美国国家配电变压器计划.ppt

美国国家配电变压器计划美国经验概述Michael Scholand, N14 Energy Ltd.2012年变压器国际能效论坛 6 November 2012年11月6日，北京目的• 回顾美国如何处理配电变压器• 更新目前的（正在使用的）监管流程免责声明: 请注意，Michael Scholand并不代表美国能源部作为承包商 ，他曾与DOE合作过十年，其中七年都用于支持DOE变压器监管分析 他现在并没有参与DOE正在进行的配电变压器监管演示文稿中的 所有意见，仅是他个人的观察和理解，并不代表美国能源部或CLASP 23目录3强制性计划1介绍和概述42自愿性计划问题和经验4如何在美国开始?•1975年，美国通过了能源政策和节约法（EPCA）- 为监管家电和设备 建立了框架•在过去几年通过了大量的修正案，制定了法规并扩大了范围•国家节能政策法案修订案 (NECPA, 1978年)•国家家电节能法案(NAECA, 1987年)•1988年国家家电节能法案修订案•能源政策法案 (EPAct, 1992年)*•2005年能源政策法案•2007年能源独立和安全法案Authority介绍* Added Distribution Transformers, at the request of Allied Signal (amorphous)51992年EPACT增加了配电变压器6317条针对高亮度放电灯、配电变压器和小型电机的节约标 准(a) 高亮度放电灯和配电变压器(1) 1992年10月24日之后的30个月内，部长发布了针对配电 变压器的测试要求 ，以便部长在技术上和经济上确定节能标 准的可行性，从而带来显著的节能效果(2) 在按（1）发布测试要求之后18个月内，部长按规则发布 了配电变压器节能标准，以便部长按（1）发布测试要求。

Authority* 1992年42 U.S.C. 6317 能源政策法案修订了EPCA介绍6•DOE 的配电变压器包括液浸式、低压干式和中压干式变压器 •配电变压器 – 通常会造成电压下降 •液浸式 (户外) 和干式 (户内)液浸式安装在电线杆上低压干式中压干式什么是配电变压器?Background介绍配电变压器ormer that— 1) 具有34.5kV或以下的高压输入; 2) 具有600V或以下的低压输出; 以及 3) 额定工作功率为50或60 Hz. 4) 含有容量10 kVA 到2500 kVA的液浸式设备以及15 kVA到2500 kVA 的干式设备 5) “配电变压器”不包括：涵盖范围*Background介绍* 2007年节能标准最终规则涵盖范围8美国活动详细时间表•国家电气制造商协会 (NEMA)制定了“TP-1”自愿性标准，1996年首次发布，2002年修订•美国能源部启动与橡树岭国家实验室的一系列市场和技术研究（1994-1997）•NEMA制定“TP-2”测试方法，以测量变压器的效率，1998年首次发布，2005年修订•1996年美国能源部启动了测试流程的工作，但是直到2006年才完成。

(DOE目前正在审查其测试流 程)•1990年，美国EPA制定了能源之星变压器，以帮助提高NEMA TP-1的市场普及度•2000年，美国能源部启动有关节能标准（即最低能源性能）的工作，并于2007年完成相关工作•国会通过了2005年能源政策法案，为一些变压器（低压干式）制定了节能标准•2007年5月美国EPA终止能源之星变压器，因为其与2005年EPACT相同•2010年5月，NEMA启动了低压干式优质变压器•2011年初美国能源部开始审查2007年法规Authority介绍美国活动详细时间表Authority介绍199219962000200420082012EPACT 1992•自愿性和强制性计划组合 •但是，强制性计划影响更大ORNL 研究NEMA发 布TP-1NEMA发 布TP-2测试流程DOE 效率 法规，最 终规则2005年低压 干式EPACTEPA能源a之星变 压器NEMA优质变 压器9节能法规(首次)修订TP-1 和TP-2第一个DOE法 规的生效日期节能标准 (第 二次)10目录3强制性计划1介绍和概述42自愿性计划问题和经验11NEMA TP-1 1996和2002•全国电气制造商协会 (NEMA) 制定了“TP-1”自愿性效率标 准•1996年首次发布 (全球首个?)，2002年修订•范围:•液浸式单相10-833 kVA•液浸式三相15-2500 kVA•干式低压单相15-333 kVA•干式低压三相15-2500 kVA•干式中压单相15-833 kVA•干式中压三相15-2500 kVA•例外清单，但未定义Authority自愿性计划注 “低压” = 600V或以下 “中压” = 601V到34.5 kV•NEMA TP-1 提供进行指定变压器总拥有成本（TOC）的计算方法•TOC = 首次成本+ 铁芯损耗成本 + 负载损耗成本•铁芯损耗= A ($/watt) x 铁芯损耗瓦特数•线圈损耗 = B ($/watt) x 线圈损耗瓦特数•含有公用事业公司方法以及商业/工业客户方法•为无法评估损耗的客户制定最低效率表•对应的A值为$3.00，B值为$0.75•提高绝缘等级 (即更高的基本绝缘水平(BIL)) •2002 修订版在额定绝缘等级左右创建了两个效率水平 (为较低的额 定BIL采用更高的效率水平)自愿性计划12NEMA TP-1 1996和2002•在20°C，50%铭牌负载下测量空载损耗•在85°C，50%铭牌负载下测量加载损耗自愿性计划NEMA TP-1液浸式最低效率1314•在75°C，35%铭牌负载下，测量低压•在75°C，50%铭牌负载下，测量中压自愿性计划NEMA TP-1 干式最低效率15能源之星变压器•1999年到2007年美国环保局（EPA）执行配电变压器能 源之星计划•包括液浸式、低压干式和中压干式变压器，范围与NEMA TP-1相同•重点在于低压干式配电变压器•通常由电气承包商为商业建筑指定•无运行成本，因此存在拆分激励问题•EPA 提供公用事业补贴，但是市场销售不佳•其他类型 – 中压干式和液浸式不是重点•在2005年能源政策法案提出了低压干式强制要求之后， EPA于2007年5月暂停了该计划Authority自愿性计划16NEMA 优质变压器•全国电气制造商协会 (NEMA – 制造商贸易协 会)•在EMA TP-1 成为低压干式变压器全球法规 之后，协会开始准备新的要求•(由于DOE在2007年采用的法规比TP-1更为 严格，因此没有解决中压干式或液浸式配电 变压器)•NEMA 优质为NEMA成员提供在市场上区分 其产品的机会•2010年启动 ，目前仍有效•http://www.nema.org/Technical/Pages/NEM A-Premium-Efficiency-Transformers- Program.aspx Authority自愿性计划17NEMA 优质变压器•干式低压配电变压器，单相和三相Authority自愿性计划kVATP-1PremiumkVATP-1Premium1597.7 %98.39 %1597.0 %97.90 %2598.0 %98.60 %3097.5 %98.25 %37.598.2 %98.74 %4597.7 %98.39 %5098.3 %98.81 %7598.0 %98.60 %7598.5 %98.95 %112.598.2 %98.74 %10098.6 %99.02 %15098.3 %98.81 %16798.7 %99.09 %22598.5 %98.95 %25098.8 %99.16 %30098.6 %99.02 %33398.9 %99.23 %50098.7 %99.09 %75098.8 %99.16 %100098.9 %99.23 %•在75°C，35%铭牌负载下，测量效率18目录3强制性计划1介绍和概述42自愿性计划问题和经验19强制性要求•在美国制定强制性要求的方法有两个:•国会(立法)制定和采用法案并由总统签发•美国能源部制定的规则•含有若干阶段的开放流程•利益相关者意见，DOE分析•最终规则规定考虑了各种观点的要求•强制性要求对象•测试流程 – DOE与国家标准和技术研究所合作•节能 – DOE规定 (或立法)Authority强制性计划20DOE 测试流程内容: 基于IEEE C57.12.90, C57.12.91, C57.12.00, C57.12.01 和NEMA TP-2一些项目非常详细，因为DOE测试流程时强制性而非自愿性准则在下列负载情况下测量效率:• 低压干式: 35%铭牌负载• 液浸式和中压干式: 50%铭牌负载Test Method强制性计划其中:P = 每单位负载 (如35%或50%铭牌负载)kVA = 铭牌额定kVA (变压器额定输出)NL = 20°C下，空载（铁芯）损耗，瓦LL = C57.12.00 (液) 和 C57.12.01(干)温度下，100%负载下的负载损耗，瓦T = 负载损耗指定温度的修正因子效率% =(P x kVA x 1000)(P x kVA x 1000) + NL + (LL x P² x T)x 100%强制性计划21DOE效率公式22DOE 制定规则•DOE第一套变压器规则 (2000年-2007年) 遵循传统方法•根据利益相关者审查和会议提出建议要求•根据审查和会议修订建议•准备补充分析并采用最终规则•DOE第二套变压器规则 (2010年至今)开始采用协商规则制定流程•成立利益相关者委员会 (工业、公用事业、协会、环保团体)，尝试就效 率要求达成共识•进行约10次会议，共享数据，实时讨论并了解审查意见，但不达成协议•DOE转到传统方法，但是在第二步 – 修订方案，将遵循审查和会议并将 在很大程度上依赖于 协商制定获得的数据•DOE可能会在任何时间发布最终规则 (2012年10月1日到期)Authority强制性计划在制定节能标准时，DOE应考虑七个因素因素分析 1. 对消费者和制造商的经济影响寿命周期成本分析 制造商影响分析 2. 节约的终身运行成本寿命周期成本分析3. 预计节约的总能源国家影响分析4. 对效用或性能的影响工程分析 筛选分析 5. 降低损耗对竞争的影响制造商影响分析6. 国家节能需要国家影响分析7. 部长认为相关的其他因素环境评估 效用影响分析 就业影响分析EPCA Criteria强制性计划23Key Analyses§工程分析成本和效率的关系§寿命周期成本评估为变压器客户带来的节约（或成本）§国家影响分析法规对国家的好处 (或成本) §制造商影响分析法规对制造商的影响（正面/负面）标准制定的四个关键分析强制性计划24工程分析从8个产品类别和95个分散的额定kVA开始额定kVA简化代表单位分析结果• 创建工程设计线 – 10个产品子类别• 选择10个代表单位– 每个设计线选择1个• 针对代表单位，使用优化计划服务变压器设计软件准备 >23000份设计• 设计将说明寿命周期成本分析所用的价格-效率关系Methodology强制性计划25选择变压器设计 (根据消费者经济情况)计算组装和安装成本电气 成本和价格加载 变压器计算损耗成本计算未来损耗成本的现值结果: LCC 节约和回报贴现率工程分析得到的 变压器设计和成本寿命周期成本分析Methodology26强制性计划国家影响分析•国家贴现率- 3%和7% 实际•安装成本 - 由于标准（LCC平均值），设备价格和安装成本上升•年电力消费量 - LCC每条设计线的年平均电力消费量•主要节约能源 – 使用NEMS-BT的工厂到来源因子计算工厂节约•变压器负载 – 根据LCC，与变压器容量有关的变压器每小时负载RMS•负载增加 –。