Environment-friendly Gas Insulated Metal-enclosed Switchgear
admin
2022-09-16
环保气体绝缘金属封闭开关设备
Environment-friendly Gas Insulated Metal-enclosed Switchgear
技术编号
HUB-018
提供单位
湖北工业大学
技术大类
生态环境保护技术
联系人
田双双
技术类型
温室气体减排技术
电话
15827574383
邮箱
975083636@qq.com
适用范围
电网、交通轨道系统开关柜
推荐单位
湖北省科学技术厅
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技术简要说明为了减少气体绝缘设备中大量使用的强温室气体SF6的使用量,研究环保气体在开关设备的应用技术,从气体应用配方(气压、混合比等)、分解抑制方案、相容性材料选择、生物安全性、设备内部结构优化等方面入手开展了一系列的研究,掌握了环保气体在10kV开关柜中的应用方案,研发了国内首台具有自主知识产权的10kV环保气体开关设备。
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技术提供方湖北工业大学,武汉大学,中国南方电网科学研究院
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技术主要指标信息技术指标:满足国家标准GB-T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》
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商业应用情况与多个气体绝缘开关设备生产厂家深入合作,对现有设备结构、绝缘和密封材料进行改进和升级,并成功研制了10kV环保气体开关柜,研制的环保绝缘金属封闭开关设备已经通过了国家标准GB-T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中的耐压试验和型式试验。该型号环保绝缘金属封闭开关设备已在南方电网所属地区率先实现挂网示范运行,在此基础上将进一步研究环保气体应用于更高电压等级的气体绝缘设备,同时对设备运维和在线监测技术进行了深入研究,助推我国环保型气体绝缘设备的推广应用。
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希望在技术转移过程中得到的帮助/支持
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商业应用单位联系人/电话/邮箱
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设备投资环保型金属封闭开关设备生产需要投资建设生产线,预计投资2000万元,包括设备零部件的生产设备、组装车间。在现有传统的充气开关柜生产线基础上需要配置相应的环保气体灌充装置,混合比检测装置等,保证充气的准确性和安全性。设备生产主要原材料包括设备基本材料包括开关设备的气室、外壳、开关部分、检测部分,均可通过一次厂家定制。投资建成约年产3万台设备的工程规模,技术寿命约8年。
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年运行维护费用系统正常运行需要消耗的主要原材料水、电、燃气、年均费用约20万元。工人按照每月5000元工费计算,预计需要人工20人用于生产线的管理和运维,年人工费为120万元。设备折旧费、修理费以及管理费,每年约10万元。累计运行维护费用约150万元。
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投资回收期初始投资额为2000万元,预计使用寿命为5年,投资期开始时点垫支营运资金1000万元。以市场需求为计算现金流的出发点,我们预测2021年该设备市场需求为150万台并以每年度9%的增长率线性递增。另一方面该设备的单价和相关单位成本也随着技术的不断更新而降低,分别从2021年的10万元/台和8万元/台开始,每年下降5000元。同时,该项目的折现率按照初始融资时的加权平均资本成本进行衡量。 该项目从2021年初开始至2025年末五年期间的现金净流量分别为-3000万元,-147.2万元,288.025万元,1067.8万元,1756.15万元,3211.04万元。折现后项目的投资回收期为4年。
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附加效益相比于SF6开关柜,每台环保气体绝缘开关柜的使用,相当于减少CO2排放量58.75吨(以单个10kVSF6气体绝缘开关柜需要充2.5千克气体计算,且SF6的温室效应潜在值GWP是CO2的23500倍)。2020年湖北省碳交易的单价在25~40元/吨之间浮动,日交易量在10万吨以上。单个环保气体绝缘开关柜带来的碳交易收益达1500元,按照建设初期平均每年2000台销量计算,年附加效益达300万元。随着环保政策的逐渐落地和电网对环保设备的需求增加,每年带来的附加增益逐渐增加。
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综合效益国家电网公司发布的《国家电网公司重点推广新技术目录(2017版)》提出在新建和改造项目中环保气体开关柜的应用量要逐年提高,尤其是大城市负荷核心区和设备运行环境严苛地区。就环保气体开关设备市场变化趋势来看,环保气体开关设备正高速发展应用,整个环保气体开关柜市场前景广阔,随着城乡发展以及配网的不断建设和更新,对于中低压设备的需要逐年增加。SF6的温室效应潜在值GWP是CO2的23500倍,以单个10kVSF6气体绝缘开关柜需要充2.5千克气体计算,每台环保气体绝缘开关柜的使用,相当于减少CO2排放量58.75吨。产品成熟后,可逐步推广至国内配网、轨道交通、工业电气、风电等领域,为国家一流配电网建设及高速铁路、重点工业的安全稳定运行提供设备保障,同时可以带来极大的社会效益和环保效益。
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障碍对技术转移影响等级无
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提交日期2020/12/31
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技术成熟度针对环保型气体的物理化学特性、绝缘性能、分解特性、生物安全性及材料相容性等关键问题进行了大量的理论和试验研究,在多个创新点上取得突破,引起国内外电力行业的高度关注。与多个气体绝缘开关设备生产厂家深入合作,对现有设备结构、绝缘和密封材料进行改进和升级,并成功研制了10kV环保气体开关柜,研制的环保绝缘金属封闭开关设备已经通过了国家标准GB-T11022-1999《高压开关设备和控制设备标准的共用技术要求》中的耐压试验和型式试验。该型号环保绝缘金属封闭开关设备已在南方电网所属地区率先实现挂网示范运行,在此基础上将进一步研究环保气体应用于更高电压等级的气体绝缘设备,同时对设备运维和在线监测技术进行了深入研究,助推我国环保型气体绝缘设备的推广应用。
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技术适用性与使用条件设备适用于传统配网、新能源发电厂、轨道交通等场所中10kV开关设备的应用场景,最低运行温度满足-25℃。设备主要生产材料来源稳定,不受地域规模限制。
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技术稳定性环保气体开关设备运行环境主要是针对电网的运行环境,针对混合气体的绝缘性能,开展耐压性能和局部放电试验,根据测量的耐压值和局部放电起始电压值并分析绝缘性能受混合比和气压值的影响规律。综合经济性、环保性、设备运行温度范围和绝缘技术要求,最终确定了可以在不同设备中应用的最佳应用方案,确保了设备的安全稳定。 为了探究环保气体在电热状态下的分解性能,开展了实验研究理论计算,得到不同放电能量和温度下的分解产物以及产物的生成机理并提出了分解抑制方案。综合研究结果,分解产物具有较好的介电强度,对环保气体的绝缘性能无影响。产物的温室效应值均低于SF6,在较强放电能量下,分解产物的生成率也极低,相比于SF6的分解产物,环保气体的分解产物毒性更低,综合环保性和安全性,环保气体应用于电力设备更有优势。
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技术安全性设备本身安全环保,且已经验证了环保气体的生物安全性,对气体的生物毒性展开了研究,明确了气体对各器官和生命体征的影响情况和应用安全性。对不同工况下环保气体发生分解后的生物毒性和安全性也展开了研究。同时模拟设备及其环境区域,研究了混合气体的泄漏扩散规律,评估了其泄漏扩散对生态环境和生命体征的影响,形成了环保型气体绝缘设备安全防护措施的指导意见。
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技术转移推广障碍当地市场竞争激烈,投资成本高或投资回收期长,融资困难
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知识产权转让具有国内自主知识产权,专利均已申请,为湖北工业大学、武汉大学和中国南方电网科学研究院共同所有。