配电变压器节能的新举措

　　2.2 本标准的核心——总拥有费用法TOC（Total Owning Cost）
　　20世纪70年代后期，由于能源价格不断攀升，美国的许多电力公司开始要求变压器在服务年限内具有最低的费用，于是，一种变压器能效评价方法TOC法应运而生。TOC法综合考虑了变压器设施的一次性投资以及生产运行期间因变压器损耗所引起的运行费用，但在计算综合费用时，必须考虑投资者的预期回报率（即贴现率），这是与以往国内所采用的技术经济分析方法（如10年变电成本计算法等）的主要不同之处。
　　TOC法在美国于1981年正式成为工业标准，按照TOC标准采购的变压器一直被沿用至今。在美国约有超过80%的电力投资方是按TOC法来评估所采购的变压器，欧盟各国也普遍采用类似的方法来进行配电变压器的能效评价。
　　2.3配电变压器的能效评价方法及基本计算公式
　　如上所述，本标准对配电变压器进行能效经济评价，应采用综合考虑其初始投资和在其经济使用期内将要支付的电气损耗费用的总拥有费用法（TOC方法）。
　　配电变压器的总拥有费用（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）以及负载损耗的等效初始费用（PkEFC），其计算表达式为：

　　或：
（1）
　　式中：
　　TOCEFC——配电变压器的总拥有费用，元
　　CI——配电变压器设备初始费用，元。对于新项目，CI采用设备价格即可；对于更换的变压器项目，CI应包括设备价格、运输、安装费用等；
　　P0EFC——变压器空载损耗的等效初始费用，元；
　　PkEFC——变压器负载损耗的等效初始费用，元；
　　P0——变压器额定空载有功损耗；W；
　　Pk——变压器额定负载有功损耗，W；
　　A——单位空载损耗的等效初始费用，元/kW；
　　B——单位空载损耗的等效初始费用，元/kW；
　　配电变压器单位空载损耗的等效初始费用A系数是指在整个配电变压器经济使用期内，每单位千瓦空载损耗所引起的费用总支出的贴现值；
　　配电变压器的单位负载损耗等效初始费用B系数是指在整个配电变压器经济使用期内，每单位千瓦负载损耗所引起的费用总支出的贴现值。对供电企业和一般工业商业企业而言，A、B系数的计算公式及参数选取略有不同，现分述如下：
　　2.3.1供电企业的A、B系数计算公式
　　计算供电企业配电变压器的损耗费用，应根据变压器经济使用期间供电企业的平均购电成本和其电网的网络扩展平均增量费用来确定。
　　供电企业平均购电成本是指在变压器经济使用期内，供电企业向发电企业以及输电企业采购电力电量的平均综合购电成本。应根据变压器经济使用期间供电企业所在地区的电力市场运行模式、短期及长期购售电合同等情况进行分析预测。
　　电网平均增量费用指变压器经济使用期间供电企业因电网扩展所产生的单位增量容量的平均年费用，包括新增资产的财务费用、税费、保险费、运行维护费、调试费等。供电企业的电力负荷特性、预计的系统最大负荷、系统维护、可靠性、现有和未来的电力供需平衡情况等是影响供电企业网络扩展平均增量费用的主要因素。
　　（1）单位空载损耗等效初始费用（A系数）的计算公式
　　供电企业的单位空载损耗等效初始费用A系数（元/kW）的简易计算公式如下：
（2）
　　式中：
　　 ——贴现率为i的连续n年等年费用现值系数。
　　 （3）
　　式中：
　　i ——年贴现率，%；根据我国现行的利率水平，年贴现率可取为8%～10%，年贴现率应大于贷款利率。
　　n ——配电变压器经济使用期，年；
　　Een——供电网平均购电成本，元/kWh；
　　Eca——供电网年平均增量费用，元/kW；
　　L——供电网的电网附加损耗率，%；一般取为10%。
　　（2）单位负载损耗等效初始费用（B系数）
　　供电企业的单位负载损耗等效初始费用B系数（元/kW）的简易计算公式如下：
（4）
　　式中：
　　RF——变压器高峰负载同时系数；
　　τ——年最大负载损耗小时数，小时。可查有关设计手册。
　　kt——变压器的温度校正系数，通常可取为1，即出厂时已校正到参考温度。
　　L——供电企业电网的附加损耗率，%；见前。
　　PL——变压器经济使用期间的年负荷等效系数。由于变压器负载损耗随变压器负荷成平方关系而变化，所以在B系数的计算公式中PL以平方表示。PL2的计算公式为（假设变压器在经济使用期内不需要因负荷增长太快而被更换）：

（5）
　　式中：
　　n——变压器的经济运行期，年数；
　　β0——变压器的初始负载系数，标幺值；
　　g ——变压器平均最大负荷增长率（预测值）；
　　i ——年贴现率，同上。
　　当 （即认为变压器经济使用期内负荷不变）时，可简化认为 。
　　2.3.2工业商业企业配电变压器的A、B系数计算公式
　　（1）单位空载损耗等效初始费用（A）
　　工业商业企业配电变压器的单位空载损耗等效初始费用或A系数（元/kW）主要与电价有关，其简易计算公式如下：
（6）
　　式中：
——现值系数，计算公式同（3）；
——变压器用户支付的单位容量电费，即两部制电价中按月最大负荷需量收取的基本电费，元/kW。
——变压器用户支付的单位电度电费，元/kWh；
——变压器年带电小时数，通常为8760 h。
　　（2）单位负载损耗等效初始费用（B）
　　工业商业企业配电变压器的单位负载损耗等效初始费用或B系数（元/kW），除与电价有关外，还与变压器所带负荷特征有关。其简易计算公式如下：
（7）
　　式中：
　　PL——变压器经济使用期间的年负荷等效系数。PL2的计算公式同（5）；
　　Ec——变压器用户支付的单位容量电费，或两部制电价中按最大负荷需量收取的月基本电费，元/kW；
　　Ee——变压器用户支付的单位电量电费，元/kWh；
　　τ——年最大负载损耗小时数，h。同前；
　　kt——变压器的温度校正系数，通常取为1。
　　3 结束语
　　为了保证国民经济的可持续发展，在当前能源供应十分紧张的情况下，唯有大力推进节能，而配电变压器的节能又是输配电网节能的重中之重。笔者深信，随着本文中介绍的二项标准的贯彻实施，必将对配变节能带来新的动力。当然，要认真做好配变的节能还涉及到许多方面。对运行部门来说，如何做好变压器的经济运行，在规划设计时如何正确选择变压器的台数和容量等。对制造厂企业来说，要生产节能高效的变压器无疑将加大生产成本，尤其是在当前硅钢片等原材料涨价的情况下，矛盾会更加突出。因此，必须做好产品的优化设计，在生产过程中采用先进的工艺等。但是，由于我国能源资源紧缺的情况近期是难以改变的，即使制造企业的利益会暂时受到影响，但国家从全民利益出发，还是会继续大力推行节能方针，这是别无选择的。

表1油浸式配电变压器能效限定值
额定容量（SN）
/kVA 损耗
/W 短路阻抗（UK）
/%
空载（P0） 负载（PK）（75℃）
30 130 600 4.0
50 170 870
63 200 1040
80 250 1250
100 290 1500
125 340 1800
160 400 2200
200 480 2600
250 560 3050
315 670 3650
400 800 4300
500 960 5150 4.5
630 1200 6200
800 1400 7500
1000 1700 10300
1250 1950 12000
1600 2400 14500
表2干式配电变压器能效限定值
额定容量
/kVA 损耗
/W 短路阻抗（UK）
/%
空载（P0） 负载（PK）
B（100℃） F（120℃） H（145℃）
30 220 710 750 800 4
50 310 990 1060 1140
80 420 1370 1460 1570
100 450 1570 1670 1790
125 530 1840 1960 2100
160 610 2120 2250 2420
200 700 2510 2680 2870
250 810 2750 2920 3140
315 990 3460 3670 3950
400 1100 3970 4220 4530
500 1310 4860 5170 5540
630 1510 5850 6220 6660
630 1460 5940 6310 6770 6
800 1710 6930 7360 7900
1000 1990 8100 8610 9270
1250 2350 9630 10260 10980
1600 2760 11700 12420 13320
2000 3740 14400 15300 16470
2500 4500 17100 18180 19530
　　1.2 配电变压器目标能效限定值
　　配电变压器目标能效限定值是指配电变压器预期未来的损耗值应降低到的某一水平的损耗值。本标准目前规定的目标期限是4年，即4年后损耗应降低到数值。表3及表4分别为油变与干变的目标能效限定值及节能评价值，表3数据为现有油变的S11系列的损耗水平，表4数据为现有干变S10系列的损耗水平。目标能效限定值的规定，是为厂家进一步明确了节能降耗的努力目标。表3油浸式配电变压器目标能效限定值及节能评价值
额定容量
/kVA 损耗/W 短路阻抗（UK）
/%
空载（P0） 负载（PK）（75℃）
30 100 600 4
50 130 870
63 150 1040
80 180 1250
100 200 1500
125 240 1800
160 270 2200
200 330 2600
250 400 3050
315 480 3650
400 570 4300
500 680 5150
630 810 6200 4.5
800 980 7500
1000 1150 10300
1250 1360 12000
1600 1640 14500

表4干式配电变压器目标能效限定值及节能评价值
额定容量
/kVA 损耗/W 短路阻抗（UK）
/%
空载（P0） 负载（PK）
B（100℃） F（120℃） H（145℃）
30 190 670 710 760 4
50 270 940 1000 1070
80 370 1290 1380 1480
100 400 1480 1570 1690
125 470 1740 1850 1980
160 550 2000 2130 2280
200 630 2370 2530 2710
250 720 2590 2760 2960
315 880 3265 3470 3730
400 980 3750 3990 4280
500 1160 4590 4880 5230
630 1350 5530 5880 6290
630 1300 5610 5960 6400 6
800 1520 6550 6960 7460
1000 1770 7650 8130 8760
1250 2090 9100 9690 10370
1600 2450 11050 11730 12580
2000 3320 13600 14450 15560
2500 4000 16150 17170 18450
　1.3配电变压器的节能评价值
　　配电变压器的节能评价值是用来衡量不同厂家产品在现有能效限定值的基础之上所能降低的损耗水平的程度。在一些发达国家，节能评价值比目标能效限定值的损耗水平还要低。在制定我国标准时，考虑到是初次实施，暂时把目标能效限定值与节能评价值取为一致。但今后进一步修订标准时，不排除有可能把节能评价值规定更低。即使在目前，如有的生产厂家能生产出较油变S11系列与干变S10系列损耗值更低的产品，则其节能评价值将处于领先地位，因而在市场竞争中将处于有利的地位。
　　在本标准发布后，各厂家可向国家节能产品认证中心申请节能产品认证，合格后将取得相应的节能标识。
　　2电力行业标准（DL）《配电变压器能效及技术经济评价导则》（2）
　　2.1概况
　　本标准是由国家电网公司动力经济研究中心负责起草，历时4年，于2004年底通过最终审查，目前正在报批中，预计近期将发布实施。
　　本标准等效采用美国全国电气制造商协会2002年颁布的NEMA TP1-2002《配电变压器能效评价指南》（《Guide for Determining Energy Efficiency for Distribution Transformers》）。该指南的目的在于推广高效率配电变压器的使用，并帮助变压器用户从经济效益和技术角度合理地认识和选择高效变压器。在本标准中提供了一种基于技术经济效益的变压器能效评定方法及相关公式，以供用户在确定变压器能效时采用或参考。
　　作为推荐性的电力行业标准，本标准可供配电变压器用户、工程设计单位等在变压器技术方案确定之后进行技术经济分析评价时使用，也可供电力公司进行变压器设备招投标时使用，有助于评标人员进行全面、科学的评标；也有助于国内变压器制造厂家按照国际通用的能效评价标准更好地评判自己产品的技术经济性能，并参与国际市场的竞争；对变压器用户来说，可以形成一个比较简明的量化概念，以使决策者更明确地认识到节能产品的好处。总的来说，本标准十分有利于高效节能变压器的推广和使用。