智拓精文SH15非晶合金变压器研制可行性研究报告.docx

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智拓精文SH15非晶合金变压器研制可行性研究报告

SH15非晶合金变压器研制可行性研究报告

一、立项的目的和意义

党中央、国务院提出加快建设节约型社会，是从实现全面小康社会和中华民族伟大复兴的战略高度出发作出的重大部署。

能源是支撑经济发展的重要基础。

保障能源可靠供应是世界各国共同关注的战略问题。

我国能源资源相对紧缺，人均拥有量仅为世界平均水平的40％，而且较普遍地存在利用效率不高、严重浪费的现象。

而我国输配电损耗占电力产量的比重高达7％，这种状况使我国电力利用率降低，造成巨大的电力浪费。

作为输变电行业中的耗能大户，降低变压器损耗已是我国节能工作的当务之急。

非晶合金变压器作为一种新型节能电力设备，能有效的降低电网损耗，提高电能利用率。

今年X月X日起实施的《配电变压器的能效限定值及节能评价值》的强制性国家标准把能耗高的变压器生产厂家清除出局。

如果变压器的损耗高于能效限定值就被认为是高耗能产品，这种变压器是不能生产或销售的。

这次实行的是配电变压器能效限定值中的现行能效标准，目前变压器行业的大多数企业生产的产品都在这个标准之上，虽然要求更高的目标能效值标准将于20XX年X月X日开始实施，但我公司应该抓紧时间提高用能产品的节能技术，改进产品结构和生产工艺，研制开发SH15非晶合金变压器，从而使产品更适应市场需求。

二、国内外发展现状、趋势

非晶合金铁心配电变压器在国外早已使用并取得了成功经验。

美国有100多万台非晶合金铁心配电变压器挂网运行；日本已有35万台在运行，目前世界上最大的5000kVA的非晶合金变压器也在运行；欧盟国家也有应用；亚洲的印度、孟加拉国、韩国、泰国等国家都有非晶合金变压器制造厂。

我国从20世纪XX年代初开始生产和应用非晶合金变压器，但发展较为缓慢，推广的效果不很理想。

我国非晶合金铁心配电变压器的研制工作始于“七五”。

19XX年试制出国内第一台单相3KVA非晶合金铁心配电变压器，19XX-19YY年又研制出30KVA和100KVA两种容量的非晶合金铁心配电变压器。

但由于受到非晶合金材料的材质、带宽及产量等诸多因素的影响，没有得到推广。

19XX年-19YY年由钢铁研究总院提供铁基非晶合金带材，国内生产了71台非晶合金铁心配电变压器，分别提供给HBZZ电力局和天水农电公司进行挂网试验。

19XX年，根据国家计委、经贸委、科委、电力、机械和冶金等原三委三部“促进非晶配电变压器在中国应用”工作小组的决定，SY变压器研究所根据美国LX公司非晶带材性能，组织了TJ、SH、BEB、FS、辽阳和保定等6个变压器厂进行了非晶合金铁心变压器统一设计，试制出SH11-160、200、315、500KVA4种规格共6台样机，并通过了原三部三委组织的鉴定。

19XX年SHZX电气公司引进了美国通用电气公司和联信公司的设计、工艺、制造技术，专业生产非晶合金铁心变压器。

20XX年SHZX电气公司又与美国HNW公司合作在SH建立制造非晶合金铁心的工厂。

20XX年TWDT公司在上海也建立了制造非晶合金铁心的工厂。

目前，我国非晶合金铁心配电变压器有了较大的发展，非晶合金铁心配电变压器的空载损耗较S11型配电变压器的空载损耗降低60%以上，非晶合金铁心变压器的制造商由过去的几家增加到30多家，非金合金铁心变压器产量逐年增加，到目前为止估计已有上万台非晶合金铁心变压器在网上运行。

非晶合金变压器产品符合变压器技术发展的趋势,具有良好的社会效益和经济效益,发展前景非常广阔。

非晶合金变压器采用了新材料新技术,是一种新型的高新技术产品,处于变压器领域的技术前沿。

非晶合金变压器采用的非晶合金材料是现代科技的结晶。

由于非晶合金材料具有优越的导磁性,使得非晶合金变压器较传统变压器具有明显的节能、环保、运行稳定、安全性能高等众多优点。

20世纪80年代才逐步在美国、日本、欧洲等国家地区开始非晶合金变压器的推广工作,目前市场份额仍在不断增加。

而国内从20世纪90年代后期才有企业进入这一领域,但由于材料性能及成本原因而未能实现产业化。

非晶合金变压器作为一种终端型电力配套产品,可以普遍用于住宅小区、学校、工矿企事业单位以及社会公共设施等,市场需求极其广泛。

同时该产品具有显著的环保节能优点符合技术发展的趋势,更能适应人们对生活环境和生活质量较高的要求,符合电力产品的消费趋势,其推广和应用,将带来十分良好的经济效益和社会效益。

国家发展和改革委员会与科技部于20XX年共同组织起草了《中国节能技术政策大纲》中明确提出：

“推广生产和应用非晶合金铁心型低损耗变压器”,发展前景非常广阔。

推广应用非晶合金铁心变压器不仅有良好的节能效益，而且还有环保效益。

节能相当于减少发电量或少建火力发电厂，从而减少了发电厂排放的CO2、SO2和氮氧化物等。

三、技术方案论述

1、项目达到的目标及考核的主要技术指标

SH15系列三相非晶合金变压器主要技术参数

额定容量

kVA

电压组合及分接范围

联接组别

标号

空载损耗

W

负载损耗

W

空载电流

%

阻抗电压

%

高压

kV

高压分接范围

%

低压

kV

30

11

10.5

10

6

6.3

±5

±2X2.5

0.4

Dyn11

33

600

1.7

4

50

43

870

1.3

4

63

50

1040

1.2

4

80

60

1250

1.1

4

100

75

1500

1.0

4

125

85

1800

0.9

4

160

100

2200

0.7

4

200

120

2600

0.7

4

250

140

3050

0.7

4

315

170

3650

0.5

4

400

200

4300

0.5

4

500

240

5150

0.5

4

630

320

6200

0.3

4.5

800

380

7500

0.3

4.5

1000

450

10300

0.3

4.5

1250

530

12000

0.2

4.5

1600

630

14500

0.2

4.5

2000

750

17400

0.2

5

2500

900

20200

0.2

5

2、技术路线、工艺流程

3、主要技术关键及创新点

A、技术关键：

①非晶合金铁心加工

②SH15非晶合金变压器噪声

③SH15非晶合金变压器抗短路能力

B、技术方案：

①由于非晶合金铁心加工制造过程较为特殊，也比较复杂，宜采用专业集中的规模生产模式，以利于质量的控制与保障。

公司只采购成型铁心制造非晶合金变压器。

②在设计、工艺上，对铁心采取减震措施，非晶合金片的接缝采用粘合剂粘合，来降低实际运行中的噪声。

c、低压线圈绕制在硬纸筒上，高低压线圈统绕，将线圈支撑在单独的线圈支撑系统上，从而提高了线圈抗短路能力。

4、技术风险分析

用来制造非晶合金铁心配电变压器的铁基非晶合金是一种厚度极薄，仅0.025厚的非晶导磁材料，其磁滞损耗和涡流损耗都明显低于晶粒取向硅钢片。

因此，非晶合金铁心配电变压器的空载损耗较S11型配电变压器的空载损耗降低60%。

非晶合金带材仅有142mm、170mm、213mm三种宽度，且比较脆，难以剪切，一般是通过在边缘剪切处加温来获得良好的剪切面。

因此，由于非晶合金铁心加工制造过程较为特殊，也比较复杂，宜采用专业集中的规模生产模式，以利于质量的控制与保障。

公司只采购成型铁心制造非晶合金变压器。

三相非晶合金铁心变压器容量在400kVA及以下，一般采用4个卷铁心叠放在一起的结构，500kVA及以上时，由于受到非晶合金带材宽度的限制，一般采用8个卷铁心叠放在一起的结构。

采用这种叠放式结构，现在可使非晶合金铁心三相配电变压器单台容量达到5000kVA以上。

5、计划进度的工作内容、目标

A、项目工作进度安排

起止年月

主要工作

资金使用安排

（万元）

自筹资金

三项经费

20XX/X-20YY/YY

前期调研、可行性研究

3

20XX/X-20YY/Y

初步设计审批

7

20XX/X-20YY/Y

关键设备和工装购买、改造及调试

46

9

20XX/X

生产准备

12

20XX/X-20YY/Y

新产品试制

20

20XX/X-20YY/Y

新产品试验及检测

10

8

20XX/XX-20YY/YY

新产品鉴定及项目验收

2

3

6、项目主要成员的分工

四、项目实施基础条件

1、企业基本情况

JX第二电力设备有限公司是原国家经贸委、国家电力公司、国家机械联合会批准定点生产变压器的专业厂家。

产品被列入《全国电网改造所需主要设备及生产企业推荐目录》（国家经贸委电力[2002]21号、国家经贸委电力[2002]832号、国家经贸委电力[2003]65号），公司连续被南昌市工商局评为“重合同、守信用”先进单位，被JX省消费者协会评为“诚信单位”，连年获得“JX省机械行业优秀企业”称号。

公司注册资本818万元，固定资产361万元，流动资产635余万元。

公司拥有一批从事变压器生产经营及设计的专业人才，组建后又吸纳一批变压器专业的高级技术人才，使公司技术力量更加雄厚、管理更加科学，具有独立研制、电脑设计、微机管理及完善的ISO-9001质量认证体系的现代化新型企业。

为非晶合金变压器的项目的完成奠定了基础。

公司拥有各类通用、专用设备80余套，已形成变压器生产能力100万kVA，年产值12000万元。

公司主要产品有10～35kV容量20000kVA及以下S9、SZ9系列油浸式变压器；10kV容量1600kVA及以下S11-M.R卷铁心变压器；10～35kV容量16000kVA及以下SCB9、SCBZ9、SCR9、SCRZ9、SCR11系列干式变压器；10kV级容量1600kVA以下欧式、美式组合变电站等。

其中S11-M.R变压器是首批通过国家组织的新产品开发试制及鉴定企业，也是JX省2001年首台S11卷铁心变压器在南昌供电局挂网运行企业。

公司坚持“以人为本、满足顾客、追求高效、持续发展”的质量方针，奉行“产品一流、服务一流、质优价廉、诚实可信”的经营宗旨。

培养造就了一支强大的销售队伍，在全国建立了一个较全面的销售网络，产品遍布全国，并深受用户的信赖，为今后的销售和产品推广提供了坚实基础。

本行业不属于高能耗和高污染企业，公司又座落在南昌长堎外商投资开发区，水电资源充足，使项目完成得到了可靠的保证。

2、项目主要负责人的基本情况

五、经费预算及资金筹措

该项目投资主要由企业自筹和争取政府资金扶持方法解决。

其中自筹资金100万元，争取政府科研经费扶持20万元。

项目投资与资金筹措表单位：

万元

序号

项目

金额

1

投资总额

120

固定资产投资

66

流动资金

54

2

资金筹措

120

自筹资金

100

其中：

已完成投资

新增投资

申请科技三项经费

20

借（贷）款

项目拟购设备清单单位：

万元

序号

设备名称

规格型号

单位

数量

单价

金额

1

液压升降装配台

套

1

20

20

2

模具

套

32

0．2

6．4

3

绕线机

台

2

2．8

5．6

4

真空干燥罐

个

1

8

8

5

检测设备

套

1

15

15

六、社会经济效益分析

该项目产业化后，预计年产非晶合金变压器产量可达20万KVA，预计产值达4千万元，利润可达400万元，税收可达200万元。

据SY变压器研究所测试：

将SH15型三相油浸式非晶合金铁心配电变压器与S11型三相油浸式配电变压器经济性加以分析比较：

1、运行成本分析：

变压器运行一年的电费按式

（1）计算：

Cy=8600×[P0+（0.05×I0×SN）/100]+2200×[Pk+（0.05×UK×SN）/100]×0.65

（1）

式中Cy---变压器运行一年耗电费用，元

P0---空载损耗，kW

Pk---负载损耗，kW

SN---额定容量，kVA

UK---短路阻抗百分数，%

I0---空载电流百分数，%

8600、2200---分别为变压器全年空载、等效满载（负载系数相当于0.5）小时数,h

0.65—电价,元/（KWh）

根据以上公式及相关的性能指标分别对SH15型三相油浸式非晶合金铁心配电变压器与S11型三相油浸式配电变压器产品的年运行成本进行计算,计算结果见表2。

从表2中可以看出，SH15型三相油浸式非晶合金铁心配电变压器与S11型三相油浸式配电变压器相比，年运行成本平均降低22.7%。

2、有效材料成本分析

变压器有效材料成本为：

C0=C1×G1+37×G2+6×G3+8.5×G4

（2）

式中C0—变压器有效材料成本,元

G1----产品铁心质量,kg

G2---产品铜线质量,kg

G3---产品油质量,kg

G4---产品油箱及附件质量,kg

C1----S11铁心（硅钢片27ZH100）单价,42元/kg;SH铁心（非晶合金）单价,34元/kg

37、6、8.5----分别为铜导线,对SH15和S11有效材料成本进行了计算,计算结果见表3。

表2SH15型与配电变压器年运行成本比较表

序号

额定容量

KVA

年运行成本（元）

年节约电费（元）

下降百分数（%）

SH15

S11

1

30

1271

1679

408

24.3

2

50

1809

2393

584

24.4

3

63

2158

2840

682

24.0

4

80

2598

3425

827

24.1

5

100

3102

3996

894

22.4

6

125

3651

4797

1146

23.9

7

160

4476

5795

1319

22.8

8

200

5352

6917

1565

22.6

9

250

6208

8151

1943

23.8

10

315

7511

9772

2261

23.1

11

400

8970

11597

2627

22.7

12

500

10555

13993

3438

24.6

13

630

13210

17006

3796

22.3

14

800

16094

20566

4472

21.7

15

1000

21021

26332

5311

20.2

16

1250

24843

30881

6038

19.6

17

1600

30299

37734

7435

19.7

平均下降

22.7

表3S11型与SH15型配电变压器成本指标比较表

容量KVA

S11

SH15

SH15较SH11上升百分数

质量/kg

成本

（元）

质量/kg

成本

（元）

硅钢片铁心

铜线

变压器油

油箱及附件

非晶合金铁心

铜线

变压器油

油箱及附件

30

75.3

60.4

85

110

6842

116.4

48.2

100

130

7446

8.8

50

104.5

88.5

100

125

9326

155

77.5

120

145

10090

8.2

63

123

101.2

105

125

10603

178.2

91

130

155

11523

8.7

80

142.5

122.2

115

135

12344

212.4

105.4

135

160

13291

7.7

100

166.4

147.3

125

145

14421

260.6

113.6

155

185

15566

7.9

125

194.6

167.1

135

160

16526

297.2

137.2

165

195

17829

7.9

160

234.8

185.6

155

185

19231

352.4

161.8

185

210

20863

8.5

200

287.9

206.4

170

195

22406

403

182.3

205

230

23632

5.5

250

349.5

255.9

200

230

27302

475.8

227.6

220

245

28001

2.6

315

4141.9

279.9

225

270

31427

552.8

269.6

245

280

32620

3.8

400

520.9

323.7

260

360

38475

671.6

364.6

280

360

41065

6.7

500

603.5

378.1

285

425

44659

783

412.7

335

420

47472

6.3

630

769.6

435.6

430

525

55483

999.4

400.1

470

525

56066

1.1

800

934

489.5

500

610

65525

1181

477.9

575

605

66429

1.4

1000

1059.6

487.2

560

770

72435

1408.4

443.3

670

770

74853

3.3

1250

1270.9

565.1

630

905

85759

1598.2

585.9

710

920

88097

2.7

1600

1575.1

586.3

750

1060

101357

1936.8

711

820

1085

106301

4.9

平均上升/%

5.6

从表3中看出,SH15型三相油浸式非晶合金铁心配电变压器与S11型三相油浸式配电变压器相比,有效材料平均上升5.6%。

3、用户投资回收期分析

虽然SH15型非晶合金铁心配电变压器的售价比S11型配电变压器的售价约高20%，但超过部分的投资费用完全可用节省的电费所补偿。

以400KVA为例：

SH15型非晶合金铁心配电变压器的售价为59190元（参考价），S11型配电变压器的售价为50090（参考价）。

用户若选用SH15型非晶合金铁心配电变压器需要增加投资费用9100元，而每年节约电费2627元，则投资差值年限（现值系数C）为9100/2627=3.46。

设银行贷款利率r=6%,如不考虑通货膨胀因素,利用公式（3）可求运行4年的现值系数为3.46。

C=1/r-1/[r×（1+r）n]

（3）式中n—变压器运行年数

运行4年所节约的电费正好为用户选用SH15型非晶合金铁心配电变压器所增加的投资费用。

4年之后，每年所节约的电费（2627元）都归用户所有。

利用公式（3）所计算的SH15型三相油浸式非晶合金铁心配电变压器通过节约电费回收多投资资金年限见表4。

从表4可以看出，SH15型三相油浸式非晶合金铁心配电变压器通过节约电费回收多投资资金平均年限为4.19年。

表4SH15型与S11型配电变压器回收年限对比

容量

KVA

参考价格元/台

投资差价

元/台

SH15年节约电费（元）

投资差值

年限

回收多投资资金年限

SH15

S11

30

12680

10720

1960

408

4．80

5．83

50

15650

13240

2410

584

4．13

4．89

63

18140

15350

2790

682

4．09

4．83

80

21130

17870

3260

827

3．94

4．63

100

23390

19800

3590

894

4．02

4．74

125

26200

22170

4030

1146

3．52

4．07

160

30730

26010

4720

1319

3．58

4．15

200

36370

30780

5590

1565

3．57

4．14

250

41460

35080

6380

1943

3．28

3．76

315

46510

39360

7150

2261

3．16

3．61

400

59190

50090

9100

2627

3．46

4．00

500

65430

55360

10070

3438

2．93

3．32

630

80770

68340

12430

3796

3．27

3．75

800

102560

86780

15780

4472

3．53

4．08

1000

117100

99090

18010

5311

3．39

3．90

1250

134420

113730

20690

6038

3．43

3．95

1600

171370

145010

23360

7435

3．14

3．58

平均

4．19

七、推广应用及产业化分析

变压器行业的发展与电力建设息息相关，中国目前正处于电力建设高峰期。

尽管国家加强了对电站建设的宏观调控，但从XX年开始的拉闸限电以及中国经济依然高速增长的现实所反映出来的对于电力的需求预期，将使未来几年的电力新增装机容量继续保持高速增长的态势。

专家预计，20XX年底我国装机容量将达到6.38亿千瓦，20XX年后增长速度逐渐减慢。

可以说，未来几年中国电力建设仍将呈现热火朝天的局面。

电力新增装机容量的增长必然导致发电设备需求的大幅增长，据估算，国内变压器市场容量接近700亿元。

根据国家电网公司“十一五”电网规划及20XX年远景目标报告，“十一五”期间国家电网公司将新增330千伏及以上输电线路6万千米、变电容量3亿千伏安，投资9000亿元左右；电力供应紧张问题刺激了电力投资热潮，带动输变电设备行业增长，这种增长可能会持续到20XX年，预计变压器行业的年需求量为3.6-4亿千伏安。

国家电网公司“十一五”期间平均每年投资1800亿元，考虑到南方电网公司投资一般为国家电网公司的1/3-1/4，国家电网跟南方电网的投资总和将可能达到2250亿元，和“十五”相比增幅达到了90%，电气设备和输变电设备行业面临着比较光明的发展前景。

八、附件

1、申报单位资格材料（企业法人营业执照、税务登记证书复印件）；

2、企业本年度最近一个月会计报表、上一年度会计报表（包括资产负债表、损益表、现金流量表）；

3、科技查新报告；

4、有关本项目的现有工作基础和支撑条件的相关材料。