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我國(guó)電力工業(yè)尚處在能源資源高消耗的工業(yè)化的中期。隨著工業(yè)化進(jìn)程的加深，城市進(jìn)程化提速，人口總量上升，能源需求日益巨增，全面推進(jìn)電力工業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型，提高電工裝備領(lǐng)域綠色轉(zhuǎn)型創(chuàng)新力度，是工信部發(fā)布的《工業(yè)綠色發(fā)展十三五規(guī)劃》《綠色制造工程實(shí)施指南》提出的重要目標(biāo)。而綠色變壓器的創(chuàng)新發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)這些重要目標(biāo)提供了成功案例。

一、我國(guó)綠色變壓器的創(chuàng)新與發(fā)展

我國(guó)變壓器領(lǐng)域的低碳綠色化創(chuàng)新發(fā)展和市場(chǎng)化取得了十分亮眼的成績(jī)。綠色變壓器不僅滿足了用戶對(duì)變壓器核心功能的訴求，同時(shí)在綠色環(huán)保低碳上做出突出貢獻(xiàn)。眾多變壓器制造企業(yè)在綠色低碳創(chuàng)新的同時(shí)還解決了相關(guān)材料和關(guān)鍵技術(shù)依賴進(jìn)口的問(wèn)題，建立起自主可靠的產(chǎn)業(yè)鏈。綠色變壓器擁有更高的性價(jià)比，從而不斷獲得客戶青睞、采購(gòu)和應(yīng)用。

綠色變壓器的綠色低碳創(chuàng)新，為我國(guó)電工裝備領(lǐng)域綠色轉(zhuǎn)型創(chuàng)新提供了一個(gè)發(fā)展范例。

根據(jù)《綠色變壓器技術(shù)與應(yīng)用白皮書(shū)》（國(guó)際銅專業(yè)協(xié)會(huì)、上海市電氣工程設(shè)計(jì)研究會(huì)編制）：綠色變壓器是指在原材料、組部件、本體的制造、運(yùn)行及回收的全生命周期各個(gè)階段中，滿足節(jié)能、節(jié)材、低碳環(huán)保和安全可靠基本功能的一類變壓器，產(chǎn)品符合高效節(jié)能的變壓器能效等級(jí)要求，在變壓器全生命周期階段能夠?qū)Νh(huán)境的負(fù)面影響降低到最小程度。

我國(guó)目前已經(jīng)被用戶不斷采購(gòu)和接受的綠色變壓器產(chǎn)品包括但不限于天然酯植物油變壓器、敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器、硅橡膠澆注干式變壓器、110kV電壓等級(jí)立體卷鐵心電力變壓器、敞開(kāi)式非晶合金立體卷鐵心干式變壓器、110kV節(jié)能型非晶合金立體卷鐵心油浸式變壓器、非晶合金干式變壓器、非包封H級(jí)干式變壓器等。這些綠色變壓器低碳環(huán)保，高效節(jié)能，安全可靠，極大地滿足了用戶的需求。

二、典型的綠色變壓器創(chuàng)新案例

1.天然酯植物油變壓器

天然酯植物油變壓器是一種典型的油浸式綠色變壓器，用天然酯植物油替代了礦物油作為變壓器的絕緣液。

天然酯（植物絕緣油）的全生命周期碳排放量?jī)H是礦物油的1/64。減碳效果十分明顯。天然酯（植物絕緣油）幾乎100降解，無(wú)毒性，是真正的綠色變壓器油。不會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染，不會(huì)危害人體健康。

天然酯植物油變壓器極大減少了變壓器爆炸或燃燒風(fēng)險(xiǎn)，贏得客戶青睞。天然酯植物油燃點(diǎn)是360度，而礦物油是160度。已經(jīng)在世界各國(guó)應(yīng)用的100萬(wàn)臺(tái)用天然酯絕緣介質(zhì)做的變壓器到目前為止沒(méi)有起火爆炸記錄。

目前已經(jīng)有幾十個(gè)變壓器企業(yè)推出了各種類型的天然酯植物油變壓器。覆蓋了從10kV到500kV的各種變壓器。天然酯植物油變壓器對(duì)礦物油變壓器的替代已成燎原之勢(shì)。

目前以武漢澤電新材料公司為代表的企業(yè)已經(jīng)建設(shè)了多條天然酯植物油生產(chǎn)線，完善了我國(guó)植物油自主供應(yīng)的產(chǎn)業(yè)鏈。我國(guó)電力行業(yè)油浸式變壓器占比大約為78%，干式變壓器占比22%。天然酯植物油變壓器潛在市場(chǎng)規(guī)模巨大，低碳環(huán)保意義重大。

2.效敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器

如果說(shuō)在油浸式變壓器領(lǐng)域，天然酯植物油變壓器帶來(lái)了巨大進(jìn)步并取得巨大成功，那么在干式變壓器領(lǐng)域，敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器則是干變領(lǐng)域低碳環(huán)保節(jié)能的一次重大變革并取得巨大成功。

敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器徹底改變了傳統(tǒng)干式變壓器的疊鐵心結(jié)構(gòu)，替代為立體卷鐵心結(jié)構(gòu)；改變了傳統(tǒng)變壓器包封方式，用敞開(kāi)式替代；用綠色低碳環(huán)保的NOMEX紙等綠色絕緣材料替代了環(huán)氧樹(shù)脂；這一系列變革，就產(chǎn)生了一種全新的低碳環(huán)保、安全可靠、高效節(jié)能的優(yōu)秀干式變壓器產(chǎn)品。

它安全可靠。表現(xiàn)在它防火防爆，絕緣紙耐熱阻燃，不會(huì)釋放有害氣體，非包封結(jié)構(gòu)，不會(huì)爆炸；可燃物重量比環(huán)氧樹(shù)脂絕緣干式變壓器少85.4%。由于其三角框架結(jié)構(gòu)，抗短路能力、過(guò)載能力明顯提升。散熱能力好，自然冷卻條件下，可長(zhǎng)期過(guò)載110%。

它高效節(jié)能。與硅鋼一級(jí)能效變壓器相比空載損耗平均下降10%，負(fù)載損耗平均下降20%以上。

它綠色環(huán)保。較市場(chǎng)上15型非晶樹(shù)脂干變輕35%，體積減少1立方米。它噪音低至45dB(A)以下。

敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器目前已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在高層建筑、數(shù)據(jù)中心、商業(yè)中心、地鐵、隧道、工礦企業(yè)、石油平臺(tái)等場(chǎng)合。

3.硅橡膠澆注式干式變壓器

硅橡膠澆注干式變壓器是我國(guó)干式變壓器綠色技術(shù)的重大突破和自主創(chuàng)新。全生命周期材料可回收率.>98%，生產(chǎn)能耗僅為常規(guī)變壓器制造的10%，可燃物質(zhì)小于<2%。1000KVA容量可將噪音減低到小于45dB。允許長(zhǎng)期過(guò)載20%。免維護(hù)。耐高溫（250℃），耐低溫（-60）。不燃燒，無(wú)毒煙。依據(jù)《GB20052-2020》新標(biāo)準(zhǔn)，其某款產(chǎn)品空載損耗比一級(jí)能效可再降低15%、負(fù)載損耗再降低10%，實(shí)現(xiàn)超一級(jí)能效的節(jié)能水平。

這些超高的節(jié)能能力、優(yōu)秀的低碳環(huán)保屬性、高安全可靠性能的綠色變壓器，為我國(guó)電力用戶提供了低碳綠色化轉(zhuǎn)型的出色解決方案。

以上只是簡(jiǎn)要介紹幾個(gè)綠色變壓器的典型代表產(chǎn)品。實(shí)際上我國(guó)的綠色變壓器已經(jīng)為各行各業(yè)用戶所接受和采納，如配電網(wǎng)、風(fēng)力、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能電站、鐵路、軌道交通、發(fā)電廠、公共設(shè)施、建筑物、軍工、化工制藥、金屬和采礦業(yè)、石油天然氣、水泥業(yè)、城市供水、污水處理、工業(yè)、核能、基礎(chǔ)設(shè)施等。

三、綠色變壓器帶來(lái)的巨大的行業(yè)和社會(huì)效益

1.節(jié)能節(jié)電效益巨大

據(jù)統(tǒng)計(jì)我國(guó)輸配電損耗占全國(guó)發(fā)電量的6.6%，其中變壓器損耗占到50%-60%。變壓器節(jié)能節(jié)電指標(biāo)的提升是變壓器行業(yè)重要任務(wù)。工信部《變壓器能效提升計(jì)劃2021-2023》對(duì)此做出了各種專項(xiàng)規(guī)定。相比市場(chǎng)上目前應(yīng)用的節(jié)能變壓器，綠色變壓器在節(jié)能節(jié)電方面，具有更加卓越的表現(xiàn)，這源于它們?cè)诓牧稀⒓夹g(shù)、結(jié)構(gòu)等方面的創(chuàng)新。

舉例來(lái)看，超一級(jí)能效敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器與硅鋼一級(jí)能效變壓器相比空載損耗平均下降10%，負(fù)載損耗平均下降20%以上。三相三柱非晶合金干式變壓器，比硅鋼片變壓器空載損耗降低70-80.

硅橡膠澆注干式變壓器的空載損耗比一級(jí)能效可再降低15%、負(fù)載損耗再降低10%，實(shí)現(xiàn)超一級(jí)能效的節(jié)能水平。硅橡膠澆注變壓器的生產(chǎn)能耗是傳統(tǒng)變壓器生產(chǎn)能耗的10%。

隨著綠色變壓器的市場(chǎng)占有率不斷提升，綠色變壓器卓越的節(jié)能節(jié)電能力產(chǎn)生的社會(huì)效益將越來(lái)越大。

2.消除可燃可爆風(fēng)險(xiǎn)

可燃可爆是變壓器行業(yè)的一個(gè)痛點(diǎn)。無(wú)論是傳統(tǒng)的礦物油油浸式變壓器還是環(huán)氧樹(shù)脂包封的干式變壓器，在達(dá)到一定的臨界點(diǎn)后有可能發(fā)生燃燒和爆炸現(xiàn)象。

而綠色變壓器則在安全可靠性方面取得巨大進(jìn)步。例如，天然酯植物油燃點(diǎn)是360度，而礦物油是160度。已經(jīng)在世界各國(guó)應(yīng)用的100萬(wàn)臺(tái)用天然酯絕緣介質(zhì)做的變壓器到目前為止沒(méi)有起火爆炸記錄。

敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器采用非包封結(jié)構(gòu)，不會(huì)爆炸；可燃物重量比環(huán)氧樹(shù)脂絕緣干變少85.4%。硅橡膠澆注干式變壓器可燃物質(zhì)小于<2%。允許長(zhǎng)期過(guò)載20%。耐高溫（250℃），耐低溫（-60）。不燃燒，無(wú)毒煙。

這些綠色變壓器在安全可靠方面的卓越性能，使它們能更好地服務(wù)現(xiàn)代社會(huì)的用電場(chǎng)景。

3.顯示出巨大低碳環(huán)保效益

傳統(tǒng)變壓器的另一個(gè)社會(huì)痛點(diǎn)就是礦物油變壓器中的礦物油，如果泄露就會(huì)造成土壤、水源污染；而干式變壓器的環(huán)氧樹(shù)脂，沒(méi)法拆解，只能或填埋或焚燒或用電工具切割從而給環(huán)境造成巨大負(fù)擔(dān)。根據(jù)國(guó)際銅業(yè)協(xié)會(huì)《干式變壓器調(diào)研報(bào)告》數(shù)據(jù)，2016年，干式變壓器行業(yè)環(huán)氧樹(shù)脂實(shí)際處理量為1383.5噸。這是一筆很大的環(huán)保負(fù)擔(dān)。

而綠色變壓器在此環(huán)境方面不用擔(dān)心，如植物油可100%降解。硅橡膠作為變壓器的絕緣材料和包封材料，用刀具一劃即可剝離，里面銅、硅鋼材料可以直接回收。而敞開(kāi)式立體卷鐵心干式變壓器，非包封H級(jí)干式變壓器等用的是NOMEX紙等環(huán)保材料作為絕緣材料，可以輕松拆解且沒(méi)有環(huán)境負(fù)擔(dān)。

在降低碳排放方面，綠色變壓器選用的材料都是更加低碳的材料。

例如，從下圖可以看出，綠色變壓器的選材都是碳排放低的材料，如天然酯（植物絕緣油）的全生命周期碳排放量?jī)H是礦物油的1/64。

減碳效果十分明顯。

在重度依賴材料的變壓器行業(yè)，材料在降低碳排放的點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)步，都將導(dǎo)致行業(yè)在降低碳排放方面的重大進(jìn)步。

4.。綠色變壓器更能滿足現(xiàn)代社會(huì)新需求

現(xiàn)代城市負(fù)荷越來(lái)越靠近人口密集中心，綠色變壓器的不燃不爆，安全可靠屬性滿足了城市配電網(wǎng)的新需求。綠色變壓器還很好地滿足了現(xiàn)代社會(huì)的多種用電場(chǎng)景：如數(shù)據(jù)中心、城市電動(dòng)車(chē)充電站、新能源發(fā)電、高層建筑、商業(yè)中心、居民區(qū)、城市軌道交通、地鐵、高科技企業(yè)園區(qū)、旅游區(qū)、核電、石化行業(yè)等

總之，我國(guó)綠色變壓器的低碳綠色創(chuàng)新是非常成功的。首先它們滿足了用戶的核心需求，如安全可靠、不燃不爆，高效節(jié)能并在這些功能方面有巨大提升；其次，它們?cè)诘吞季G色環(huán)保方面具有卓越的性能，為低碳環(huán)保做出了貢獻(xiàn)；第三，它們還能夠很好滿足現(xiàn)代社會(huì)新的用電場(chǎng)景，提出了能夠滿足客戶的解決方案；第四，它們的性價(jià)比優(yōu)異，并沒(méi)有以很昂貴的價(jià)格進(jìn)入市場(chǎng)，比較容易為客戶接受；第五，它們的技術(shù)專利、供應(yīng)鏈基本都來(lái)自國(guó)內(nèi)，具有安全、穩(wěn)定、可控性。第六，它們受到國(guó)家低碳環(huán)保政策的加持，為它們創(chuàng)造了有益的成長(zhǎng)環(huán)境。