基于全壽命周期的高耗能變壓器改造項(xiàng)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(tuán)中南電力設(shè)計(jì)院有限公司，武漢 430071；②中國電力工程顧問集團(tuán)有限公司，北京 100120）

0 引言

為實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和發(fā)展目標(biāo)，促進(jìn)新能源規(guī)模化消納，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)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(xiàng)的重要組成部分，技改項(xiàng)目對消除電網(wǎng)安全隱患、提高供電質(zhì)量和電網(wǎng)運(yùn)行穩(wěn)定性具有重要意義[3-5]。

高耗能變壓器改造項(xiàng)目是電網(wǎng)生產(chǎn)技改項(xiàng)目中的重要部分。當(dāng)前高耗能變壓器改造項(xiàng)目的研究主要集中于項(xiàng)目的工程建設(shè)管理、項(xiàng)目后評價(jià)、信息化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和投資預(yù)測等方面。對高耗能變壓器改造項(xiàng)目的投入產(chǎn)出分析較少，未對技改項(xiàng)目的內(nèi)外部投資效益進(jìn)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(xiàng)目投入測算與效益量化分析模型。如圖1 所示，進(jìn)而從動態(tài)和靜態(tài)兩個視角評價(jià)項(xiàng)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(xiàng)目進(jìn)行實(shí)證研究，提出了針對高耗能變壓器改造改造項(xiàng)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(xiàng)目投入產(chǎn)出評價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建

投入選取的評價(jià)指標(biāo)為項(xiàng)目全壽命周期成本，包括初始投資及年運(yùn)維成本。為突出體現(xiàn)高耗能變壓器改造項(xiàng)目產(chǎn)生的實(shí)際效益，提出降損收益、降低碳排收益、資產(chǎn)核價(jià)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(xiàng)目投入產(chǎn)出評價(jià)指標(biāo)

2 高耗能變壓器改造項(xiàng)目投入測算與效益量化模型

2.1 高耗能變壓器改造項(xiàng)目投入計(jì)算方法

項(xiàng)目投入包括項(xiàng)目初始投資及全壽命周期運(yùn)維檢修成本。

靜態(tài)全壽命周期投入計(jì)算公式如下：

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

NCF0——項(xiàng)目初始投資，萬元；

NCFm——項(xiàng)目運(yùn)維檢修成本合計(jì)，萬元；

NCFm，t——項(xiàng)目第t 年運(yùn)維檢修成本，萬元；

t——設(shè)備當(dāng)前運(yùn)行年限；

I——綜合運(yùn)行維護(hù)費(fèi)率，包含材料費(fèi)、人工費(fèi)、其他運(yùn)營費(fèi)等，暫取5.57%；

n——設(shè)備設(shè)計(jì)壽命，年。

動態(tài)全壽命周期投入計(jì)算公式如下：

式中，NCFD——項(xiàng)目動態(tài)全壽命周期投入，萬元；

i——基準(zhǔn)折現(xiàn)率，暫取8%。

2.2 高耗能變壓器改造項(xiàng)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(jì)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(jià)格，數(shù)據(jù)來源為財(cái)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(jì)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(jià)格，元/t·CO2；數(shù)據(jù)來源：全國碳交易市場平均單價(jià)；

△Ej——節(jié)電量，kWh；數(shù)據(jù)來源：上式計(jì)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(jià)收益

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

式中，EY——電價(jià)貢獻(xiàn)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(xiàng)目資產(chǎn)原值或高耗能變壓器改造項(xiàng)目資產(chǎn)原值與原資產(chǎn)重置價(jià)值之和，數(shù)據(jù)來源：財(cái)務(wù)資產(chǎn)卡片；單位萬元；

V%——?dú)堉德剩瑪?shù)據(jù)來源：財(cái)務(wù)資產(chǎn)卡片；單位無；

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

M%——運(yùn)行維護(hù)費(fèi)率，數(shù)據(jù)來源：財(cái)務(wù)核定；單位無；

Pe%——準(zhǔn)許收益率，數(shù)據(jù)來源：財(cái)務(wù)核定；單位無。

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

3 算例分析

3.1 項(xiàng)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(xiàng)目為例，對技改項(xiàng)目進(jìn)行投入測算和效益量化分析。

3.2 高耗能變壓器改造項(xiàng)目投入產(chǎn)出分析

3.2.1 高耗能變壓器改造項(xiàng)目技改投入測算

初始投資整體計(jì)入項(xiàng)目投入。在考慮時(shí)間價(jià)值的前提下，運(yùn)維檢修成本分為靜態(tài)運(yùn)檢成本和動態(tài)運(yùn)檢成本，初始投資與靜態(tài)運(yùn)檢成本構(gòu)成項(xiàng)目靜態(tài)總投入，初始投資與動態(tài)運(yùn)檢成本構(gòu)成動態(tài)總投入。

在表2 中，項(xiàng)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(xiàng)目整體投入情況

3.2.2 高耗能變壓器改造項(xiàng)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(jì)0.263 萬元/年。（表3）

表3 高耗能變壓器改造項(xiàng)目整體產(chǎn)出情況

3.2.3 高耗能變壓器改造項(xiàng)目投入產(chǎn)出比

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

表4 高耗能變壓器改造項(xiàng)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(xiàng)目全壽命周期時(shí)間，對高耗能變壓器改造項(xiàng)目進(jìn)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(xiàng)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(shí)現(xiàn)“碳達(dá)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(yùn)行水平，減少電網(wǎng)運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)。

②降損收益對高耗能變壓器改造項(xiàng)目的投入產(chǎn)出情況影響較大。改造前變壓器平均負(fù)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(jì)效益良好，有效收回投資。高耗能變壓器改造項(xiàng)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(yùn)營期內(nèi)有效收回投資，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。