观点｜谈绿色变压器在新能源领域的应用

绿色变压器是指在原材料获取、生产制造、包装运输、运行维护和 回收处理等全生命周期的各阶段中，满足高效节能、科学节材、低碳环保、 安全可靠、可回收率高等基本要求的一类变压器，产品符合高效节能变 压器（GB20052）的能效等级要求，在变压器全生命周期阶段能够对环 境的负面影响降低到最小程度，符合国家低碳、循环经济的总体战略要求。

绿色变压器从全生命周期角度予以全面考虑，在原材料采购、产品设计制造、试验、包装运输、安装、使用、回收等环节， 均考虑产品的“绿色”特征，具有“生态设计”理念。具体来说，绿色变压器技术特点主要突出体现在四个方面，即高效节能、资源材料节约、 低碳环保、安全可靠。

这些变压器的广泛应用，不仅彰显了我国在绿色科技领域的进步，也为推动社会的可持续发展和环保事业做出了重要贡献。因此，绿色变压器是我们在未来继续倡导和发展的方向。

新能源行业与传统电力行业有比较明显的差异，这些差异决定了它对变压器提出了新的要求。并网大型光伏发电、高空风力发电以及大容量电池储能电站都具备一个共同的特性，那就是它们产生的电能都需要经过一系列的电能转换后送入电网。在这个过程中，变流器与变压器组起到了至关重要的作用。

变流器运用电力电子技术，将来自光伏组件、风力发电机以及电池等发电设备的电能转换为规定频率和特定电压的交流电能。随后，通过常规升压或双工况变压器将电能转换成符合电网规范的交流电能，最终将发出的电功率输送到电网中。在这个过程中，变压器的低压侧必须与变流器的参数相匹配，而高压侧则需要与电网参数相协调。特别是对于储能电站用的变压器，还需要适应双工况工作的特殊需求。

新能源变压器的另一个显著特点是其工作环境差异大，个性化程度高。目前，大部分陆上新能源都采用户外预装式（箱式）变电站。然而，由于箱外环境千差万别，箱内技术也分为欧式、美式、华式等多种形式，包括干变和油变。而且，整个电站往往实现无人值守，许多电站位于荒野地区，交通不便。因此，对包括变压器在内的所有设备的可靠性要求和智能化要求都更高。

在特定的应用场景中，对变压器还有特殊的要求。例如，在渔光互补和农光互补光伏发电中，需要保证生态安全，并考虑变压器故障时可能引发的次生灾害，如漏油导致的鱼池和农田污染等。

对于海上风电项目，考虑的因素更加复杂。变压器不仅要承受大容量、高电压的负荷，还要满足极高的可靠性要求，因为离岸设备的紧急检修成本高昂，甚至超过设备本身的价值。此外，还需要考虑变压器在频繁的大范围负荷变动下的绝缘失效问题、海上平台的震动引起的结构疲劳失效问题以及散热不良导致的热点温度过高引起的绝缘失效问题。其他因素包括塔筒或机舱的尺寸和承重能力、海上防腐要求、防燃防爆措施、冷却系统的可靠性等。电气系统还需要考虑特快速暂态过电压、低电压穿越、谐波等承受能力。在环境影响方面，必须保护海洋生态，确保发展新能源不会对海洋生态环境造成破坏。

在青藏高原和三江源头等地区，发展新能源的重点是生态保护以及适应高原高寒环境甚至高盐霜（如青海湖边）的苛刻环境。这些地区的变压器需要具备更高的耐候性和环境适应性，以确保新能源项目的顺利推进和生态环境的和谐共存。

1、绿色变压器在储能电站的应用 

储能电站对于接入的变压器有着特殊的要求。首先，由于储能电站需要在充电和放电双工况下运行，对变压器有特定的安全要求，特别是要防止过励磁。其次，考虑到储能电站的高成本和宝贵的电量，节能成为了设计过程中的重要考虑因素。此外，由于储能电站通常靠近负荷中心，消防安全要求极高，对变压器的设计和材料有着严格的要求。 针对这些要求，绿色变压器应运而生。设计时，磁密取值不能过高，应低于1.5特斯拉，以防止在放电工况下发生过励磁和空载损耗的增加。无论是充电还是放电，变压器都需要接近满负荷运行，因此其负载损耗要尽可能低，以最大限度地节约宝贵的储存电能。因此，超新一级能效变压器成为了最佳选择。 由于储能变压器通常放置在室外的集装箱内，内部环境温度可能较高，对变压器的耐温等级有着较高的要求。箱壁通常会安装风扇进行散热，这就对变压器的防尘和防湿性能提出了更高的要求。为了满足这些要求，应使用包封式或封闭式变压器。 绿色变压器为储能电站提供了绿色低碳的解决方案。例如，台泥集团旗下的广东英德厂的电力储能系统项目，采用了海鸿公司的立体卷铁心变压器，成为了中国水泥行业中规模最大的储能系统。此外，宝塘电网侧独立电池储能站、江苏林洋亿纬储能科技有限公司储能电站项目等也都选择了绿色变压器技术。 

2、绿色变压器在海上风电项目的应用 在海上风电项目中，特变电工衡变公司自主研发的66kV/14MW海上风电用塔筒变压器经过抗短路试验一次成功。这款变压器首次采用天然酯植物油，具有燃点高、可降解、可再生等性能优势。它的成功研制打破了外资企业在该领域的技术垄断，实现了海上风电塔筒专用植物油变压器的国产化。 美国节能经济委员会的研究也表明，采用改良绝缘材料的液浸式变压器相比干式变压器具有更低的成本、更高的效率和显著的初始投资及运行成本节约。在海上风电项目中，体积小巧、能效高的植物油变压器显得尤为重要。 

3、绿色变压器在核电站发电项目的应用 广东省深圳市的大亚湾核电站和岭澳核电站采用了海鸿电气立体卷铁心节能技术供电方案，并取得了良好的运行效果。此外，广西防城港核电厂、汕尾陆丰核电站等也都选择了绿色变压器的供电方案。核电站大量应用绿色变压器是对其安全可靠性能的最高等级的认可。 

4、绿色变压器在光伏发电项目的应用 光伏电站为了并入电网，需要使用电力变压器。功率在10MW以上的光伏电站一般考虑采用液浸式变压器，而植物油变压器相比传统的矿物油变压器具有更多的优势。在相同条件下，天然酯（植物油）变压器具有更高的耐热等级，可以在过载情况下承受更高的温升，因此可以在光伏电站中使用容量更小的变压器，从而节约成本。此外，天然酯（植物油）还具备良好的环境友好特性，降解率接近100%，无环境负担，且无毒性，对动植物与人体无害。其碳排放在整个生命周期内仅为传统矿物油的1/64。更重要的是，植物油（天然酯）变压器还具有优秀的防火性能。 在辽宁铁岭大青水库的70MW并网光伏发电项目中，两台35kV电压等级的1100kVa光伏逆变升压一体化装置采用了明阳电气旗下子公司瑞智电力研制的环保型、防火型的植物油变压器。这是行业中首次将植物油变压器应用于新能源发电项目上，目前植物油变压器已经在各地光伏项目中广泛应用。

综上所述，绿色变压器在各个领域的应用都在不断推进，其高效、环保、安全的特性为各种能源项目提供了可靠的解决方案。随着技术的不断进步和环保要求的日益提高，绿色变压器将在未来发挥更加重要的作用。围绕绿色能源发展领域，我们见证了多个成功的光伏发电项目，如中电建青岛海上光伏、许继德州宁津坑塘分布式光伏等。这些项目均凸显了绿色变压器在新能源发电中的关键作用，其与新能源发电的新需求高度契合，赢得了新能源发电项目业主的广泛赞誉和高度认可。

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