智能變電站與常規變電站技術(shù)與經(jīng)濟對比分析

近年來(lái)，能源安全和全球氣候變化問(wèn)題對人類(lèi)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展提出了嚴峻挑戰，發(fā)展新能源和建設智能電網(wǎng)已成為各國解決上述問(wèn)題的首選方案。而智能變電站是智能電網(wǎng)的關(guān)鍵，是建設堅強智能電網(wǎng)的核心平臺之一。隨著(zhù)我國在智能變電站核心技術(shù)研發(fā)、關(guān)鍵設備研制等領(lǐng)域取得了重大突破，智能變電站的大規模建設正在加速進(jìn)行。本文將按照全壽命周期費用分析法，對智能變電站與常規變電站進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟對比分析，為合理布局智能變電站建設和建設時(shí)序提供決策支撐，以期為實(shí)現智能變電站的最佳投資效益、推動(dòng)智能電網(wǎng)的發(fā)展提供參考。

1. 智能變電站與常規變電站相比其投資變化情況

根據目前已建成的750 kV延安變、220 kV西涇變等8座智能變電站工程數據統計，與同等規模和同等建設水平的常規變電站相比，智能變電站投資增加5.9%~10.1%，其中：建筑工程費較常規變電站減少l.2%~6.2%，安裝工程費較常規變電站減少2.3%~8.8%，設備購置費較常規變電站增加9.0%~18.9%，其他費用較常規變電站增加0.7%~14.2%。

與常規變電站相比，智能變電站增加了電子式互感器、一次設備在線(xiàn)監測裝置、過(guò)程層網(wǎng)絡(luò )交換機以及相關(guān)一體化平臺高級應用軟什等，減少了保護及故障信息子站，此外，小電流選檢接地裝置、備自投裝置等及采用光纖進(jìn)行信號傳輸后控制電纜和電纜溝等工程量相應減少，其中二次電纜長(cháng)度平均每站比常規變電站減少約30 km.減少比例為60%~ 80%。

2. 智能變電站與常規變電站相比主要技術(shù)方案變化情況

智能變電站與常規變電站相比，其技術(shù)方案主要有以下幾方面變化。

(1)一次設備。智能變電站基本采用常規一次設備附加二次設備廠(chǎng)家的智能終端的模式，較常規變電站增加了智能終端裝置。

(2)互感器配置。智能變電站采用電子式互感器、取消主變壓器本體高、中壓側套管電流互感器。其中，羅氏線(xiàn)圈和純光纖電子互感器的比例基本上各占一半，電子式電壓互感器多數采用電容分壓型，部分AIS變電站電子式互感器采用與斷路器或隔離開(kāi)關(guān)組合安裝的方式?；ジ衅髋渲梅矫?，較常規變電站增加了合并單元。

(3)一次設備在線(xiàn)監測。智能變電站按設計規范中對監測內容的要求配置了在線(xiàn)監測系統，站內配置了獨立的狀態(tài)監測后臺系統，狀態(tài)監測IED按監測內容配置。

(4)高級應用功能由監控系統一體化后臺統一考慮，分階段實(shí)施?，F階段大多實(shí)現了順序控制、智能告警和故障信息綜合分析決策功能。備自投功能、小電流選線(xiàn)功能等由站內一體化平臺實(shí)現，部分變電站保護及故障信息管理子站、低頻電壓減載功能由站內一體化平臺實(shí)現，不再設置獨立的裝置。

(5)站內采用交流、直流、通信電源一體化設計。

(6)變電站二次系統設備，統一組網(wǎng)，星型網(wǎng)絡(luò )結構。220 kV及多數110 kV變電站保護采用直采直跳方式，光纜用量相對較大。少數110 kV變電站保護采用網(wǎng)絡(luò )跳閘方式。變電站自動(dòng)化系統方面，較常規變電站增加了過(guò)程層交換機。

(7) 220 kV及以上均采用獨立的保護、測控裝置。

(8)IEC 61588對時(shí)方式目前還未在220 kV及以上高電壓等級變電站廣泛采用，問(wèn)隔層、過(guò)程層設備仍采用IRIG-B對時(shí)方式。

(9) 智能輔助控制系統在一定程度上實(shí)現了視頻、安防、環(huán)境監測等子系統的互通和聯(lián)動(dòng)，提高了變電站自動(dòng)化程度。

3. 智能變電站全壽命周期費用分析

以750 kV延安智能變電站為例進(jìn)行全壽命周期費用分析，750 kV延安智能變電站2009年4月開(kāi)工建設，2011年2月投產(chǎn)。

750 kV延安智能變電站本期規模為l×2 100MVA主變壓器，遠期規模為2×2 100 MVA主變壓器;750 kV變電站主接線(xiàn)采用一個(gè)半斷路器接線(xiàn)，本期出線(xiàn)2回，遠景出線(xiàn)8回;330 kV變電站主接線(xiàn)采用一個(gè)半斷路器接線(xiàn)，本期出線(xiàn)4回，遠景出線(xiàn)12回。

將750 kV延安智能變電站建成后的運行檢修數據與常規750 kV變電站的運行檢修數據進(jìn)行對比，預計750 kV延安智能變電站運行檢修等綜合費用較常規變電站可減少101.9萬(wàn)元/年。其中智能變電站通過(guò)在線(xiàn)狀態(tài)監測技術(shù)降低一次設備故障率，減少設備維修次數和時(shí)間，可降低變電站維修成本4.l萬(wàn)元/年，通過(guò)高級功能應用，減少值班人員6人，可降低值守成本90.2萬(wàn)元/年，采用LED綠色照明以及智能通風(fēng)系統，站用電量可減少15.8%，可降低站用電成本7.6萬(wàn)元/年。

750 kV延安智能變電站工程靜態(tài)總投資為57004萬(wàn)元，因智能化較常規變電站投資增加2081萬(wàn)元。以變電站使用壽命25年計算，以2010年價(jià)格為基價(jià)，可算出750 kV延安智能變電站全壽命周期內節約的費用現值為2547.5萬(wàn)元，由于智能變電站較常規變電站初期投資增加208l萬(wàn)元，因此，智能變電站全壽命周期費用折合現值減少466.5萬(wàn)元，變電站因智能化節約的費用大于因智能化增加的投資，而且隨著(zhù)智能化技術(shù)的成熟，智能化設備價(jià)格

將越來(lái)越低，智能變電站在經(jīng)濟性上具有一定競爭力。

4. 智能變電站造價(jià)變化趨勢分析

隨著(zhù)智能化技術(shù)的進(jìn)步、科研成果的成熟應用、設計的不斷優(yōu)化、智能設備的不斷完善并大規模的生產(chǎn)應用以及智能設備集中采購帶來(lái)的規模效應，智能化變電站的投資將有所下降，預計智能化技術(shù)全面推廣應用后，智能化變電站的投資將和常規變電站的投資基本持平。

4.1智能變電站方案的不斷優(yōu)化將有效降低工程投資

隨著(zhù)變電站智能化技術(shù)的進(jìn)步、科研成果的成熟應用、設計方案的不斷優(yōu)化，預計2013年智能化變電站的投資將比目前下降4%左右。

隨著(zhù)變電站關(guān)鍵技術(shù)的日趨成熟和核心設備的研發(fā)應用，變電站測量、控制、監測、保護等功能將充分集成，變電站二次設備數量會(huì )逐漸減少，預計二次設備屏柜可減少50%~ 70%，相應的減少二次設備間占地面積60~ 100m2。

隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )通信技術(shù)及IEC 61588對時(shí)技術(shù)等的不斷發(fā)展及推廣采用，變電站通信平臺將實(shí)現網(wǎng)絡(luò )化，大量減少控制電纜和光纜用量，從而減少甚至取消電纜溝，二次電纜長(cháng)度平均減少8~ 40 km，減少比例為原來(lái)的80%/~ 90%。根據變電站配電裝置型式的不同，電纜溝減少80%/~ 100%。

4.2智能設備的大規模生產(chǎn)和集中招標將有效降低工程投資

隨著(zhù)智能變電站用的智能設備的制造技術(shù)、制造工藝不斷成熟和廣泛應用，智能設備將實(shí)現大規模量產(chǎn)，智能設備生產(chǎn)將從投入期進(jìn)入成熟期，產(chǎn)品的數量也隨之增加，前期設備研發(fā)費用將被大量設備分攤，使設備單價(jià)大幅下降。以500 kV GIS設備為例，如圖l所示，2005-2010年，因為500 kV GIS設備從投入期進(jìn)入了成熟期，設備價(jià)格下降了36%。

隨著(zhù)智能設備市場(chǎng)的進(jìn)一步擴大，智能設備的采購也可納入國家電網(wǎng)公司集中招標系統。由于采購規模較大，勢必使得設備供應商給出最優(yōu)惠的價(jià)格，這將使得電子式電流電壓互感器、電子式電流互感器、電子式電壓互感器、主變在線(xiàn)監測裝置、斷路器在線(xiàn)監測裝置等設備價(jià)格較目前有較大幅度的下降。

隨著(zhù)變電站智能化技術(shù)的日趨成熟，施工、調試工作難度也將大幅度降低，工程投資將有一定幅度的下降。

智能變電站與常規變電站相比，實(shí)現了設備狀態(tài)可視化，通過(guò)智能告警、智能防誤等智能化高級應用，減少了檢修停電和故障停電時(shí)間，主要設備的使用周期得以延長(cháng)，同時(shí)占地面積有一定減少，技術(shù)優(yōu)勢明顯。今后隨著(zhù)智能化技術(shù)的進(jìn)步、智能設備的大規模生產(chǎn)應用以及智能設備集中采購帶來(lái)的規模效應，智能變電站的投資將不斷下降，智能變電站的投資將和常規變電站的投資基本持平，具有較好的經(jīng)濟性和推廣前景。

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