jīng)濟運行、降低運行損耗，提升變壓器系統(tǒng)運行效率，并加強對變壓器電力負荷大數(shù)據(jù)的分析應(yīng)有。

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

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

　　二、綠色變壓器的經(jīng)濟性

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

　　在評價產(chǎn)品總成本中，國內(nèi)外通常采用全壽命周期的評價方法，這種方法也可以應(yīng)用于綠色變壓器。因為綠色變壓器中對于綜合資源節(jié)約、原材料節(jié)約、運行能耗減少、維護性高，都可以體現(xiàn)在全壽命周期管理思路中，并降低從產(chǎn)品原材料成本至運維中的成本。此外，還有一些隱性和潛在的風(fēng)險支出，如運行中的噪音導(dǎo)致的投訴，礦物油浸式變壓器潛在的漏油風(fēng)險帶來環(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)品額外的儲運安全支出，環(huán)氧樹脂干式變壓器在回收中的處置等。

　　三、全壽命周期評價方法

　　評價變壓器的經(jīng)濟性，常用life cycle cost （LCC）或Total owing cost （TOC）作為技術(shù)經(jīng)濟的評價工具。國內(nèi)一般使用TOC的方法。

　　總擁有費用法（TOC法）提出，購買變壓器的綜合成本費用不僅應(yīng)該考慮變壓器的初始購買費用，還應(yīng)考慮貨幣的時間價值，重點把使用期限內(nèi)的損耗費用折算成等價現(xiàn)值綜合考慮變壓器的經(jīng)濟效益。我國電力行業(yè)于2002年引用了TOC法的基本思路和原則，并根據(jù)中國用戶在選購變壓器時所受影響因素的實際情況，對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)濟評價導(dǎo)則”（DL/T985），指導(dǎo)配電變壓器用戶從經(jīng)濟角度更加直觀地了解、評判變壓器的節(jié)能效益。該方法綜合考慮了變壓器價格、損耗、負荷特點、電價等技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)對變壓器經(jīng)濟性的影響。TOC的計算公式一般可以表述為：TOC=CI+AP0+BPk；其中，CI 是設(shè)備初始費用，A是變壓器空載損耗等效初始費用系數(shù)，B是變壓器負載損耗等效初始費用系數(shù)，P0是變壓器額定空載損耗，Pk是變壓器額定負載損耗。

　　四、綠色變壓器各類成本及其相應(yīng)的經(jīng)濟性

　　綠色變壓器的材料不僅具備了環(huán)境友好的特點，在降低總成本上也有相應(yīng)的技術(shù)特點和優(yōu)勢。比如，三角立體卷鐵心變壓器，通過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、敞開式干式變壓器等，在不降低壽命前提下的提高負載能力，選擇降容量方案可以減少運行電費支出；在水面光伏項目、部分公建項目等，因要求滿足無泄漏污染或防火規(guī)定而采用環(huán)氧樹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)氧樹脂干式變壓器方案，不僅可以降低投資價格和運行電費，也易于對設(shè)備檢測和風(fēng)險的預(yù)測。

　　綠色變壓器的這些特點，在采購成本、運行電費成本、防火成本等方面，都有量化的評價方案。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)濟評價導(dǎo)則”DL/T985，可以開展總成本的計算，以選擇合適的綠色變壓器。以下是從TOC角度給出兩個比較方案：

　　五、電力負載率波動較大場合的綠色變壓器總成本評價

　　在城市或農(nóng)村，居民生活用電經(jīng)常受季節(jié)和早晚峰值波動的影響，變壓器的容量一般選擇較大。而大部分時間的變壓器負載率較低，容量浪費較大。比如，某小區(qū)當(dāng)年最大高峰負載主要來源為夏季空調(diào)負荷，高峰負載約400kVA，年平均負荷率為15%，在夏季高峰負載年增長率按1%考慮，可以選擇高耐溫等級的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。兩個不同絕緣方案的總成本評價中，共有4個方面的考慮設(shè)計要素（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)和價格

　　第2是經(jīng)濟參數(shù)，如表5-2；

表5-2 三種容量配電變壓器的經(jīng)濟參數(shù)

　　第3是基于TOC計算的運行參數(shù)，如表5-3；

表5-3 三種容量配電變壓器的運行參數(shù)

　　第4是基于TOC計算的空負載損耗等效系數(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的計算

　　根據(jù)TOC總成本評價方法，500kVA的天然酯絕緣變壓器的總成本約為14.2萬元，630kVA的礦物油絕緣變壓器約為14.4萬元，800kVA的礦物油絕緣變壓器約為16.2萬元。因此，天然酯絕緣方案具有良好的經(jīng)濟性，總成本最低。其他影響總成本的因素，包括采購價格差價的多少，運行中的電費和損耗，也都將影響最后的選擇。

　　六、天然酯絕緣油替代環(huán)氧樹脂干式變壓器的方案

　　環(huán)氧樹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)避對于潛在礦物油泄露帶來環(huán)境污染的項目。天然酯變壓器、敞開式變壓器或硅橡膠變壓器都可以作為環(huán)氧樹脂干式變壓器的替代選擇技術(shù)。

　　而且油浸式變壓器的價格較干式變壓器低，某些對于防火要求相對較低的項目，有更多的價格成本優(yōu)勢。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)年最大高峰負載主要來源為夏季空調(diào)負荷，高峰負載約400kVA，年平均負荷率為15%，在夏季高峰負載年增長率按1%考慮，可以分別選擇500kVA、630kVA、800kVA的天然酯變壓器和環(huán)氧樹脂干式變壓器。4個方面的考慮設(shè)計要素如下：

　　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)和價格

　　第2是經(jīng)濟參數(shù)，如表5-6；

表 5-6 四種容量配電變壓器的經(jīng)濟參數(shù)

　　第3是基于TOC計算的運行參數(shù)，如表5-7；

表5-7 四種容量配電變壓器的運行參數(shù)

　　第4是基于TOC計算的空負載損耗等效系數(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的計算

　　根據(jù)TOC的總成本評價方法，500kVA的天然酯絕緣油變壓器的總成本約為14.2萬元，630kVA的天然酯絕緣油變壓器的總成本約為15萬元，500kVA的環(huán)氧樹脂干式變壓器約為17.2萬元，630kVA的環(huán)氧樹脂干式變壓器約為18.5萬元，800kVA的環(huán)氧樹脂干式變壓器約為20.7萬元。因此，天然酯絕緣方案最為經(jīng)濟，總成本最低。但影響總成本的，不僅包括采購價格差價的多少，本例中還需考慮防火費用等因素，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用的技術(shù)特點

　　在價格、運行費用等容易量化評價的總成本外，綠色變壓器還有很多隱性成本費用上的優(yōu)勢，可以降低社會負擔(dān)和運營中的潛在損失。比如，降低噪音帶來的服務(wù)滿意度，在應(yīng)對過載中所提升的設(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的總成本評價計算方法，但是這些潛在風(fēng)險依然是是項目設(shè)計中考慮的一個方向。

　　1、減少噪音，降低對于環(huán)境的干擾

　　產(chǎn)品噪音指標(biāo)的高低，來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小；油浸式比干式噪音小。舉例（1000kVA干式和油浸式配變的聲功率級dB），如下表：

表5-9聲功率級

　　2、降低回收再利用中的處置費用

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

　　3、碳排放的差異

　　每臺變壓器產(chǎn)品生產(chǎn)過程消耗的原材料的碳排放因子不同，帶來碳排放量多或少的差異，可以在未來碳減排收益中予以考慮。以下數(shù)據(jù)基于CQC低碳評價項目（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，礦物油的整個使用周期中碳排放量是天然酯絕緣油的64倍；敞開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)氧樹脂的1/6。

　　小結(jié)

　　全壽命周期評價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用價值，其總成本也將更低。

（來源：機經(jīng)網(wǎng)）

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