GIS与AIS的投资比较分析报告.docx

1、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0 AIS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

2、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。1 GIS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

3、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2000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

4、，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

5、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

6、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。2 AIS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。2.1 AIS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）AISGIS面积254.81平方米28.6平方米价格0.81280.0913一般光伏发电建在沙漠、戈壁或者荒滩，每亩2.1万元。图2 AIS布置图图3 GIS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1SF6断路器

7、LW-126W/1250A 40kA 1台11112双接地隔离开关GW4A-126DDW1250A/40kA2台2.24.43单接地隔离开关GW4A-126 DW1250A/40kA1台224主变中性点避雷器Y1.5W-73/1441个6.56.55主变中性点零序CTLRB-60 200400/1A B1个6主变中性点间隙零序CTSR-JXB间隙200400/1A B1个7主变中性点接地刀闸GW13-72.5W/630A1个8SF6电流互感器LB6-110W3 250-500-1000）/1A 0.5 10VA3台1.985.949母线电压互感器110/3-0.02W3110/3/0.1/3/

8、0.1/3/0.1kV3台2.67.810线路电压互感器TYD-110/3-0.01W3 110/3/0.1/3/0.1kV3台2.36.911出线侧避雷器额定电压 102kV3台0.61.812PT 间隔避雷器YH10WZ-100/2603台0.61.813钢架避雷针1套3.13.114铝绞线160 米0.00370.59215线夹66个0.063.9616单联耐张绝缘子串9个0.01530.137717二次端子箱2个1.12.2总计：58.1297110kVGIS （单位：万元）序号名称型号数量单位单价总价1断路器1台9.39.32双接地隔离开关GR(ES+DS+ES)1台5.85.83双

9、接地隔离开关GL(ES+DS+ES)1台4.74.74单接地隔离开关GR(DS)1台3.053.055单接地隔离开关GL(ES)三通型3.23.26电流互感器CT1台2.352.357电压互感器110/3-0.02W3110/3/0.1/3/0.1/3/0.1kV1台5.45.48避雷器LA1台5.45.29(山形套管)BSG2套4.168.3210母线1套2.262.2611底架支撑接地排、气阀等1套0.90.912绝缘子8个0.3382.70413耗材1批0.380.3814二次汇控柜1个4.44.415密度继电器5个0.1250.62516高压带电显示2个1.22.4总价：60.9892

10、.4 运输成本对比（单位：万元）运费距离（km）AISGIS35008.22.7330007.032.3425005.861.87220004.891.515003.511.12310002.340.75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）AISGIS设备费用1.550.155人工费用20.08总费用3.550.235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/

11、 h（熟练技术人员），工具费用10元/h。2.6 AIS与GIS总成本对比（单位：万元）AISGIS占地费用0.81280.0913设备费用58.129760.989运输费用5.861.872安装费用3.550.235总费用68.352563.1872.7 LCC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

12、.42元。全寿命周期内成本（单位：万元）AISGISLCC169 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。