基于全寿命周期的高耗能变压器改造项目投入测算与效益量化研究

张俊健 ZHANG Jun-jian；陈谦 CHEN Qian；李峥 LI Zheng

（①中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，武汉 430071；②中国电力工程顾问集团有限公司，北京 100120）

0 引言

为实现碳达峰碳中和发展目标，促进新能源规模化消纳，确保电网安全稳定运行，我国构建了清洁低碳、安全可控、灵活高效、智能友好、开放互动的新型电力系统[1，2]。作为电网投资专项的重要组成部分，技改项目对消除电网安全隐患、提高供电质量和电网运行稳定性具有重要意义[3-5]。

高耗能变压器改造项目是电网生产技改项目中的重要部分。当前高耗能变压器改造项目的研究主要集中于项目的工程建设管理、项目后评价、信息化系统设计和投资预测等方面。对高耗能变压器改造项目的投入产出分析较少，未对技改项目的内外部投资效益进行科学的量化，缺乏对技改投资的有效控制。

因此，本文提出了基于全寿命周期的高耗能变压器改造项目投入测算与效益量化分析模型。如图1 所示，进而从动态和静态两个视角评价项目的投入产出比和投资回收期。并选取5 个高耗能变压器改造项目进行实证研究，提出了针对高耗能变压器改造改造项目的决策指导方案。

图1 研究内容

1 高耗能变压器改造项目投入产出评价指标体系的构建

投入选取的评价指标为项目全寿命周期成本，包括初始投资及年运维成本。为突出体现高耗能变压器改造项目产生的实际效益，提出降损收益、降低碳排收益、资产核价收益三个效益指标，具体如表1 所示。

表1 高耗能变压器改造项目投入产出评价指标

2 高耗能变压器改造项目投入测算与效益量化模型

2.1 高耗能变压器改造项目投入计算方法

项目投入包括项目初始投资及全寿命周期运维检修成本。

静态全寿命周期投入计算公式如下：

式中，NCFJ——项目静态全寿命周期投入，包括项目初始投资及年运维检修成本，万元；

NCF0——项目初始投资，万元；

NCFm——项目运维检修成本合计，万元；

NCFm，t——项目第t 年运维检修成本，万元；

t——设备当前运行年限；

I——综合运行维护费率，包含材料费、人工费、其他运营费等，暂取5.57%；

n——设备设计寿命，年。

动态全寿命周期投入计算公式如下：

式中，NCFD——项目动态全寿命周期投入，万元；

i——基准折现率，暂取8%。

2.2 高耗能变压器改造项目效益量化模型

2.2.1 降损收益

高耗能变压器改造主要为性能优化，降低自身能耗产生降损收益，计算公式如下：

式中，Vj——节余电量收益，元；

△Ej——节约电量，kWh；

Cg——平均购电价格，数据来源为财务，元/kWh；

E1——改造前变压器电能损耗，kWh；

E2——改造后变压器电能损耗，kWh。

2.2.2 降低碳排放收益

高耗能变压器改造后，因损耗的减少产生降低碳排放收益。计算公式如下：

式中，VC——降低碳排收益，元；

ACO2——减少输配电损耗引起的降低二氧化碳排放总量，t·CO2；

CC——碳交易平均价格，元/t·CO2；数据来源：全国碳交易市场平均单价；

△Ej——节电量，kWh；数据来源：上式计算而来；

EFdw——区域电网年平均供电排放因子，数据来源：生态环保部网站，单位kg·CO2/kWh。

2.2.3 资产核价收益

资产核价收益是高耗能变压器改造项目投资纳入有效资产后通过提升电价空间增加的收益。高耗能变压器改造项目纳入有效资产后，原资产是否可以重置并参与核价需根据各单位资产管理的实际情况确定。结合上述情况，资产核价收益具体计算方式如下：

式中，EY——电价贡献收益；

OV——资产原值，根据各单位资产管理情况，可取为高耗能变压器改造项目资产原值或高耗能变压器改造项目资产原值与原资产重置价值之和，数据来源：财务资产卡片；单位万元；

V%——残值率，数据来源：财务资产卡片；单位无；

OVe——资产净值，数据来源：财务资产卡片；单位万元；

M%——运行维护费率，数据来源：财务核定；单位无；

Pe%——准许收益率，数据来源：财务核定；单位无。

T1——折旧年限（原资产不可重置时）或折旧延长年限（原资产可重置时），数据来源：财务资产卡片；单位年。

3 算例分析

3.1 项目概述和数据来源

以某供电公司5 个高耗能变压器（均为双绕组变压器）改造项目为例，对技改项目进行投入测算和效益量化分析。

3.2 高耗能变压器改造项目投入产出分析

3.2.1 高耗能变压器改造项目技改投入测算

初始投资整体计入项目投入。在考虑时间价值的前提下，运维检修成本分为静态运检成本和动态运检成本，初始投资与静态运检成本构成项目静态总投入，初始投资与动态运检成本构成动态总投入。

在表2 中，项目1-5 静态总投入为144.41 万元，动态总投入为87.96 万元。

表2 高耗能变压器改造项目整体投入情况

3.2.2 高耗能变压器改造项目效益量化分析

通过降低变压器损耗能降低变压器碳排放，并取得降低碳排放收益，变压器损耗总值由改造前的87162.28kWh/年降低为改造后的21914.40kWh/年，通过高耗能变压器改造，降低碳排放收益总计0.263 万元/年。（表3）

表3 高耗能变压器改造项目整体产出情况

3.2.3 高耗能变压器改造项目投入产出比

在表4 中，高耗能变压器改造项目整体静态投入产出比大于1，即项目全寿命周期内总产出大于总投入，项目经济效益良好，实现盈利。

表4 高耗能变压器改造项目投入产出比情况

4 结论

本文基于高耗能变压器改造项目全寿命周期时间，对高耗能变压器改造项目进行投入产出研究。得出主要结论如下：

①高耗能变压器改造项目投资一方面减少了变压器损坏，有利于助力绿色电网建设和实现“碳达峰、碳中和”目标，另一方面消除了变压器重过载问题和安全隐患，有效提升了电网运行水平，减少电网运行风险。

②降损收益对高耗能变压器改造项目的投入产出情况影响较大。改造前变压器平均负载率越高，高耗能变压器改造降损收益越高，改造效果越明显，投入产出比越高。

③经济效益良好，有效收回投资。高耗能变压器改造项目测算得到的动态投入产出比为1.06，投入产出比大于1，能在运营期内有效收回投资，取得了良好的经济效益。