自上世紀90年代初美國Allied Signal 公司為他們的Mat-glass產品在我國開始尋找出路以來,國內已有十多家電力變壓器制造企業相繼推出了使用鐵基非晶合金材料鐵芯的工頻電力變壓器(以下簡稱“非變”),以取代傳統的硅鋼材料鐵芯的電力變壓器(以下簡稱“硅變”).可喜的是,近十幾年來我國自己的各類非晶磁性材料的研制也得到了快速發展.例如起步較早的上海鋼鐵研究所,已形成規模的鋼鐵研究院及其它企業。
各類非晶軟磁箔帶材料的出現,解決了中大功率開關變換裝置產品開發的燃眉之急.這類產品的工作頻率一般在數Khz乃至數百Khz以上,若用坡莫合金材料價格昂貴,各種大體積、高導磁率鐵氧體材料的燒結工藝困難……,而鐵基非晶合金、鐵鎳基非晶合金、鐵基非晶納米晶合金等材料的推出正好彌補了這一斷層。
用于電力變壓器的是鐵基非晶合金.與優質硅鋼材料相比,其飽和磁密Bs較低、磁致伸縮效應導致的噪聲較大、價格高,但其單位損耗、導磁率指標均明顯優于優質硅鋼。
筆者坦言,在本文中筆者沒有能力對鐵基非晶合金用于電力變壓器的是非曲直全面權衡、提出結論性意見.但筆者呼吁,此問題涉及巨額投資資金流向的合理性問題,政府理應牽線組織權威機構、權威人士進行科學論證并提出指導性意見,包括下面涉及的空載損耗、負載損耗“折合成貨幣進行補償”、變壓器的“評估價格”等問題提出適合我國國情的計算方法、評估方法。
一、常見資料怎么說?
所謂“常見資料”,并非權威機構的論述.有雜志(多源于《國際電子變壓器》)、樣本、網站、業內人士口述等,來源較雜,不一一羅列.常見資料一般不外以下三類:A、業內或其它技術人員的著作、見解;B、制造商為推廣應用而發放的指導性技術資料;C、產品宣傳、廣告資料.
對A,有一定的可信度,但免不了帶有一定的傾向性或資料轉載、引用上的盲目性;
對B,純屬技術資料,可信度高.例如90年代初 Allied Signal 的 Mat-glass 產品應用的小范圍發放的技術資料至今在網上還能找到,當時介紹的功率因數校正器(Power Factor Corrector)、矩磁開關組件(Magnetic Amplifier——或稱“磁放大器”)等當時國內尚未普及、知者甚少。 本文的重點置疑對象是上述A、C類資料。
部分常見資料摘錄、概括如下：
a、據中國機械信息網,世界自然保護基金組織在“解決全球溫室效應”綱要中指出:非變“是一項很有希望的節能新技術”;
b、相同容量的變壓器,非變的空載損耗僅為硅變的1/8;
c、假定兩者負載損耗相同,要使硅變的鐵損與非變相同,則硅變的重量是非變的18倍;
d、一般人拋開變壓器的損耗水平,籠統地談論非變的重量、成本和價格是硅變的130%~150%,并不符合市場要求的性能價格比原則;
e、對性能價格比,國外提出兩種比較方法,1. 同樣損耗的條件下,比較出兩者所用的銅鐵材料重量和價格;2. 對非變損耗降低的瓦數,折合成貨幣進行補償;
f、2002年日本非晶金屬公司已經制造出5000KVA的非變,并投入使用.同年日本“節能法”中,通過了變壓器節能“領跑計劃”,預計2006年日本的非變產量將占市場上高效硅變的40%;
g、2003年,為了解決環保和原材料回收再利用,建立了以日本電工公司、日本非晶金屬公司為中心的非變鐵芯回收、循環利用體制,以解決環保和資源后顧之憂.
h、我國非變產品的制造技術和材料發展很快,上海置信公司98年引進了美國GE公司非變制造技術;鋼鐵研究總院已生產出220mm寬的非晶體帶.2002年上海置信達成協議,每年向日本提供2000 噸變壓器用非晶鐵芯.
二、現實產品怎么樣?
網上摘錄的部分國內產品對比如下:
KVA 鐵耗 W 銅耗 W 總耗 W 比較對象:非變 / S11系列硅變
100 130/203 1850/1500 1980/1703 上海變壓器廠 / 濟南變壓器廠
160 170/273 2500/2200 2670/2473 " / "
200 200/329 2970/2600 3170/2929 " / "
250 230/399 3240/3050 3470/3449 " / "
315 280/476 4080/3650 4360/4126 " / "
400 300/597 4690/4300 4990/4897 " / "
500 350/679 5740/5150 6090/5829 " / "
630 400/805 7010/6200 7410/7005 " / "
800 480/980 8180/7500 8660/8480 " / "
1000 334/1150 9456/10300 9790/11450 昊德電氣 / 鎮江天力
上述非變與硅變主要性能數據均指10/0.4KV 電壓等級;除末行外,前者是上海變壓器廠SCBH系列環氧澆注產品,后者均為S11系列.兩種類型的產品雖在可比性上打了折扣,但筆者所強調的不是后者的總耗反而低,而是空耗比決不是如常見資料b 所述的1/8,而是 2/7—1/2 .
三、常見資料里還有哪些“灰色”成分?
“灰色”成分是指數據的對比背景不完全透明,或有渲染效果,有可能使讀者(或用戶)的思維產生定向傾斜的那些成分.
例如資料 a,可斷言,世界自然保護基金組織對任何一項節能技術都持贊許態度,能以此作為決策依據嗎?c,18 倍!這不明擺著拿一個根本不可能存在的假想設計來嚇唬別人嗎?f,關于日本的變壓器節能“領跑計劃”,也許情報機構能說清楚.試問,再過一年多點,日本非變普及率能達40%?g,關于“非變鐵芯回收、循環利用體制”,此問題有幾點疑問:1)非變鐵芯回收是20年以后的事(假設變壓器的正常壽命是20年),哪個商家愿在今天為20年后才運作的項目投資?2)非變與硅變的鐵芯回收屬兩個不同的物流渠道,前者是“循環利用”,后者是“廢品處理”,不可能“合二為一”.3)誰能保證20年后非變鐵芯還有利用價值?變壓器磁性材料“非晶”算“到頂了”?h,好事!誰要買就賣給誰,國內的非晶市場定位應著眼于中大功率開關變換裝置.
四、怎么進行“損耗貨幣補償”?
常見資料 e 中提到“對非變損耗降低的瓦數,折合成貨幣進行補償”,從而得到“評估價”.資料舉例說明如下:
“每瓦空載損耗折合成5~11美元,相當于人民幣42~92元.每瓦負載損耗折合成0.7~1.0美元,相當于人民幣6~8.3元(以下用人民幣).例如一臺5kVA單相硅變產品,報價為1700元,空載損耗28W,按60元/W計,為1680元;負載損耗110W,按8元/W計,為880元;則,總評估價為4260元/臺.同容量的非變,報價為2500元/臺;空載損耗6W,折合360元;負載損耗110W,折合880元,總評估價為3740元/臺.如果不考慮損耗,單計算報價,非變是硅變的147%.如果考慮損耗,非變的評估價為硅變的 88%.”
這是一種頗有說服力且難以置疑的說辭.“難以置疑”是指,原作者不一定說得清“空載損耗與負載損耗的單位折算價”從何而來.若決策者中的專家們不進行深層次追究的話,很可能點頭默認、一錘定音.筆者認為,“折算價”應與電網運行的管理成本有關,這成本的表達應該是按地區、電價、季節、時段等大量統計資料所建立的數學模型.上述“舉例”所涉數學模型很可能出自某個發達國家或某個國際組織.
那么,這數學模型是否適合我國國情?
1、我國是缺電國.在負荷密集區,自計劃經濟年代開始就有“三班倒”的傳統.再加上各地區采取各種用電“避高峰”措施,在一定程度上緩解了各時段負荷不均衡狀況,使變壓器空載、輕載的可能性遠小于發達國家;
2、與發達國家比,同是“階梯價”,目標截然相反.澳大利亞把用電量超過某個數后的價格打折的規定細節寫進了高校教科書;而我國則是把超過計劃額的那部分抬高價格或予以處罰.我國在小學教科書里能找到的是“節約用電”的公益宣傳用語!
這就是國情點滴.那么,“每瓦空載損耗折合成5~11美元”的結論在我國適合嗎?
五、這種回報怎么算?
假設前述“評估價”所依據的數學模型是100%的正確、100%的適合我國國情,再依那臺5KVA變壓器為例算一下投資回報.這臺非變運行了20年后發現比硅變節省了4260-3740＝520元.無疑,這就是回報.但當初購買這種20年“期貨”的預付款是2500-1700＝800元.——原來是虧本買賣!虧的不止這些——如果當初把這800元投向其它項目,誰能懷疑20年后的回報不翻上幾番?還有,假設這臺非變的重量是硅變的130%,那么用戶不得不再為這臺寶貝額外支付30%的運輸費!
六、誰是“非晶”贏家?
這問題,非變制造商與非晶材料供應商心里最明白.
有位變壓器銷售人員透露,相同容量、規格的非變出廠價大約是硅變的150%,重量大約是后者的130%.在日益激烈的市場競爭中,他們不得不利用成套產品的附加值來彌補非變的利潤.這就是說,非變制造商沒有利潤,或利潤很小,或沒有得到如同硅變的預期利潤.如果這是普遍情形,那問題來了: 、
1、非變用戶(電力經營者)可以在今后的20年內逐步獲得“貨幣補償”的回報(假設有這種可能),而這貨幣補償“期貨”的預付款倒是由非變制造商一次性無償墊付,這公平嗎?
2、就算非變用戶被哪位權威人士說服了,愿為前述“期貨”埋單.他首先考慮的應該是,這“期貨”到底有多少回報?是將有限的資金投入20年“期貨”,還是多建幾個電廠劃算?
眼下,國人為這20年“期貨”議論(假如有很多人士關注這一話題)得沸沸揚揚、難分難解.若其功過是非最終還理不出頭緒的話,20年后肯定更無人問津了!但有一點是肯定的:非晶供貨方每年照樣能拿到一大迭定單。真正的贏家是非晶材料制造商、供應商。（電源網原創轉載請注明出處）