建设 1200kV 150 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 0一四年三月
目 录
一、项目背景与意义 ....................................... 31、项目背景 .............................................. 32、项目意义 .............................................. 6二、项目简介与内容 ....................................... 71、项目简介 .............................................. 72、项目内容 .............................................. 83、设计目标 ............................................. 10三、项目投资估算与资金筹措 .............................. 111、投资估算 ............................................. 112、资金筹措 ............................................. 123、建设周期 ............................................. 12四、项目技术、经济效益分析 .............................. 121、技术可行性分析 ....................................... 122、经济效益分析 ......................................... 15五、项目风险分析 ........................................ 161、政策法律风险 ......................................... 162、资产流动性降低风险 ................................... 163、检测需求风险 ......................................... 164、管理风险 ............................................. 17六、项目结论 ............................................ 17
关于建设 1200kV 150kA试验系统
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，
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
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
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。因此，结合行业及市场发展情况、公司发展战略及项目实际建设情况，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，对建设中的 1100kV 100kA试验系统项目进行升级，建设 1200kV 150kA特高压合成网络试验系统，以持续满足我国建设和发展特高压电网的需要。
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1000—3000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的建设。建设 1200kV/150kA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 1200kV/150kA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
1200kV/150kA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/450kA，特高压试验能力达到1200kV/150kA，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 40.5kV/50kA，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，部分设备的标称电压已达到1200kV，开断电流超过100kA，甚至超过150kA。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 1200 kV/150kA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
1200kV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、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包含了开断试验技术、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、抗震试验技术。
3、设计目标
完成后的 1200kV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 1200kV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1200kV/150kA，三相合成试验 363kV/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。
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
经审慎研究和初步论证，公司拟对自筹资金 23200万元并在建设中的1100kV100kA试验系统项目进行增资并升级，项目升级为1200kV 150kA试验系统项目。本项目是电科院国家质检中心实验室扩建项目的一部分，主要基础设施及项目管理费用基本之前已考虑，本报告所指的项目投资主要为设备投资，总投资约为 4.54亿元人民币，其中 22200万元为此次增加投资部分。
1200kV/150kA特高压试验系统清单
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|-|-|-|-|
|序号|设备系统名称|数量|金额（万元）|
|1|冲击试验发电机|2台|16500|
|2|试验变压器|6台|9600|
|3|尾端并车调节电抗器|2套|3400|
|4|保护断路器|3台|3000|
|5|1200kV合成回路开关设备|2台/套|1250|
|6|1200kV合成回路电源系统|1套|8600|
|7|1200kV合成回路控制系统|1套|750|
|8|1200kV合成回路测量系统|1套|1500|
|9|系统配套设施及基础设施||700|
|10|其它||100|

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|-|-|-|
|11|合计|45400|

2、资金筹措
1100kV 100kA试验系统项目原总投资为 23200万元人民币，此次增资 22200万元进行升级，总投资为 45400万元人民币。资金来源全部为公司自筹资金，其中不超过70%为银行贷款。
3、建设周期
1100kV 100kA试验系统项目原计划建设工期 24个月，拟在 2013年底完成；因项目升级，工期增加 26个月。因此，1200kV 150kA试验系统项目建设工期计划 50个月，仍分三个阶段进行，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、培训及验证试验阶段。预计项目可在 2016年上半年完成并投运。
四、项目技术、经济效益分析
1、技术可行性分析
电科院始建于 1965年，1982年被江苏省机械工业厅定为省高低压电器归口研究所，1999年被国家经济贸易委员电力司列为低压成套开关设备定点检测机构，多年来承担了大量江苏省及国内外高低压开关设备和电力变压器的质量检测业务，是我国电器检测条件最完备、检测能力最强、检测规模最大的第三方检测机构。院内设有国家质检总局和国家认监委批准的“国家电器产品监督检验中心”、“国家智能电网中高压成套设备质量监督检验中心”、国家工信部批准的“国
家工业电器产品质量控制和技术评价实验室”、原国家机械工业局批
准的“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”、“机械工业第二十六计量测试中心站”等。电科院还是国际电工委员会电工设备及元件合格评定体系组织（IECEE）授权的国际 CB实验室，国家质检总局批准的全国生产许可证检测单位，国家认监委批准的强制性产品认证“CCC”指定检测机构，国家认监委、工信部列为的首批国推污染控制认证实验室，工信部批准设立的国家中小企业公共服务平台，是中国质量认证中心（CQC）、中国船级社（CCS）、美国UL、英国INTERTEK、德国TUV、欧洲合格评定（CEM）的签约实验室。同时“机械工业电器检测（苏州）重点实验室”、“江苏省智能电气设备检测工程中心”、“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”、“上海交通大学电气工程专业实习基地”、“上海交通大学电气工程专业培训基地”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250000m2，试验设备 5500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、抗震实验室、电磁兼容（EMC）实验室、电子电气产品中
有毒有害物质（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 400多类国际标准、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开断试验技术、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，其中的开断试验技术是特高压检测过程中最为关键的技术。
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、特高压合成回路试验技术、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，采用当今领先
的合成回路试验技术和国际先进的关键测量设备，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。
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。预计本项目建成后，年试验能力可以达到300项次以上。如果按平均每项次试验费用150万元（其中短路试验120万元、其它试验30万元），每年做150项次试验计算，公司可增加年收入22500万元。这其中需要交纳增值税、税金及附加：742.50万元；
年成本费用：5737.25万元，其中工资及福利费总额524.25万元；固定资产折旧采用平均年限法，建筑物按20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4313万元；燃料动力费及其他450万元；年其它费用包括管理、销售和财务等费用共计4170万元。正常年利润总额11850.25万元，所得税1777.54万元,年税后净利润10072.71万元。项目投资回收期（不含建设期）为4.51年。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。
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在原项目已经立项审批的基础上进行增资审批。
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。但公司可以通过各种融资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。公司已通过ISO9001质量管理体系认证，ISO14001环境管理体系认证、OHSAS18001职业健康安全管理体系认证，公司将在IEC/ISO17025实验室管理体系的基础上继续严格内部管理，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。