变压器设备选型对新能源项目运行成本的影响研究

变压器设备选型对新能源项目运行成本的影响研究

马芳兰

昌吉国投鑫能源开发有限公司 新疆昌吉市 831100

摘要：本文探讨了变压器设备选型对新能源项目运行成本的影响。以变压器SZ20-240000/220型号为例，根据国家标准GB 20052-2020，对能效二级要求进行了计算和比较。通过考虑空载损耗、负载损耗以及实际运行工况，提出了适用于光伏项目的变压器设备选型方案。根据成本和运行效益的综合考量，提出采用空载损耗按一级能效、负载损耗按三级能效的建议。

关键词：变压器设备选型、新能源项目、能效、运行成本、光伏项目、成本回收期

引言

在光伏项目的建设和运营中，变压器设备作为电力传输和分配的关键环节，其选型对项目的运行成本和效率具有重要影响。本文以光伏新能源项目为案例，以SZ20-240000/220型号为基准，结合国家标准GB 20052-2020的能效二级要求，对变压器设备选型进行了深入分析和比较。在考虑实际运行工况的基础上，提出了针对光伏项目的最佳选型方案，并对其成本和运行效益进行了评估和预测。通过本文的研究，旨在为新能源项目的变压器设备选型提供科学、合理的参考，以实现项目的经济效益最大化、运行成本最优化，进而推动清洁能源产业的健康发展。

1 变压器设备选型对新能源项目运行成本的重要性

新能源项目如风电、太阳能等在全球范围内得到了迅速发展，并被视为应对气候变化和能源安全挑战的重要手段。在这些项目的建设和运营过程中，变压器设备作为电力传输和分配的核心组成部分，其选型对项目的运行成本有着直接而重要的影响。

1.1 能效影响

首先，变压器设备的能效水平直接影响着项目的能源利用效率。高效的变压器设备能够减少能源损耗，降低项目的能耗成本，从而在长期运营中节约大量的能源支出。因此，通过选择能效较高的变压器设备，可以有效降低项目的运行成本。能效主要包括空载损耗和负载损耗两个方面，对于新能源项目的经济性和可持续性都具有重要影响。

1.1.1 空载损耗

空载损耗是指在变压器无负载或轻负载运行时产生的损耗。高空载损耗意味着在无负载或轻负载时，变压器消耗的能量较多，导致能源的浪费。选择空载损耗较低的变压器设备可以有效降低项目的能耗成本，提高能源利用效率。

1.1.2 负载损耗

负载损耗是指在变压器负载运行时产生的损耗。负载损耗的高低直接影响着项目的运行效率和成本。高负载损耗会导致项目消耗更多的电能，并增加电网运行的成本。因此，选择负载损耗较低的变压器设备可以降低项目的电能损耗，提高运行效率。

1.2 稳定性与可靠性

稳定性和可靠性是评估变压器设备在新能源项目中运行表现的重要指标。在项目长期运行中，稳定可靠的变压器设备能够保障电力系统的正常运行，降低维护和修复成本，从而提高项目的经济效益和可持续性。稳定性和可靠性受多种因素影响，包括变压器设备的设计和制造质量、环境条件、运行管理和维护等。合适的变压器选型和科学的运维管理能够提高设备的稳定性和可靠性，降低设备故障率，延长设备寿命。

1.2.1 稳定性

稳定性是指变压器设备在电网运行中保持正常工作状态的能力。在面对电力系统的各种突发情况时，如电压波动、负载变化等，稳定性强的变压器能够有效稳定电网运行，防止系统因不稳定电压而引发的故障和损失。

1.2.2 可靠性

可靠性是指变压器设备在长期运行中保持良好性能并且不易出现故障的能力。可靠性强的变压器设备能够降低因设备故障而造成的停机损失，保障电力系统的连续供电，提高项目的运行效率和可靠性。

1.3 维护与管理成本

在新能源项目中，变压器设备的维护与管理成本是影响项目长期运行的重要因素之一。有效的维护和管理能够确保设备的稳定运行，降低故障率，延长设备寿命，从而降低项目的运行成本并提高运行效率。维护与管理成本受多种因素影响，包括设备的设计和制造质量、环境条件、运行管理水平等。合适的设备选型、科学的维护计划和有效的管理系统能够降低维护与管理成本，提高项目的运行效率。

1.3.1 维护成本

维护成本包括定期检查、保养和维修等费用。定期检查能够及时发现设备的潜在问题，保养和维修能够确保设备处于良好的工作状态，减少设备故障率，提高设备的可靠性和稳定性。

1.3.2 管理成本

管理成本包括人力资源、设备监控系统、维护计划等方面的费用。有效的管理能够提高维护工作的组织性和系统性，降低维护成本，并提高设备的运行效率和可靠性。

2 变压器设备选型影响因素

变压器设备的选型直接影响着新能源项目的运行效率、成本以及电力系统的稳定性。变压器设备选型受多种因素影响，需要综合考虑项目的实际情况、技术要求、经济性和环境因素等因素，以选择最合适的设备，实现项目的顺利运行和长期稳定发展。在进行变压器设备选型时，需要考虑以下几个关键因素：

2.1 项目规模与负载需求

项目规模和负载需求决定了所需的变压器容量和类型。大型项目需要更高容量的设备以满足电力需求，而负载需求则影响着设备的运行稳定性和效率。

2.2 环境条件

环境条件包括气候、海拔、湿度等因素，会影响变压器设备的性能和寿命。例如，高海拔地区可能需要额外考虑温度和气压对设备的影响，选择适用于特定环境的设备更为重要。

2.3 技术标准与认证

选用符合国际标准和认证的变压器设备能够提高设备的性能、可靠性和安全性。各国或地区可能有不同的技术标准和认证要求，应根据项目所在地的标准选择合适的设备。

2.4 能效要求

能效水平直接影响着设备的能源利用效率和运行成本。应根据项目需求和当地法规要求选择能效较高的设备，以降低能耗成本并提高项目的经济效益。

2.5 技术特性与功能需求

不同类型的变压器设备具有不同的技术特性和功能，如冷却方式、保护功能等。应根据项目的具体要求和运行环境选择适用的技术特性和功能。

2.6 经济性和成本考量

最终选型需综合考虑设备的初投资成本、运行成本以及全寿命周期成本。在保证设备性能和质量的前提下，选择经济合理的设备，以实现项目的经济效益最大化。

2.7 技术发展趋势

考虑到技术的不断进步和更新换代，应关注变压器设备领域的最新技术发展趋势，选择具有较高性能和先进技术的设备，以保持项目的竞争力和可持续性。

3 变压器设备选型对新能源项目运行成本影响的实证分析

3.1 招标文件要求的变压器型号为SZ20-240000/220 Uk%=18%，能效二级，按国标GB 20052-2020标准。

空载损耗=91kW，负载损耗=504kW

3.2变压器全年运行成本主要是空载损耗和负载损耗对应的电量成本，计算公式如下：

Cp=0.5×[(8760×P0+5519×Pk)+0.05× (8760×I0×Sn+5519×Uk×Sn)]

其中：Po为空载损耗；Pk为负载损耗；Io为空载电流（%）；Uk为短路阻抗（%）；Sn为额定容量（kVA）; 8760为全年空载运行小时；5519为全年负载运行小时；0.05为无功当量；0.5为电费（元/kWh）；

备注：本计算按电网空负载小时数计。

3.3按光伏项目实际运行工况，带负载时间约10h，按极限条件，一年负载运行时间10*365=3650h

Cp=0.5×[(8760×P0+3650×Pk)+0.05× (8760×I0×Sn+3650×Uk×Sn)]

以SZ-240000/220为例，各级能效对应的年运行成本如下表所示：

3.4结论

3.4.1 按照运行成本最低的原则，该项目招标时变压器按照P0按一级能效，Pk按三级能效，即：空载损耗按77kW，负载损耗按532kW进行招标；

3.4.2 按照选用的变压器设备型号，设备一次性投资增加25万/台套，运行5年即可收回增加的费用，按照新能源项目25年运行寿命计算，剩余20年运行期间都可维持最低运行成本。  

结束语

变压器设备选型对新能源项目的运行成本具有重要影响，正确选择合适的设备可以降低项目的运营成本，提高项目的经济效益和可持续发展能力。因此，在项目规划和实施过程中应重视变压器设备选型的科学性和合理性，以确保项目的顺利运行和长期稳定发展。

参考文献

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[2] 邓爱民,吴鸿.风电场接地兼站用变压器选型及运行维护[J].大众用电,2023,38(04):42-44.

[3] 李忠富,闫亚刚,孙鹏等.基于LCC理论的电力设备成本管理研究[J].中国设备工程,2020(16):50-52.

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