智能變電站與常規變電站技術與經濟對比分析

近年來，能源安全和全球氣候變化問題對人類社會經濟發展提出了嚴峻挑戰，發展新能源和建設智能電網已成為各國解決上述問題的首選方案。而智能變電站是智能電網的關鍵，是建設堅強智能電網的核心平臺之一。隨著我國在智能變電站核心技術研發、關鍵設備研制等領域取得了重大突破，智能變電站的大規模建設正在加速進行。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行技術經濟對比分析，為合理布局智能變電站建設和建設時序提供決策支撐，以期為實現智能變電站的最佳投資效益、推動智能電網的發展提供參考。

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、一次設備在線監測裝置、過程層網絡交換機以及相關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方案變化情況

智能變電站與常規變電站相比，其技術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關組合安裝的方式。互感器配置方面，較常規變電站增加了合并單元。

(3)一次設備在線監測。智能變電站按設計規范中對監測內容的要求配置了在線監測系統，站內配置了獨立的狀態監測后臺系統，狀態監測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，分階段實施。現階段大多實現了順序控制、智能告警和故障信息綜合分析決策功能。備自投功能、小電流選線功能等由站內一體化平臺實現，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，星型網絡結構。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變電站保護采用網絡跳閘方式。變電站自動化系統方面，較常規變電站增加了過程層交換機。

(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，問隔層、過程層設備仍采用IRIG-B對時方式。

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

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行全壽命周期費用分析，750 kV延安智能變電站2009年4月開工建設，2011年2月投產。

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變電站主接線采用一個半斷路器接線，本期出線2回，遠景出線8回;330 kV變電站主接線采用一個半斷路器接線，本期出線4回，遠景出線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101.9萬元/年。其中智能變電站通過在線狀態監測技術降低一次設備故障率，減少設備維修次數和時間，可降低變電站維修成本4.l萬元/年，通過高級功能應用，減少值班人員6人，可降低值守成本90.2萬元/年，采用LED綠色照明以及智能通風系統，站用電量可減少15.8%，可降低站用電成本7.6萬元/年。

750 kV延安智能變電站工程靜態總投資為57004萬元，因智能化較常規變電站投資增加2081萬元。以變電站使用壽命25年計算，以2010年價格為基價，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2547.5萬元，由于智能變電站較常規變電站初期投資增加208l萬元，因此，智能變電站全壽命周期費用折合現值減少466.5萬元，變電站因智能化節約的費用大于因智能化增加的投資，而且隨著智能化技術的成熟，智能化設備價格

將越來越低，智能變電站在經濟性上具有一定競爭力。

4. 智能變電站造價變化趨勢分析

隨著智能化技術的進步、科研成果的成熟應用、設計的不斷優化、智能設備的不斷完善并大規模的生產應用以及智能設備集中采購帶來的規模效應，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化將有效降低工程投資

隨著變電站智能化技術的進步、科研成果的成熟應用、設計方案的不斷優化，預計2013年智能化變電站的投資將比目前下降4%左右。

隨著變電站關鍵技術的日趨成熟和核心設備的研發應用，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。

隨著網絡通信技術及IEC 61588對時技術等的不斷發展及推廣采用，變電站通信平臺將實現網絡化，大量減少控制電纜和光纜用量，從而減少甚至取消電纜溝，二次電纜長度平均減少8~ 40 km，減少比例為原來的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和集中招標將有效降低工程投資

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

隨著智能設備市場的進一步擴大，智能設備的采購也可納入國家電網公司集中招標系統。由于采購規模較大，勢必使得設備供應商給出最優惠的價格，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、主變在線監測裝置、斷路器在線監測裝置等設備價格較目前有較大幅度的下降。

隨著變電站智能化技術的日趨成熟，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，實現了設備狀態可視化，通過智能告警、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間，主要設備的使用周期得以延長，同時占地面積有一定減少，技術優勢明顯。今后隨著智能化技術的進步、智能設備的大規模生產應用以及智能設備集中采購帶來的規模效應，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，具有較好的經濟性和推廣前景。

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