对非晶电力变压器的一些思考

自上世纪90年代初美国Allied Signal 公司为他们的Mat-glass产品在我国开始寻找出路以来，国内已有十多家电力变压器制造企业相继推出了使用铁基非晶合金材料铁芯的工频电力变压器(以下简称“非变”)，以取代传统的硅钢材料铁芯的电力变压器(以下简称“硅变”)。可喜的是，近十几年来我国自己的各类非晶磁性材料的研制也得到了快速发展。例如起步较早的上海钢铁研究所，已形成规模的钢铁研究院及其它企业。

 各类非晶软磁箔带材料的出现，解决了中大功率开关变换装置产品开发的燃眉之急。这类产品的工作频率一般在数Khz乃至数百Khz以上，若用坡莫合金材料价格昂贵，各种大体积、高导磁率铁氧体材料的烧结工艺困难……，而铁基非晶合金、铁镍基非晶合金、铁基非晶纳米晶合金等材料的推出正好弥补了这一断层。

用于电力变压器的是铁基非晶合金。与优质硅钢材料相比，其饱和磁密Bs较低、磁致伸缩效应导致的噪声较大、价格高，但其单位损耗、导磁率指标均明显优于优质硅钢。

笔者坦言，在本文中笔者没有能力对铁基非晶合金用于电力变压器的是非曲直全面权衡、提出结论性意见。但笔者呼吁，此问题涉及巨额投资资金流向的合理性问题，政府理应牵线组织权威机构、权威人士进行科学论证并提出指导性意见，包括下面涉及的空载损耗、负载损耗“折合成货币进行补偿”、变压器的“评估价格”等问题提出适合我国国情的计算方法、评估方法。

一、常见资料怎么说?

所谓“常见资料”，并非权威机构的论述。有杂志(多源于《国际电子变压器》)、样本、网站、业内人士口述等，来源较杂，不一一罗列。常见资料一般不外以下三类:A、业内或其它技术人员的著作、见解;B、制造商为推广应用而发放的指导性技术资料;C、产品宣传、广告资料。

对A，有一定的可信度，但免不了带有一定的倾向性或资料转载、引用上的盲目性; 对B，纯属技术资料，可信度高。例如90年代初 Allied Signal 的 Mat-glass 产品应用的小范围发放的技术资料至今在网上还能找到，当时介绍的功率因数校正器(Power Factor Corrector)、矩磁开关组件(Magnetic Amplifier——或称“磁放大器”)等当时国内尚未普及、知者甚少。

本文的重点置疑对象是上述A、C类资料。

部分常见资料摘录、概括如下:

a、据中国机械信息网，世界自然保护基金组织在“解决全球温室效应”纲要中指出:非变“是一项很有希望的节能新技术”;

b、相同容量的变压器，非变的空载损耗仅为硅变的1/8;

c、假定两者负载损耗相同，要使硅变的铁损与非变相同，则硅变的重量是非变的18倍;

d、一般人抛开变压器的损耗水平，笼统地谈论非变的重量、成本和价格是硅变的130%~150%，并不符合市场要求的性能价格比原则;

e、对性能价格比，国外提出两种比较方法，1。 同样损耗的条件下，比较出两者所用的铜铁材料重量和价格;2。 对非变损耗降低的瓦数，折合成货币进行补偿;

f、2002年日本非晶金属公司已经制造出5000KVA的非变，并投入使用。同年日本“节能法”中，通过了变压器节能“领跑计划”，预计2006年日本的非变产量将占市场上高效硅变的40%;

g、2003年，为了解决环保和原材料回收再利用，建立了以日本电工公司、日本非晶金属公司为中心的非变铁芯回收、循环利用体制，以解决环保和资源后顾之忧；

h、我国非变产品的制造技术和材料发展很快，上海置信公司98年引进了美国GE公司非变制造技术;钢铁研究总院已生产出220mm宽的非晶体带。2002年上海置信达成协议，每年向日本提供2000 吨变压器用非晶铁芯。二、现实产品怎么样?

网上摘录的部分国内产品对比如下:

KVA 铁耗 W 铜耗 W 总耗 W 比较对象:非变 / S11系列硅变

100 130/203 1850/1500 1980/1703 上海变压器厂 / 济南变压器厂

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 昊德电气 / 镇江天力

上述非变与硅变主要性能数据均指10/0。4KV 电压等级;除末行外，前者是上海变压器厂SCBH系列环氧浇注产品，后者均为S11系列。两种类型的产品虽在可比性上打了折扣，但笔者所强调的不是后者的总耗反而低，而是空耗比决不是如常见资料b 所述的1/8，而是 2/7—1/2 。

三、常见资料里还有哪些“灰色”成分?

“灰色”成分是指数据的对比背景不完全透明，或有渲染效果，有可能使读者(或用户)的思维产生定向倾斜的那些成分。

例如资料 a，可断言，世界自然保护基金组织对任何一项节能技术都持赞许态度，能以此作为决策依据吗?c，18 倍!这不明摆着拿一个根本不可能存在的假想设计来吓唬别人吗?f，关于日本的变压器节能“领跑计划”，也许情报机构能说清楚。试问，再过一年多点，日本非变普及率能达40%?g，关于“非变铁芯回收、循环利用体制”，此问题有几点疑问:1)非变铁芯回收是20年以后的事(假设变压器的正常寿命是20年)，哪个商家愿在今天为20年后才运作的项目投资?2)非变与硅变的铁芯回收属两个不同的物流渠道，前者是“循环利用”，后者是“废品处理”，不可能“合二为一”。3)谁能保证20年后非变铁芯还有利用价值?变压器磁性材料“非晶”算“到顶了”?h，好事!谁要买就卖给谁，国内的非晶市场定位应着眼于中大功率开关变换装置。

四、怎么进行“损耗货币补偿”?

常见资料 e 中提到“对非变损耗降低的瓦数，折合成货币进行补偿”，从而得到“评估价”。资料举例说明如下:

“每瓦空载损耗折合成5~11美元，相当于人民币42~92元。每瓦负载损耗折合成0。7~1。0美元，相当于人民币6~8。3元(以下用人民币)。例如一台5kVA单相硅变产品，报价为1700元，空载损耗28W，按60元/W计，为1680元;负载损耗110W，按8元/W计，为880元;则，总评估价为4260元/台。同容量的非变，报价为2500元/台;空载损耗6W，折合360元;负载损耗110W，折合880元，总评估价为3740元/台。如果不考虑损耗，单计算报价，非变是硅变的147%。如果考虑损耗，非变的评估价为硅变的 88%。”

这是一种颇有说服力且难以置疑的说辞。“难以置疑”是指，原作者不一定说得清“空载损耗与负载损耗的单位折算价”从何而来。若决策者中的专家们不进行深层次追究的话，很可能点头默认、一锤定音。笔者认为，“折算价”应与电网运行的管理成本有关，这成本的表达应该是按地区、电价、季节、时段等大量统计资料所建立的数学模型。上述“举例”所涉数学模型很可能出自某个发达国家或某个国际组织。

那么，这数学模型是否适合我国国情?

1、我国是缺电国。在负荷密集区，自计划经济年代开始就有“三班倒”的传统。再加上各地区采取各种用电“避高峰”措施，在一定程度上缓解了各时段负荷不均衡状况，使变压器空载、轻载的可能性远小于发达国家;

2、与发达国家比，同是“阶梯价”，目标截然相反。澳大利亚把用电量超过某个数后的价格打折的规定细节写进了高校教科书;而我国则是把超过计划额的那部分抬高价格或予以处罚。我国在小学教科书里能找到的是“节约用电”的公益宣传用语!

这就是国情点滴。那么，“每瓦空载损耗折合成5~11美元”的结论在我国适合吗?

五、这种回报怎么算?

假设前述“评估价”所依据的数学模型是100%的正确、100%的适合我国国情，再依那台5KVA变压器为例算一下投资回报。这台非变运行了20年后发现比硅变节省了4260-3740＝520元。无疑，这就是回报。但当初购买这种20年“期货”的预付款是2500-1700＝800元。——原来是亏本买卖!亏的不止这些——如果当初把这800元投向其它项目，谁能怀疑20年后的回报不翻上几番?还有，假设这台非变的重量是硅变的130%，那么用户不得不再为这台宝贝额外支付30%的运输费!

六、谁是“非晶”赢家?

这问题，非变制造商与非晶材料供应商心里最明白。

有位变压器销售人员透露，相同容量、规格的非变出厂价大约是硅变的150%，重量大约是后者的130%。在日益激烈的市场竞争中，他们不得不利用成套产品的附加值来弥补非变的利润。这就是说，非变制造商没有利润，或利润很小，或没有得到如同硅变的预期利润。如果这是普遍情形，那问题来了:

1、非变用户(电力经营者)可以在今后的20年内逐步获得“货币补偿”的回报(假设有这种可能)，而这货币补偿“期货”的预付款倒是由非变制造商一次性无偿垫付，这公平吗?

2、就算非变用户被哪位权威人士说服了，愿为前述“期货”埋单。他首先考虑的应该是，这“期货”到底有多少回报?是将有限的资金投入20年“期货”，还是多建几个电厂划算?

眼下，国人为这20年“期货”议论(假如有很多人士关注这一话题)得沸沸扬扬、难分难解。若其功过是非最终还理不出头绪的话，20年后肯定更无人问津了!但有一点是肯定的:非晶供货方每年照样能拿到一大迭定单。 真正的赢家是非晶材料制造商、供应商。