基于全壽命周期的高耗能變壓器改造項目投入測算與效益量化研究

張俊健 ZHANG Jun-jian；陳謙 CHEN Qian；李崢 LI Zheng

（①中國電力工程顧問集團中南電力設(shè)計院有限公司，武漢 430071；②中國電力工程顧問集團有限公司，北京 100120）

0 引言

為實現(xiàn)碳達峰碳中和發(fā)展目標(biāo)，促進新能源規(guī)?；{，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行，我國構(gòu)建了清潔低碳、安全可控、靈活高效、智能友好、開放互動的新型電力系統(tǒng)[1，2]。作為電網(wǎng)投資專項的重要組成部分，技改項目對消除電網(wǎng)安全隱患、提高供電質(zhì)量和電網(wǎng)運行穩(wěn)定性具有重要意義[3-5]。

高耗能變壓器改造項目是電網(wǎng)生產(chǎn)技改項目中的重要部分。當(dāng)前高耗能變壓器改造項目的研究主要集中于項目的工程建設(shè)管理、項目后評價、信息化系統(tǒng)設(shè)計和投資預(yù)測等方面。對高耗能變壓器改造項目的投入產(chǎn)出分析較少，未對技改項目的內(nèi)外部投資效益進行科學(xué)的量化，缺乏對技改投資的有效控制。

因此，本文提出了基于全壽命周期的高耗能變壓器改造項目投入測算與效益量化分析模型。如圖1 所示，進而從動態(tài)和靜態(tài)兩個視角評價項目的投入產(chǎn)出比和投資回收期。并選取5 個高耗能變壓器改造項目進行實證研究，提出了針對高耗能變壓器改造改造項目的決策指導(dǎo)方案。

圖1 研究內(nèi)容

1 高耗能變壓器改造項目投入產(chǎn)出評價指標(biāo)體系的構(gòu)建

投入選取的評價指標(biāo)為項目全壽命周期成本，包括初始投資及年運維成本。為突出體現(xiàn)高耗能變壓器改造項目產(chǎn)生的實際效益，提出降損收益、降低碳排收益、資產(chǎn)核價收益三個效益指標(biāo)，具體如表1 所示。

表1 高耗能變壓器改造項目投入產(chǎn)出評價指標(biāo)

2 高耗能變壓器改造項目投入測算與效益量化模型

2.1 高耗能變壓器改造項目投入計算方法

項目投入包括項目初始投資及全壽命周期運維檢修成本。

靜態(tài)全壽命周期投入計算公式如下：

式中，NCFJ——項目靜態(tài)全壽命周期投入，包括項目初始投資及年運維檢修成本，萬元；

NCF0——項目初始投資，萬元；

NCFm——項目運維檢修成本合計，萬元；

NCFm，t——項目第t 年運維檢修成本，萬元；

t——設(shè)備當(dāng)前運行年限；

I——綜合運行維護費率，包含材料費、人工費、其他運營費等，暫取5.57%；

n——設(shè)備設(shè)計壽命，年。

動態(tài)全壽命周期投入計算公式如下：

式中，NCFD——項目動態(tài)全壽命周期投入，萬元；

i——基準折現(xiàn)率，暫取8%。

2.2 高耗能變壓器改造項目效益量化模型

2.2.1 降損收益

高耗能變壓器改造主要為性能優(yōu)化，降低自身能耗產(chǎn)生降損收益，計算公式如下：

式中，Vj——節(jié)余電量收益，元；

△Ej——節(jié)約電量，kWh；

Cg——平均購電價格，數(shù)據(jù)來源為財務(wù)，元/kWh；

E1——改造前變壓器電能損耗，kWh；

E2——改造后變壓器電能損耗，kWh。

2.2.2 降低碳排放收益

高耗能變壓器改造后，因損耗的減少產(chǎn)生降低碳排放收益。計算公式如下：

式中，VC——降低碳排收益，元；

ACO2——減少輸配電損耗引起的降低二氧化碳排放總量，t·CO2；

CC——碳交易平均價格，元/t·CO2；數(shù)據(jù)來源：全國碳交易市場平均單價；

△Ej——節(jié)電量，kWh；數(shù)據(jù)來源：上式計算而來；

EFdw——區(qū)域電網(wǎng)年平均供電排放因子，數(shù)據(jù)來源：生態(tài)環(huán)保部網(wǎng)站，單位kg·CO2/kWh。

2.2.3 資產(chǎn)核價收益

資產(chǎn)核價收益是高耗能變壓器改造項目投資納入有效資產(chǎn)后通過提升電價空間增加的收益。高耗能變壓器改造項目納入有效資產(chǎn)后，原資產(chǎn)是否可以重置并參與核價需根據(jù)各單位資產(chǎn)管理的實際情況確定。結(jié)合上述情況，資產(chǎn)核價收益具體計算方式如下：

式中，EY——電價貢獻收益；

OV——資產(chǎn)原值，根據(jù)各單位資產(chǎn)管理情況，可取為高耗能變壓器改造項目資產(chǎn)原值或高耗能變壓器改造項目資產(chǎn)原值與原資產(chǎn)重置價值之和，數(shù)據(jù)來源：財務(wù)資產(chǎn)卡片；單位萬元；

V%——殘值率，數(shù)據(jù)來源：財務(wù)資產(chǎn)卡片；單位無；

OVe——資產(chǎn)凈值，數(shù)據(jù)來源：財務(wù)資產(chǎn)卡片；單位萬元；

M%——運行維護費率，數(shù)據(jù)來源：財務(wù)核定；單位無；

Pe%——準許收益率，數(shù)據(jù)來源：財務(wù)核定；單位無。

T1——折舊年限（原資產(chǎn)不可重置時）或折舊延長年限（原資產(chǎn)可重置時），數(shù)據(jù)來源：財務(wù)資產(chǎn)卡片；單位年。

3 算例分析

3.1 項目概述和數(shù)據(jù)來源

以某供電公司5 個高耗能變壓器（均為雙繞組變壓器）改造項目為例，對技改項目進行投入測算和效益量化分析。

3.2 高耗能變壓器改造項目投入產(chǎn)出分析

3.2.1 高耗能變壓器改造項目技改投入測算

初始投資整體計入項目投入。在考慮時間價值的前提下，運維檢修成本分為靜態(tài)運檢成本和動態(tài)運檢成本，初始投資與靜態(tài)運檢成本構(gòu)成項目靜態(tài)總投入，初始投資與動態(tài)運檢成本構(gòu)成動態(tài)總投入。

在表2 中，項目1-5 靜態(tài)總投入為144.41 萬元，動態(tài)總投入為87.96 萬元。

表2 高耗能變壓器改造項目整體投入情況

3.2.2 高耗能變壓器改造項目效益量化分析

通過降低變壓器損耗能降低變壓器碳排放，并取得降低碳排放收益，變壓器損耗總值由改造前的87162.28kWh/年降低為改造后的21914.40kWh/年，通過高耗能變壓器改造，降低碳排放收益總計0.263 萬元/年。（表3）

表3 高耗能變壓器改造項目整體產(chǎn)出情況

3.2.3 高耗能變壓器改造項目投入產(chǎn)出比

在表4 中，高耗能變壓器改造項目整體靜態(tài)投入產(chǎn)出比大于1，即項目全壽命周期內(nèi)總產(chǎn)出大于總投入，項目經(jīng)濟效益良好，實現(xiàn)盈利。

表4 高耗能變壓器改造項目投入產(chǎn)出比情況

4 結(jié)論

本文基于高耗能變壓器改造項目全壽命周期時間，對高耗能變壓器改造項目進行投入產(chǎn)出研究。得出主要結(jié)論如下：

①高耗能變壓器改造項目投資一方面減少了變壓器損壞，有利于助力綠色電網(wǎng)建設(shè)和實現(xiàn)“碳達峰、碳中和”目標(biāo)，另一方面消除了變壓器重過載問題和安全隱患，有效提升了電網(wǎng)運行水平，減少電網(wǎng)運行風(fēng)險。

②降損收益對高耗能變壓器改造項目的投入產(chǎn)出情況影響較大。改造前變壓器平均負載率越高，高耗能變壓器改造降損收益越高，改造效果越明顯，投入產(chǎn)出比越高。

③經(jīng)濟效益良好，有效收回投資。高耗能變壓器改造項目測算得到的動態(tài)投入產(chǎn)出比為1.06，投入產(chǎn)出比大于1，能在運營期內(nèi)有效收回投資，取得了良好的經(jīng)濟效益。