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从绿色电力系统发展趋势,看变压器新需求增长点

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【摘要】:
绿色电力与传统电力相比具有明显特征。而绿色变压器具有的安全可靠、节能低耗、绿色环保属性匹配与于绿色电力。我国最新的社会、工业、电气化发展趋势对绿色电力、绿色变压器都提出了巨大的新需求,构成了绿色变压器新发展机遇。

绿色电力新趋势

       中国工程院院士潘垣在其《加快绿色电力建设 促进能源产业革命》一文中指出:“何谓绿色电力系统?与传统电力系统恰恰相反,绿色电力系统将大大弱化机电特性、强化电磁特性,绿色电力系统将由绿色化电源、绿色化电网、大容量储能、高比例电气化负荷共同构成,同时呈现出智能化的新特征。”

      绿色化电源囊括了风电、光伏、光热发电等主力电源,以及绿色化火电、水电、核电等电源;绿色化电网由变压器、变流器、输配电线路、非六氟化硫绝缘型开关/电器组成,呈现出调控能力弱的趋势;大容量储能指分布式抽水蓄能群;高比例电气化和随机性是负荷的两大特点;智能化意味着电力装备、AI芯片和物联网络都将得到广泛应用。

      潘垣院士在其文章中指明了绿色电力系统的四大特征:

      1. 绿色化电源和绿色化电网;

      2. 大容量储能;

      3. 高比例电气化负荷;

      4. 智能化。

绿色电力两个典型应用场景

      场景一:综合智慧零碳电厂

      2022年12月29日,国家电投首个接受电网调度的综合智慧零碳电厂在江苏苏州投入试运行。该项目创新地聚合了各类资源共49个站点,其中储能包括2个户用储能、3个商业楼宇储能以及1个分布式储能,此外还有31个分布式光伏、2个产业园,以及充电桩等资源,合计聚合电力负荷容量将超过2.1GW,顶峰能力约1.1GW,调峰资源约1.3GW。而且在市场应用方面,该智慧零碳电厂项目可通过虚拟电厂技术、调用资源参与电力需求响应和电力辅助服务,未来将探索参与电力现货市场、辅助服务市场、绿电等交易模式,实现商业化运营。

      综合智慧零碳电厂是典型的绿色电力应用新场景,它是各类资源的汇集和融合,当然每一个独立的新能源电源和用户,如风电、光伏、光热发电等主力电源,以及绿色化火电、水电、核电等电源还包括用户端的整合如智慧零碳电厂等都构成了绿色电力新的需求点。

      场景二:新能源配电台区

      台区一般是指电力系统中每台变压器的供电范围,属于配电网环节,主要功能是将输电网中电能,通过配电设施按电压等级逐级分配给各类用户。而随着全国整县分布式光伏项目开发,分布式新能源发电正在实现更大规模的推广应用,但配网台区容量受限、会阻碍新能源的进一步发展,另一方面新能源大批量接入增大了电源的波动性,区域供电质量受到严峻考验。而从用户端来说,电动汽车的逐渐普及应用,也增大了用电负荷侧的随机性,而充电设施建设需求大增、配网台区可能出现重过载,影响电网运行稳定性。源网荷之间电力的平衡调节,也正是新型电力系统建设难点。

      此外,作为电网末端,传统配电网台区往往设备老旧,配网的增容改造、将用电负荷拆分又将面临大额投资。而储能设施,可以有效调节和平衡新能源发电量与用电负荷,成为保障电力系统稳定运行的有效手段之一。台区储能,可以解决台区电能质量问题,提升台区供电能力和供电可靠性,同时还能根据电网运行计划参与电力需求响应,起到削峰填谷的作用。

绿色电力对变压器的新需求

      绿色电力系统本身就需要配套设备应该是绿色的、环保的、低碳的。绿色变压器中的立体卷铁心变压器、立体卷铁心非晶变压器、敞开式干式变压器,大量节材、节能、便于回收具有突出的低碳属性,立体卷铁心由于结构和工艺的改良,铁心重量可比叠铁心减少约25%;绿色变压器中的植物油变压器彻底解决了矿物油变压器可能对环境造成的损害,天然酯绝缘油全生命周期的碳排放量仅为传统矿物油的1.5%左右;绿色变压器中的硅橡胶变压器在生产只消耗传统变压器用电的15%,其在变压器生命周期后,变压器里面的材料可以全部回收,具有典型的循环经济属性。绿色变压器是绿色电力系统的不二选择。

      综合智慧零碳电厂是绿色电力的典型应用场景。既然是零碳电厂,因此配套的变压器必然应该是绿色变压器。较少零碳电厂的固废垃圾,也是零碳电厂的特点之一。另外零碳电厂对变压器的要求还有高节能性、高可靠性。上面提到的几款绿色变压器都具有高节能和高可靠性属性。

      新能源配电台区,这是新能源发电发展起来对配电网的新需求。即配电网能接入大量新能源、包括新能源汽车充电、储能等。这就要求新能源配电台区的变压器不仅本身是绿色的而且必须具有高可靠性、具有能够承受高过载的特性、还必须具有高节能属性。上述几种绿色变压器都具有强抗短路能力特点,比传统变压器更能匹配新能源台区。

      在我国的新基建中,许多快速发展行业也都对绿色电力提出新的需求,同时也对绿色变压器提出新的需求。下表是典型行业对绿色变压器的需求。

      通过上表可以看出,安全可靠、节能低耗、绿色环保、小型化、低噪音、耐负荷冲击能力强等都是现代用户的新需求,而不同种类的绿色变压器恰恰回应了用户的绿色需求。

      综上所述,绿色电力与传统电力相比具有明显特征。而绿色变压器具有的安全可靠、节能低耗、绿色环保属性匹配于绿色电力。我国最新的社会、工业发展趋势对绿色电力、绿色变压器都提出了巨大的新需求,构成了绿色变压器的新的发展机遇。

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