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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. W ho · W hat · W hy 张凌宇 国际铜业协会（中国）电能效益项目. 变压器的节能潜力及技术经济评价方法. 变压器在节能领域的重要作用. 2007 年全国线损 6.97% ； 变压器损耗占 1/3~1/4 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. 电力的输配领域. 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.

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变压器的节能潜力及技术经济评价方法

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  1. 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

  2. 变压器的节能潜力及技术经济评价方法 变压器在节能领域的重要作用 • 2007年全国线损6.97%； • 变压器损耗占1/3~1/4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 电力的输配领域

  3. 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。

  4. 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

  5. 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

  6. 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

  7. 一、变压器节能的发展与现状 • 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。

  8. 以315 kVA变压器为例 kW 空载损耗 64 标准 2.0 73 标准 1.0 S9 S7 S10 S11 AMT 负载损耗 kW 2.0 4.0 6.0

  9. 节能变压器的市场需求变化:油浸式（万KVA）

  10. 节能变压器的市场需求变化：干式（万KVA）

  11. 空载损耗比较－800 kVA /10 kV为例 变压器节能的潜力 kW ‘64’和‘73’空载损耗比 S11高 58% - 318%

  12. 负载损耗比较－800 kVA /10 kV为例 kW ‘64’和‘73’负载损耗比 S11高 32% - 60%

  13. 二、节能变压器的选择和标准 • 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）

  14. 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

  15. 油浸式S9与S11的损耗比较

  16. 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。

  17. 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

  18. 变 压 器 节 能 增 效 研 讨 会

  19. Eco-design • 定义：产品的环境生态设计 Eco Design： “clean production”

  20. 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。

  21. 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?

  22. 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）

  23. 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

  24. 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)

  25. 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

  26. 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

  27. TOC法系数A、B的确定（2） A＝kPW × (EJL×12＋EL×hPY)，元/kW B＝kPW×(EJL×12＋EL×τ) ×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； τ－ 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 cosφ确定） hPY－ 年运行小时数; p－ 负载率＝ 计算负载/ 额定容量

  28. 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。

  29. 不同行业 A、B系数 计算条件:EJL=18元/月.kW, EL=0.5元/kWh, n=20年, i=7%, a=0, cosφ=0.9

  30. TOC 法的应用 • 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

  31. 应用TOC法计算变压器经济效益（1） 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）

  32. 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

  33. 应用TOC法选择变压器的负载率（2） • 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

  34. 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

  35. 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

  36. 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τ=5100 B1000=Kpw.(EJL.12+EL.Y) .P2=18747元/KW 同理： B1250=11998元/KW B1600=7323元/KW

  37. 应用TOC法选择变压器的负载率（2） • 综合评定：

  38. 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)

  39. 应用TOC法计算变压器经济效益（3） 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）

  40. 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

  41. 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）

  42. 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。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。

  43. 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 变 压 器 节 能 增 效 研 讨 会

  44. 三、国内推广节能变压器的措施 • 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

  45. 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

  46. 第 二 部 分 DL/T985-2005的辅助软件介绍

  47. 1、本辅助配套软件工作启动的相关进程 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)

  48. 2、参与配套辅助软件开发工作的单位 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； 电力行业电力变压器标准化技术委员会

  49. 3、本计算软件的作用 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。

  50. 主界面

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