GIS与AIS的投资比较分析报告.docx
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GIS与AIS的投资比较分析报告
AIS与GIS在光伏发电应用中的
投资对比分析报告
于东军、吴克彦、宋庆敏、刘刚、范强
（泰安泰山高压开关有限公司，泰安271000）
文摘：
本文以图文的方式详细地分析对比了AIS与GIS在光伏发电应用中的投资大小，由此得出的结论是光伏变电站中所使用的开关无论从最初投资，年运行成本还是30年全寿命周期内的运行成本，GIS的性价比都是最高的。
关键词：
AIS、GIS、光伏发电、投资分析
0AIS与GIS技术现状分析
国家“十二五规划”和“全球能源互联网”中提到要大力发展光伏、风电、水电等清洁能源，并将中西部地区的清洁能源以电能的形式输送到东部地区。
从而实现国家的战略布局，实现环境和经济双重效益。
在传统的能源输送中，空气绝缘开关设备（AIS）是一种比较常用的输变电站设备，因为它造价低，性能优良，所以一些关键电气设备，如断路器、隔离开关、电流电压互感器、避雷器等都是采用空气绝缘敞开式布局。
但AIS占地面积大，且由于断路器、隔离开关等依靠空气绝缘，受空气质量、环境湿度、附冰厚度等影响比较大，稳定性差，逐渐被新兴的SF6气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）所替代。
1GIS与AIS相比较的优势：
1）GIS结构紧凑，占地面积小，重量轻，对地基载荷要求小，可以大大节省土建投资；
2）GIS稳定性高：
a）GIS性能可靠，维护工作量小。
b）GIS寿命为30年：
可以做到连续运行三十年不大修。
而AIS维护工作量大，检修周期短。
GIS的所有主导电回路（除出线套管）全部密封在封闭的金属外壳内，不受自然环境的影响。
而AIS的隔离断口等全部裸露在大气中，主导电回路很容易受到氧化，导致回路电阻值变大，温升值增加，使检修周期变短且维修不方便。
3）耗能小：
利用GIS技术建造的变电站与传统的AIS变电站相比，能量损耗大大降低，AIS采用铝绞线母线连接且隔离开关本身接触电阻大（容抗和感抗都比较大），而一个7间隔GIS整体电阻值也只在2000µΩ以下，可忽略不计，且采用铝合金壳体，无涡流损耗；
4）GIS可以实现整间隔运输和安装，现场安装的工作量小，安装周期短：
一般安装一个线变组GIS间隔只需5个小时，而相同功能的AIS单元安装则需要50小时左右；
5）GIS可靠性高：
GIS断路器采用自能式灭弧原理，性能可靠，电寿命长。
断路器机械寿命为10000次，三工位隔离接地开关机械寿命为10000次，快速接地开关机械寿命为10000次，可确保安全运行；
6）GIS隔离开关与接地开关全部采用电动操作机构（可手动），操作方便；
7）GIS可根据客户需求安装SF6微水在线监测系统、局放在线监测系统、SF6气体压力在线监测系统、高压三相带电显示装置、避雷器在线监测系统、SF6/O2气体环境监测系统等，并直接有插口对接到后台软件系统，可实现远程、在线监控GIS在运行中的各种数据，并作出'状态维护'根据对数据的分析及时发现故障，使用智能化监控和诊断工具以延长维修周期,并避免不必要的工作。
GIS智能化技术可对GIS进行在线检测,及早发现故障,防患于未然,又可对GIS进行状态监视,变'定期维护'为'状态维护'；
8）GIS的体积小、重心低，抗震性能好且无火灾及触电的危险。
9）GIS环境适应性强，适用于环境条件恶劣（如严重污秽、高海拔、多水雾、冰雹等）地区。
从以上分析可以看出AIS由于占地面积过大、性能不稳定、智能化程度低、故障率高，已经不适应目前输变电行业的发展形势。
国家在"十二五"规划和“全球能源互联网”目标中都提到以建设信息化、自动化、互动化特征的坚强智能电网为发展方向。
因此从智能化、免维护、环保、节能降耗、LCC等方面考虑在风能、光伏发电、水电等领域广泛采用GIS对变电站进行改造和建设是目前最理想的选择。
2AIS与GIS成本对比
在光伏发电中以一个线变组间隔为例，对AIS与GIS的布置方式、功能单元成本、运输成本、安装调试成本分别进行对比。
2.1AIS与GIS的主接线图
图1电气主接线图
2.2布置图及占地面积对比（单位：
万元）
AIS
GIS
面积
254.81平方米
28.6平方米
价格
0.8128
0.0913
一般光伏发电建在沙漠、戈壁或者荒滩，每亩2.1万元。
图2AIS布置图
图3GIS布置图
2.3各功能单元价格对比（单位：
万元）
110kV敞开式开关（单位：
万元）
序号
名称
型号
数量
单位
单价
总价
1
SF6断路器
LW-126W/1250A40kA
1
台
11
11
2
双接地隔离开关
GW4A-126DDW1250A/40kA
2
台
2.2
4.4
3
单接地隔离开关
GW4A-126DW1250A/40kA
1
台
2
2
4
主变中性点避雷器
Y1.5W-73/144
1
个
6.5
6.5
5
主变中性点零序CT
LRB-60200～400/1AB
1
个
6
主变中性点间隙零序CT
SR-JXB间隙200～400/1AB
1
个
7
主变中性点接地刀闸
GW13-72.5W/630A
1
个
8
SF6电流互感器
LB6-110W3250-500-1000）/1A0.510VA
3
台
1.98
5.94
9
母线电压互感器
110/√3-0.02W3
110/√3/0.1/√3/0.1/√3/0.1kV
3
台
2.6
7.8
10
线路电压互感器
TYD-110/√3-0.01W3110/√3/0.1/√3/0.1kV
3
台
2.3
6.9
11
出线侧避雷器
额定电压102kV
3
台
0.6
1.8
12
PT间隔避雷器
YH10WZ-100/260
3
台
0.6
1.8
13
钢架避雷针
1
套
3.1
3.1
14
铝绞线
160
米
0.0037
0.592
15
线夹
66
个
0.06
3.96
16
单联耐张绝缘子串
9
个
0.0153
0.1377
17
二次端子箱
2
个
1.1
2.2
总计：
58.1297
110kVGIS（单位：
万元）
序号
名称
型号
数量
单位
单价
总价
1
断路器
1
台
9.3
9.3
2
双接地隔离开关
GR（ES+DS+ES）
1
台
5.8
5.8
3
双接地隔离开关
GL（ES+DS+ES）
1
台
4.7
4.7
4
单接地隔离开关
GR（DS）
1
台
3.05
3.05
5
单接地隔离开关
GL（ES）三通型
3.2
3.2
6
电流互感器
CT
1
台
2.35
2.35
7
电压互感器
110/√3-0.02W3
110/√3/0.1/√3/0.1/√3/0.1kV
1
台
5.4
5.4
8
避雷器
LA
1
台
5.4
5.2
9
（山形套管）
BSG
2
套
4.16
8.32
10
母线
1
套
2.26
2.26
11
底架支撑接地排、气阀等
1
套
0.9
0.9
12
绝缘子
8
个
0.338
2.704
13
耗材
1
批
0.38
0.38
14
二次汇控柜
1
个
4.4
4.4
15
密度继电器
5
个
0.125
0.625
16
高压带电显示
2
个
1.2
2.4
总价：
60.989
2.4运输成本对比（单位：
万元）
运费
距离（km）
AIS
GIS
3500
8.2
2.73
3000
7.03
2.34
2500
5.86
1.872
2000
4.89
1.5
1500
3.51
1.123
1000
2.34
0.75
假设一般光伏发电多分布在中西部地区。
4.安装成本对比（单位：
万元）
AIS
GIS
设备费用
1.55
0.155
人工费用
2
0.08
总费用
3.55
0.235
注：
AIS总计安装24台套，需1台25吨吊车、5名安装调试人员，大约50小时，吊车300元/h，人工费80元/h（熟练技术人员），工具费用10元/h。
GIS安装1台，需需1台25吨吊车、2名安装调试人员，大约5小时，吊车300元/h，人工费80元/h（熟练技术人员），工具费用10元/h。
2.6AIS与GIS总成本对比（单位：
万元）
AIS
GIS
占地费用
0.8128
0.0913
设备费用
58.1297
60.989
运输费用
5.86
1.872
安装费用
3.55
0.235
总费用
68.3525
63.187
2.7LCC全寿命周期对比
变电站的寿命周期成本（LCC），可通过下面的公式将数值计算出来：
其中，i为利率，而n为变电站的预期寿命。
n=30年，i=6.55%.
对构成LCC的三个成本组（CI投资、CF+CV固定成本和可变成本）以及最终LCC值进行了比较（等同于1个GIS间隔功能的AIS与GIS比较）。
假设光伏发电为100MW，每度电费0.42元。
全寿命周期内成本（单位：
万元）
AIS
GIS
LCC
169
124.5
LCC-30年全寿命周期成本比较
3结论
通过以上数据（等同于1个GIS间隔功能的AIS与GIS对比）可以看出最初投资成本AIS为68.3525万，GIS为63.187万，AIS前期投资比GIS高5.1655万元，在每年运行成本来看AIS为7.35万元，GIS为4.48万元，相差2.87万元，从30年全寿命周期来看，AIS运行30年所需初期投资、维护和故障维修费用及停电损失费用169万，而GIS运行30年所需初期投资、维护和故障维修费用及停电损失费用仅为124.5万，节省44.5万元。
由此可见光伏变电站所使用开关无论从最初投资、年运行成本还是30年全寿命周期内，GIS性价比最高。
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