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攸豫远米
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1 建设 1100kV 100 ka 试验系统项目可行性分析报告苏州电器科学研究院股份有限公司二 0 一二年三月

2 目录一项目背景与意义项目背景项目意义... 6 二项目简介与内容项目简介项目内容设计目标三项目投资估算与资金筹措投资估算资金筹措建设周期四项目技术经济效益分析技术可行性分析经济效益分析五项目风险分析政策法律风险资产流动性降低风险检测需求风险管理风险六项目结论... 17

3 关于建设 1100kV 100kA 试验系统的项目可行性分析报告一项目背景与意义 1 项目背景我国的水力和煤炭资源主要分布在西部, 电力负荷中心主要在东部西电东送远距离跨区输配电是我国电力系统的主要格局我国电网输电容量大距离长, 目前使用的跨大区 500kV 电网安全性较差网损较高, 必须进一步提高电网电压等级以提升输配电效率 1) 特高压输电系统建设是我国电力工业发展的必然选择改革开放以来, 我国的电力工业持续快速发展, 特别是 2000 年以来, 随着用电需求的持续快速增长, 电力行业发展步伐进一步提速长久以来我国电力工业发展一直重发轻供, 电网建设长期落后于电源建设, 这种现象带来了很多迫切需要解决的问题, 如 :1 现有 500kV 跨区同步互联电网联系薄弱, 输电能力严重不足, 大电网的优越性能已充分发挥, 进一步提升空间较小 ;2 区域电网之间水火互济和跨流域补仓能力明显不足, 如华中电网水电比重大, 华北电网以火电为主, 存在很强的互补性, 但由于跨区输电能力低, 不能起到调剂作用, 造成华中丰水期弃水调峰枯水期缺电拉闸的局面 ;3 现有电网难以满足远距离大容量输电的需要理论上, 输电线路的输电能力与线路电压的平方成正比, 与输电线路的波阻抗成反比一般来讲, 不同电压等级输电线路的波阻抗, 随着电压升高而有所减少, 但变化程度不大 ; 但随着电压等级的升高, 第 3 页共 17 页

4 电网的输送能力将显著提高,1000kV 线路自然功率约为 500kV 线路的 5 倍, 最远送电距离可以达到 500kV 线路的 4 倍, 且线路的电阻损耗仅有 500kV 的 1/4 此外,1000kV 线路单位输送容量综合造价仅有 500kV 线路的 73%, 并可大大提高输电走廊利用率, 节省土地资源技术上看, 特高压输电的建设还能在更大范围内优化资源配臵, 有利于改善电网结构, 从根本上解决短路电流超标的问题为了适应经济社会持续快速发展的需要, 满足大型电源基地的送电需求, 电网技术必须有一个跨越式的发展, 建设特高压输电系统便成为我国能源输送方式升级的一个自然选择 2) 世界各国对特高压电网的研究从二十世纪八十年代开始, 世界上不少国家都在研制特高压输变电产品和特高压输变电技术美国特高压研究包括两个电压水平 : 一个是以美国电力公司 (AEP) 为代表的 1500kV 特高压 ( 最高电压 1600kV); 另一个是以邦纳维尔电力局 (BPA) 为代表的 1100kV 特高压 ( 最高电压 1200kV) 开展了大量的电场和电晕生态和环境操作和雷电冲击绝缘等方面研究 ; 开展了可听噪声无线电噪声电晕损失和臭氧观测 ; 开展了机械和结构试验 ; 以及对变电站设备进行试验和性能评估等美国对包括线路变压器避雷器断路器等设备在内的关键问题逐一进行了研究, 取得了较全面的研究成果, 证明了交流特高压输电技术的可行性日本决定采用百万伏级特高压输电技术, 主要是从解决线路走廊紧张短路电流超限及提高电网稳定性等角度考虑的日本第一条第 4 页共 17 页

5 500kV 交流输电线路投入运行开始, 就启动了特高压输电技术的研发计划, 主要是是围绕输变电技术和设备的调查研究 ; 围绕特高压输电技术开展基础性研究 ; 围绕输电线路和变电站设备开展实用性试验研究此外, 前苏联意大利巴西加拿大等国也分别建设了特高压试验基地, 开展了特高压理论研究工程技术研究电气设备研制和实际模型的试验和考核 ; 瑞典和德国的制造厂家也积极参与了特高压试验设备的研制 ; 意大利还制造出特高压系统的所有设备原型, 并进行了电气试验和机械试验, 进而根据这些研究经验和试验结果, 完成了所有设备的设计和制造, 并于 20 世纪 90 年代在试验工程中进行了全压运行 3) 我国对特高压电网的研究和已取得的成果我国在 20 世纪 80 年代也开始了对特高压输电技术的研究 :1986 至 1990 年, 特高压输电前期研究被列为国家攻关项目 ;1990 至 1995 年, 国务院重大技术装备领导小组办公室开展了远距离输电方式和电压等级论证 ;1990 至 1999 年, 国家科学技术委员会就特高压输电前期论证和采用百万伏特高压输电的可行性等专题进行了研究到本世纪,2004 年国家电网明确提出, 加快建设以百万伏级交流和 ±800 千伏级直流系统特高压电网为核心的坚强国家电网的战略目标,2009 年更进一步提出建设我国坚强智能电网的战略规划 2009 年 1 月 16 日, 国家电网宣布晋东南 - 南阳 - 荆门 1100kV 特高压交流试验示范工程项目顺利建成, 这是当前世界上运行电压最第 5 页共 17 页

6 高输电能力最大的特高压交流输变电工程, 标志着我国电网建设正式进入特高压时代 4) 特高压输电主要设备及技术特征从本质上讲, 特高压设备与常规超高压设备的基础理论一致, 结构型式一致, 设计方法相同, 电流水平相当, 主要差异表现在以下三个方面 : 一要承受更高电压 ; 二是由于输送功率大幅提高, 对设备可靠性的要求更加苛刻 ; 三是为满足高电压的要求, 设备尺度显著增大, 由此带来更高的机械强度要求显然, 建设特高压电网可以大幅度提高电网自身的安全性可靠性灵活性和经济性但建设特高压电网又离不开特高压输电电气设备, 这些产品的研发与生产离不开特高压试验的支撑, 如果没有真正的试验研究条件, 所谓的研发将成为一句空话所以, 本公司经过认真调研和分析后决定在现有高压试验的基础上, 建设 1100kV/100kA 特高压合成网络试验系统, 以彻底满足我国建设特高压电网的需要 2 项目意义 1) 加快建设特高压电网和智能电网的需要我国一次能源的资源分布与消费地分布很不均衡, 大型能源基地与负荷中心的距离长达公里, 形成了北煤南运西煤东运的格局这就导致煤电运输能力紧张, 煤电价格循环上涨要破解这个困局, 可用输电弥补输煤的不足从环境角度看,1000kV 的电磁污染程度要比 500kV 的电网还低因此, 国家正在考虑将特高压电网的发展纳入国家发展规划, 以统一部署智能电网和特高压电网第 6 页共 17 页

7 的建设建设 1100kV/100kA 特高压试验系统, 就是为特高压电网和智能电网建设的技术研究提供支持 2) 满足高压大容量电器检测的需要随着电网建设投资的加大, 电力系统中应用的电气设备正在向高电压大容量方向发展, 这些关键的电气设备包括高压断路器及开关设备电力变压器互感器避雷器绝缘子电力金具等都需要按电网要求, 技术规范参数, 进行设计试验生产和安装因此, 建设 1100kV/100kA 特高压试验系统, 可以满足高压大容量电器检测的需要 3) 提升电科院电器综合检测能力的需要 1100kV/100kA 特高压试验系统建成后, 电科院的电器检测范围可涵盖低压中压高压超高压特高压的全部领域, 而且低压试验能力为 420V/400kA, 特高压试验能力达到 1100kV/100kA, 这将提高企业的研发能力, 并大大提升电科院的电器综合检测能力二项目简介与内容 1 项目简介目前, 本公司的高压试验系统主要是 550kV 电压等级及以下, 短路试验能力是 40.5 kv/35ka,550kv/63ka 1/2 极,363 kv/63ka 整极,252kV/63kA 三相主要可以进行高压开关设备电力变压器互感器电抗器绝缘子避雷器等产品的全项目试验随着我国特高压电网建设步伐的加快, 与特高压输电网络相关的电气设备需要研发和生产, 建设本项目的目的主要是为这些特高压电气设备企业科研第 7 页共 17 页

8 发及产品试验提供技术服务本项目就是建造百万伏级高压大容量试验室, 主要建设 1100 kv/100ka 特高压试验电源系统, 合成回路试验系统, 绝缘试验及性能试验系统其中短路试验需要采用合成网络试验技术, 包括低压大电流电流源和高压小电流电压源电流源可以是短路发电机或振荡回路, 也可以直接利用电网, 而电压源一般采用振荡回路合成回路的种类分为电压引入回路和电流引入回路两大类本项目采用电流引入回路, 即电流源提供电流过零前的大电流, 电压源在电流过零前就已经作用在被试产品上, 电压源也提供一部分电流与电流源叠加在一起电流过零时, 电压源提供的恢复电压立即自动加在被试产品上 2 项目内容本项目研究主要内容包括以下几方面 1) 特高压试验电源系统的研究与建设 1100kV 级特高压试验电源系统建设是整个项目的关键部分之一特高压输电技术的试验研究以及特高压设备的绝缘考核对试验电源提出了更高的要求应对试验变压器串联谐振设备以及电力变压器等三种可供选择的试验电源各自的技术经济特点进行分析比较试验变压器适用于相对较小容量试品的短时高电压试验 ; 串联谐振设备适用于容性试品的单相高电压试验, 并能满足相对较大容量要求 ; 电力变压器作为高电压试验设备, 在结构和容量上并不经济, 但作为交流试验电源, 却具有较强的适应能力因此, 当试验变压器和串联谐振设备这两种常规方案不能满足特高压交流试验电源的基本要求时, 应第 8 页共 17 页

9 考虑电力变压器方案 2) 特高压短路试验系统研究与建设 1 短路试验既要考虑做单相合成试验, 又要考虑做三相合成试验, 限于合成厅的面积和空间, 必须进行优化设计, 既要实现上述试验目标, 又不浪费资金, 因此应对电容器的串并联运行方式进行周密设计 2 应考虑试验时工频恢复电压的类型单相合成试验的 T100 T60 异相接地故障试验 SLF 电源侧及三相合成试验的首开相采用交流工频恢复电压, 其余均采用直流恢复电压 3 短路试验系统主要包括变压器冲击发电机电抗器选相合闸开关等, 要确保系统能够产生规定的短路试验电流重点研究冲击发电机试验变压器负载阻抗选相开关的技术选型和集成优化 4 延弧回路系统研究合成试验时, 电流源电压较低, 为了满足规定的燃弧时间, 必须给被试高压开关设备延弧延弧回路有电容器组, 放电电阻, 球隙, 真空开关等组成每相可进行两次延弧三相合成试验时最多能用到 6 次延弧 3) 特高压电器试验系统建设 1 特高压关键输电设备特高压输电需要由相应的电气设备及其控制装臵和保护装臵来支撑, 包括电力变压器断路器隔离开关电压互感器电流互感器避雷器母线及各种无功补偿装臵等, 另外还包括铁塔导线第 9 页共 17 页

10 地线承载通信光纤的复合地线绝缘子与金具等特高压设备与超高压设备主要差异表现在以下三个方面 : 一是要承受更高电压 ; 二是为满足更高电压的要求, 设备体积要显著增大, 由此带来更高的机械强度要求, 进而提高了制造与运输安装的难度 ; 三是由于输送功率大幅度提高, 对设备可靠性的要求更为苛刻 2 特高压试验关键技术由于特高压电气设备在正常运行工况下发生故障的概率与普通高压设备相比, 有显著增加因此, 对特高压设备, 除要保证故障异常情况下的整体电气机械性能外, 还要特别注意工作电压下的长期可靠性设备的安全性抗电磁干扰能力和特殊环境条件下的承受能力所以特高压试验的关键技术就是可靠性试验技术局部放电试验技术人工污秽试验技术机械拉力试验技术抗震试验技术 3 设计目标完成后的 1100kV 特高压合成网络试验系统主要满足特高压高压开关设备电力变压器电流互感器电压互感器避雷器母线绝缘子及无功补偿装臵的试验需要, 主要试验能力如下 : 1) 可以满足 1100kV 等级及以下高压产品的绝缘试验, 工频耐压达 2400kV, 冲击耐压达 7200kV 2) 短路试验满足单相合成试验 1100kV/100kA, 三相合成试验 363 kv/100ka 3) 温升试验 35000A 4) 绝缘子机械弯曲试验 40kN.m 扭转负荷 ;300kN.m 弯屈负荷第 10 页共 17 页

11 5) 电容器测试容量 :10000kvar 三项目投资估算与资金筹措 1 投资估算本项目是电科院国家质检中心实验室扩建项目的一部分, 所有基础设施及项目管理费用已在其他项目中考虑, 本报告所指的项目投资为设备投资, 预计新增设备总投资约为 2.3 亿元人民币 1100kV/100kA 特高压试验系统设备清单 ( 新增部分 ) 序号设备系统名称数量金额 ( 万元 ) 1 冲击试验发电机 1 台试验变压器 3 台尾端并车调节电抗器 1 套保护断路器 3 台 kV 合成回路电源系统 1 套 kV 合成回路控制系统 1 套 kV 合成回路测量系统 1 套其它合计资金筹措本项目新增设备总投资为万元人民币, 资金来源为公司自筹资金万元, 银行贷款 8000 万元 3 建设周期本项目建设工期计划 24 个月, 不包括基础设施建设和原项目计划部分拟分三个阶段进行, 第一阶段为方案论证及设备选型阶段 ; 第二阶段为设备采购阶段 ; 第三阶段为施工安装调试培训及模拟试验阶段预计项目可在 2013 年底完成并投运第 11 页共 17 页

12 四项目技术经济效益分析 1 技术可行性分析本公司实验室是经国家认可委 (CNAS) 审查认可, 国家认监委 (CNCA) 资质认定和中国机械工业联合会机构认可的具有独立法人地位的科研检测机构 ; 是国家质检总局批准的生产许可证检测单位 ; 是 CNCA 批准的 CCC 认证指定检测机构 ; 是中国质量认证中心 (CQC) 电能 ( 北京 ) 产品认证中心 (PCCC) 美国 UL 荷兰 KEMA 和欧洲合格评定 CEM 的签约实验室机械工业高低压电器及机床电器产品质量监督检测中心机械工业汽车电子电气产品质量监督检测中心工业 ( 电器 ) 产品质量控制和技术评价实验室机械工业电器检测 ( 苏州 ) 重点实验室机械工业第二十六计量测试中心站 ( 苏州 ) 江苏省质量技术监督小容量电器产品质量检验站江苏省电磁兼容专业测试中心江苏省苏州太阳能和风能发电设备检测公共技术服务中心苏州电器产品质量监督检验技术服务平台苏州大学教学实习基地河北工业大学电器可靠性试验研究基地北京工业大学教学实习基地苏州科技学院教学实习基地苏州大学电子信息学科工程硕士培养基地等均设在院内, 为开展产品检测新技术开发人员培训检测装备研制提供了坚定的基础现有实验面积 85000m 2, 试验设备 4500 多台 / 套建有高压电器实验室低压电器实验室汽车电器实验室船舶电器实验室核电电器实验室机床电器及其他电器实验室太阳能光伏及风能发电设备实验室电磁兼容 (EMC) 实验室电子电气产品中有毒有害物质第 12 页共 17 页

13 (RoHS) 检测实验室和仪器仪表检定 / 校准实验室检测范围主要包括经 CNAS 认可的 270 类国际标准国家标准所覆盖的产品检验项目, 还包括 45 个检定规程和校准规范覆盖的仪器仪表的检定 / 校准工作在进行的高压电器试验中, 涉及到相当多的短路试验项目, 拥有一大批熟悉高压电器试验技术的专业人员需要指出的是, 本项目涉及特高压试验与中高压超高压电器试验既有相同之处, 也有不同之处由于特高压电器设备在正常运行工况下发生故障的概率与普通高压设备相比有显著增加, 因此, 对特高压设备除要保证电器整体的电气机械性能外, 还要特别注意工作电压下的长期可靠性设备的安全性抗电磁干扰能力和特殊环境条件下的承受能力等相应的, 特高压电气性能检测的关键技术是绝缘技术可靠性试验技术局部放电试验技术人工污秽试验技术机械拉力试验技术抗震性能试验技术等, 其中的绝缘技术是特高压检测过程中最为关键的技术特高压与常规超高压设备的主要技术差异及检测重点表现在 : 一是要承受更高的电压, 故障率更高根据国外 750kV 系统的运行试验, 变电设备在正常工况下发生故障的概率与 500kV 及以下设备相比有显著的增加, 且故障影响范围更广危害更大特高压设备由于承受的电压更高, 其故障概率相对于超高压设备有显著提升, 因此特高压设备的绝缘水平是其设计和检测的制约因素之一以交流特高压 1100kV 设备所需要的绝缘水平为例 : 第 13 页共 17 页

14 单位 : 千伏项目变压器其他设备开关设备端口操作冲击耐受电压 1,800 1,800 1, 雷电冲击耐受电压 2,250 2,400 2, 短时工频耐受电压 1,100(5 分钟 ) 1,100(1 分钟 ) 1, (1 分钟 ) 二是对设备可靠性要求高特高压设备由于输送功率大幅提高输电距离长, 因此对特高压电器设备的长期可靠性具有更高的要求三是由于设备电压高, 设备尺寸比较大, 带来更高的机械强度要求, 杂散分布电容和局部发热等因素对电器绝缘的长期稳定运行形成威胁通过本项目的绝缘试验可靠性试验及安全性能检测动作性能检测局部放电试验技术等试验检测项目, 可满足特高压电气性能检测的上述特点从 2009 年开始, 本公司即着手进行特高压输电设备的试验技术研究, 并聘请国内高校科研院所的高压试验专家来领衔研发团队, 通过与国内外同行和德国著名设备制造商的工程技术人员的交流学习, 掌握了特高压输电技术要求特高压绝缘试验技术特高压局部放电和无线电干扰试验技术特高压环境试验技术特高压电磁兼容试验技术等, 并在高压大电流试验技术中获得了多项国家专利, 为建设项目的顺利实施提供了可靠的技术保障由此可见, 依据目前我院的基础条件和人员状况, 采用进口设备和国际先进的合成网络试验技术建设百万伏级特高压超大容量试验系统是可行的, 在技术上不存在风险第 14 页共 17 页

15 2 经济效益分析电力是国民经济的基础产业, 也是衡量一个国家经济发展程度和人民生活水平的重要标志之一近年来, 我国的电力事业发展迅猛, 极大地促进了输配电设备的需求增长国家电网公司公布数据显示, 在我国建设坚强智能电网的三个阶段中, 特高压电网总投资将达到 6330 亿元, 其中十二五期间特高压电网投资将达到 3000 亿元, 平均每年的特高压电网投资金额约达 600 亿元因此, 特高压电器的检测需求正在逐年递增, 且 60% 左右的特高压电气设备制造企业分布在华东地区及周边地区, 本项目建成后, 也将从很大程度上缓解目前试验供不应求的局面预计本项目建成后, 年试验能力可以达到 600 项次以上如果按平均每项次试验费用 35 万元 ( 其中短路试验 25 万元安全性能试验 8 万元电磁兼容及其它试验 2 万元 ), 每年做 400 项次试验计算, 公司可增加年收入万元, 这其中需要交纳税金及附加 : 784 万元 ; 年成本费用 : 万元, 其中工资及福利费总额 300 万元 ; 固定资产折旧采用平均年限法, 建筑物按 30 年进行折旧, 留残值 5%; 设备按 10 年进行折旧, 留残值 5%; 待摊投资按 10 年进行折旧, 项目建成后年折旧费约万元 ; 燃料动力费 150 万元 ; 年其它费用包括管理销售和财务等费用共计 2000 万元正常年利润总额万元, 所得税万元, 年税后净利润万元这样 4 至 5 年内可以收回投入的成本并盈利因此, 本项目具有一定的经济效益, 并能使公司成为国内试验能力最强的高电压大容量试验室第 15 页共 17 页

16 五项目风险分析 1 政策法律风险本项目符合国家产业政策和国家整体发展规划, 不存在政策和法律上的风险本项目经公司董事会审议通过后将进行立项审批 2 资产流动性降低风险本项目投入的固定资产金额较大, 使公司总资产规模增加, 固定资产占总资产的比例上升, 可能导致企业的资产流动比率下降, 偿债能力降低, 也会影响公司对外部环境变化的快速反应和调节能力, 增加了公司的经营风险由于固定资产变现能力的限制, 可能会导致支付困难但公司可以通过贷款等其它资金筹措方式来获得流动资金, 将该风险控制在安全范围内 3 检测需求风险本公司主要从事各类高低压电器的技术检测服务, 其市场需求具有一定的衍生性, 受我国电气设备制造行业景气程度的影响较大行业景气程度主要受到国家长期宏观经济预期及发展水平的影响, 若未来宏观经济中长期增长态势发生逆转, 导致国内电力行业投资规模及电气设备制造业市场需求大幅下降, 则将会给本项目带来检测需求的风险因此, 本公司专门成立了市场部, 对检测市场需求进行战略分析, 增强服务观念, 巩固和发展高低压电器检测市场的客户, 力争将风险降到最低 4 管理风险随着本项目的完工建设, 公司的检测的能力和业务范围将进一步第 16 页共 17 页

17 扩大, 公司将面临着固定资产管理内部质量控制人力资源管理财务管理和资金安排等一系列管理问题若公司的组织管理体系和管理人员不能满足公司业务规模扩大后对运营管理的要求, 则公司经营将受到不利影响公司正在 IEC/ISO17025 实验室管理体系的基础上, 按 ISO9001 质量管理体系要求, 严格内部管理, 以适应公司业务规模扩大的需要六项目结论本报告从项目背景及意义现有试验条件及技术项目建设内容及要求技术可行性经济效益及社会效益等诸多方面进行了分析本项目的技术方案评价财务经济评价, 社会效益评价均较好, 立项建设是必要的和可行的上述分析表明, 本建设项目必要性充分市场风险较小, 经济技术可行第 17 页共 17 页

目录一 项目背景与意义 项目背景 项目意义... 6 二 项目简介与内容 项目简介 项目内容 设计目标 三 项目投资估算与资金筹措 投资估算 资金筹措 建设周期... 1

目录一项目背景与意义项目背景项目意义... 6 二项目简介与内容项目简介项目内容设计目标三项目投资估算与资金筹措投资估算资金筹措建设周期... 1