經(jīng)濟性評價方法在配電網(wǎng)變壓器改造中的應(yīng)用

張元倫

（浙江湖州電力技術(shù)培訓(xùn)中心，浙江 湖州 313000）

降低電網(wǎng)損耗的一個重要途徑是加速變壓器更新?lián)Q代，這也是節(jié)能減排的重要手段。所以，除了以在短期內(nèi)是否可收回更新所花費的投資作為重要考量依據(jù)外，如何參照有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出最佳的變壓器經(jīng)濟效益評價方法，給出計算模型，在配電網(wǎng)改造中合理選擇變壓器也十分關(guān)鍵。本文以湖州電力局吳興供電分局城西供電所配電網(wǎng)變壓器改造為例展開分析。

1 變壓器經(jīng)濟效益評價方法

變壓器經(jīng)濟效益評價方法是比較變壓器價格及其損耗費用，即綜合變壓器的初始費用和等價現(xiàn)值的損耗費用，表達所購變壓器全面的綜合費用的一種方法。以下是用等價初始費用EFC（E quivalent First Cost）的總擁有費用法 TOC（Total Owning Cost）評價變壓器經(jīng)濟效益的具體方法及計算過程。

式中：A為變壓器壽命期間空載損耗每千瓦的資本費用系數(shù)；B為變壓器壽命期間負(fù)載損耗每千瓦的資本費用系數(shù)；C為變壓器初始費用，方案對比時可用其設(shè)備價格；P0為變壓器空載損耗或鐵損；Pk為變壓器負(fù)載損耗或銅損。

1.1 變壓器壽命期間單位空載損耗的資本費用系數(shù)A的確定

A通?？梢钥醋髯儔浩髟趬勖趦?nèi)不變的數(shù)，其值主要由電價決定，表達式如下：

式中：KPW為現(xiàn)值系數(shù)；Eb為兩部制電價中的基本電費；EL為兩部制電價中的電量電費；hPY為年運行小時數(shù)，一般取8 760 h（設(shè)變壓器壽命期為20年）。

1.2 變壓器壽命期間單位負(fù)載損耗的資本費用系數(shù)B的確定

除了電價因素外，B主要與變壓器所帶負(fù)載特征有關(guān)，負(fù)載特征可用年最大負(fù)載損耗小時數(shù)以及負(fù)載率表示。重負(fù)載、運行時間長以及負(fù)載率高，其系數(shù)B就大，反之則小。表達式如下：

式中：T為年最大負(fù)載損耗小時數(shù)（由最大負(fù)載利用小時Tmax和功率因數(shù)cosφ確定）；Kf為變壓器負(fù)載率。

1.3 現(xiàn)值系數(shù)KPW的確定

在考慮變壓器使用年限損耗費用時，要考慮資金的時間價值，此時需將變壓器運行中每年的損耗電費折算到投資初始的時刻，因此A和B均含現(xiàn)值系數(shù)KPW，使其等值于設(shè)備購置同一時刻的初始費用。

現(xiàn)值系數(shù)KPW基于計算年限n（變壓器壽命）、年利率i和年通貨膨脹率a這3個因素，其計算式為：

1.4 投資回收年限計算方法

投資價差回收年限n′按“計及資金時間價值的回收年限的計算”方法進行計算。計算兩種變壓器總擁有費用相等時的使用年數(shù)值，便可得到計及資金時間價值的回收年。計算式為：

式中：TOC1為變壓器1的TOC；TOC2為變壓器2的 TOC。

2 經(jīng)濟效益評價具體應(yīng)用

設(shè)變壓器使用年限n為20年，年利率i取6%，通貨膨脹率a取5%，負(fù)載率Kf為75%。

湖州市電力局城西供電所在役的配電變壓器主要以某廠生產(chǎn)的315 kVA和100 kVA容量配電變壓器為主，相關(guān)技術(shù)參數(shù)見表1。

2.1 變壓器空載與負(fù)載的損耗費用計算

2.1.1 系數(shù)A，B的計算

現(xiàn)值系數(shù)KPW為：

當(dāng)兩部電價的基本電費Eb為28元/（kW·月）（以變壓器容量計算）、兩部電價的電量電費EL為0.621元/kWh（以平均電價計算），變壓器壽命期為20年時，hPY一般取8 760 h，年最大負(fù)荷小時數(shù)T取2 500 h，則：

2.1.2 損耗費用和使用期20年的TOC總擁有費用

各型變壓器的損耗費用和總擁有費用見表2。

從表2可見，在新的配電工程中使用新型配電變壓器，雖然設(shè)備的一次性投資比較大，但以20年的使用壽命來看，總擁有費用大大低于舊型變壓器。

表1 城西供電所主要配電變壓器的技術(shù)參數(shù)

表2 各型變壓器的損耗費用和總擁有費用元

2.2 回收年計算應(yīng)用分析

用S11系列配電變壓器更換相同容量的S7和S9系列老變壓器，以及用S9系列變壓器更換相同容量的S7系列老變壓器，計算其回收年，結(jié)果見表3。其中只計算購置S9和S11型變壓器的費用，不扣除更換下來的老變壓器的回收價值和更換過程中的拆裝費用。

表3 各系列變壓器更換后回收年計算

從表3可見，計及資金時間價值，可以明顯看出用S11系列更換相同容量的S7系列變壓器比使用S9系列的回收年限更短更合理，也更有利于節(jié)能減排。由于通貨膨脹率a取值大，資金時間價值體現(xiàn)小。

3 利用評價方法改造在役變壓器案例

根據(jù)以上用S11系列變壓器更換S7系列變壓器回收年計算的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，得出以下結(jié)論：

（1）對于達到報廢年限的S7系列變壓器和新的配電變壓器，直接采用S11型進行更換，能得到最高的經(jīng)濟效益。

（2）對于在役的S7系列變壓器，不管其剩余報廢年限為多少年，即使直接報廢且不計回收價值，采用S11型進行更換也可在較短的時間內(nèi)回收成本。

（3）更換不同服役年限的S7系列變壓器時，服務(wù)年限越短，其一次投資剩余價值浪費越大，服務(wù)年限越長經(jīng)濟效益越好。

湖州供電局城西供電所在實際選擇變壓器時，為降低運行損耗、達到最好的初期投資和運行損耗的最佳優(yōu)化，利用經(jīng)濟型評價的方法，在最近幾年的配電網(wǎng)改造和建設(shè)中，用S11，S9系列變壓器代替舊型設(shè)備，在降低電能損耗方面取得了良好的效果。具體做法為：

（1）在綜合了解用戶負(fù)荷前提下，盡量根據(jù)變壓器工作在50%～70%利用率情況下選擇變壓器容量。

（2）變壓器長期固定運行情況下可以考慮損耗較小的新型變壓器。

（3）根據(jù)現(xiàn)場供電情況，變壓器安裝應(yīng)選擇在供電負(fù)荷重心區(qū)域。同時盡量保證變壓器三相負(fù)荷平衡，減少負(fù)序電壓損耗。

（4）變壓器的選擇應(yīng)根據(jù)變壓器損耗和外接線路的投資來充分比較考慮，盡量達到線路初期投資小和變壓器損耗低的優(yōu)化方案。

通過以上具體措施，有效降低了配電變壓器的單位容量運行電能損耗。表4為2005-2007年農(nóng)村公用變以下的供電量、變壓器損耗電量（簡稱變損電量）的統(tǒng)計數(shù)據(jù)。

表4 城西供電所2005-2007年農(nóng)村公用變以下的供電量、變損電量統(tǒng)計

4 結(jié)語

S11型變壓器的性能指標(biāo)優(yōu)于S9型變壓器。在配電網(wǎng)改造中，使用S11系列變壓器比使用S9系列來更換相同容量的S7系列變壓器在節(jié)能減排上具有更大的優(yōu)越性，資金投資回收年限更短，經(jīng)濟效益和社會效益更好，符合我國建設(shè)“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會”，走節(jié)能減排新興工業(yè)化道路的政策。

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