CWIEME專家委員會

　　2021年9月22日，第七十五屆聯(lián)合國大會一般性辯論上宣布：“中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和?！边@是中國基于推動構(gòu)建人類命運共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)和實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的內(nèi)在要求作出的重大戰(zhàn)略決策。

　　根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計，2020年我國能源消費產(chǎn)生的二氧化碳排放占總排放量的88%左右，其中電力行業(yè)占能源行業(yè)二氧化碳排放總量的42.5%左右，電力行業(yè)的碳達(dá)峰、碳中和進(jìn)度將直接影響“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)的進(jìn)程，而能否實現(xiàn)電力清潔低碳發(fā)展關(guān)鍵在于“節(jié)能減排”這一政策能否有效執(zhí)行。

　　統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，電網(wǎng)中變壓器損耗約占輸配電電力損耗的40%，年電能損耗約2500億千瓦時，具有較大節(jié)能潛力。2020年12月，為加快高效節(jié)能變壓器推廣應(yīng)用，提升能源資源利用效率，推動綠色低碳和高質(zhì)量發(fā)展，工業(yè)和信息化部、市場監(jiān)管總局、國家能源局聯(lián)合制定了《變壓器能效提升計劃(2021-2023年)》，明確到2023年，高效節(jié)能變壓器[符合新修訂《電力變壓器能效限定值及能效等級》(GB 20052-2020)中1級、2級能效標(biāo)準(zhǔn)的電力變壓器]在網(wǎng)運行比例提高10%，當(dāng)年新增高效節(jié)能變壓器占比達(dá)到75%以上。為響應(yīng)國家變壓器能效提升計劃的要求，變壓器行業(yè)相關(guān)原材料供應(yīng)商、制造企業(yè)、電網(wǎng)企業(yè)等迅速行動，各類節(jié)能降損的措施不斷推出，變壓器節(jié)能降損降耗勢在必行。目前國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)在招標(biāo)過程中均要求變壓器達(dá)到國標(biāo)規(guī)定的2級能效要求，對變壓器的設(shè)計、生產(chǎn)制造等提出了更高的要求。

　　1、新材料、新工藝、新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用

　　變壓器的節(jié)能降損應(yīng)考慮變壓器全產(chǎn)業(yè)鏈的低碳化和綠色化，避免單一追求損耗指標(biāo)的降低而增加大量的材料和能源的浪費。確保在成本可控的前提下，通過新材料的研發(fā)和應(yīng)用、升級制造工藝水平等技術(shù)手段，提升變壓器效能。通過采用高導(dǎo)磁硅鋼片和非晶合金帶材、鐵心結(jié)構(gòu)改進(jìn)、提升疊片工藝及水平等措施降低變壓器空載損耗水平。通過采用低損耗繞組導(dǎo)線、縮小主縱絕緣尺寸、優(yōu)化絕緣結(jié)構(gòu)以及優(yōu)化屏蔽措施等措施降低負(fù)載損耗水平。通過創(chuàng)新變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計，如鐵芯結(jié)構(gòu)、屏蔽設(shè)置、繞組結(jié)構(gòu)等，實現(xiàn)變壓器的低損耗和緊湊化。通過改進(jìn)制造工藝水平，提升材料利用率，實現(xiàn)減少成本投入、降低碳排放水平的目的。

　　新材料、新工藝的應(yīng)用不可避免的會導(dǎo)致變壓器成本的提升，同時基于降損的目標(biāo)低損耗變壓器結(jié)構(gòu)相對緊湊，如何保證變壓器在符合新能效標(biāo)準(zhǔn)的前提下，確保其設(shè)計裕度和運行可靠性是一項極為重要的工作。作為變壓器使用單位，通過設(shè)備生產(chǎn)前對變壓器關(guān)鍵指標(biāo)開展系統(tǒng)的設(shè)計校核將是一項非常必要的工作，需要變壓器制造商和使用單位通力配合。

　　2、低效老舊變壓器節(jié)能技術(shù)改造及退役處置策略

　　鑒于電力變壓器的重資產(chǎn)屬性，在短時間內(nèi)對存量的低效老舊設(shè)備的退役和更新是不現(xiàn)實也不經(jīng)濟(jì)的。因此，隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，可以通過對低效老舊變壓器的效能進(jìn)行準(zhǔn)確評估，制定經(jīng)濟(jì)可行的能效升級改造方案，從而達(dá)到以少量的資本投入實現(xiàn)老舊變壓器的節(jié)能降損的目的。

　　目前，國內(nèi)變壓器普遍在運行20年左右即報廢退役，遠(yuǎn)低于國際一流電力企業(yè)的變壓器壽命水平，造成變壓器投資效益低，造成巨大的浪費和損失。隨著大規(guī)模變壓器運行年限的增長，在十四五期間變壓器的報廢量大幅增加，變壓器運行年限將大規(guī)模接近退運標(biāo)準(zhǔn)。對老舊變壓器開展循環(huán)再利用、備用、修后再利用等變壓器延壽策略研究。完善設(shè)備退役使用價值鑒定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和流程。建立退役設(shè)備修復(fù)和再利用機(jī)制，提升變壓器利用率，降低退役變壓器凈值率。

　　3、變壓器經(jīng)濟(jì)運行策略及技術(shù)經(jīng)濟(jì)性評價

　　盡管目前變壓器效率能達(dá)96%~99.7%，但由于其使用量大，應(yīng)用范圍廣，加上目前我國仍有相當(dāng)數(shù)量的高耗能變壓器在應(yīng)用，積極探索變壓器經(jīng)濟(jì)運行方式，充分挖掘存量設(shè)備的節(jié)能潛力，使其在綜合功率損耗最低的經(jīng)濟(jì)運行區(qū)間運行，通過計算形成差異化的優(yōu)化運行策略，可有效減小電力變壓器的能耗水平，實現(xiàn)變壓器降損與節(jié)能經(jīng)濟(jì)運行效果，提高電網(wǎng)的能源利用效益最大化。

　　基于電力變壓器特點和資產(chǎn)屬性，整體上可以從增量設(shè)備和存量設(shè)備兩方面入手推出相應(yīng)舉措實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)。一方面，通過新材料、新技術(shù)和新產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，確保增量設(shè)備的高效能化。另一方面，通過優(yōu)化設(shè)備資產(chǎn)管理和設(shè)備運行管理，充分挖掘存量設(shè)備的節(jié)能潛力?？傮w上，電力變壓器的節(jié)能降損技術(shù)的發(fā)展前景巨大，能夠有效承擔(dān)起實現(xiàn)國家“雙碳”戰(zhàn)略的主力軍角色。

CWIEME專家委員會

　　工學(xué)博士，南方電網(wǎng)科學(xué)研究院研究員，主要從事?lián)Q流變壓器設(shè)備品控及工程技術(shù)研究，換流變壓器運行技術(shù)支撐及絕緣老化技術(shù)研究。主要負(fù)責(zé)滇西北直流、云貴互聯(lián)通道、烏東德多端直流等多項重點直流工程換流變壓器設(shè)備規(guī)范書編制、設(shè)備監(jiān)造及現(xiàn)場調(diào)試工作。