双碳目标下我国变压器回收利用市场运行管理浅析_郑珊珊.pdf

MANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY2023.02.DQGY 810 引言双碳，即碳达峰与碳中和的简称。2020年9月22日，在第75届联合国大会一般性辩论上，习近平主席发表重要讲话，其中明确指出，中国的二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和 1。实现双碳目标，是我国政府对于世界的一项庄严的承诺，具有深刻的历史意义和深远的历史影响；实现双碳目标的过程，对于全社会各行业的发展，既意味着难得的机遇，同时也面临着极大的挑战，有着深远的影响。研究双碳目标下对于行业发展的影响，从而充分抓住这一历史重要的趋势，促进行业健康快速发展，助力国家双碳目标的实现，具有非常重要的现实意义。自从1830年，变压器被美国科学家亨利发明以来2，变压器一直是输配电的基础设备，利用电磁感应的原理来改变电压，传递电力到千家万户，是变压器的基本原理和功能，应用十分广泛。工业、农业、交通、建筑等各行各业都需要变压器的应用来提供稳定可靠的电力。郑珊珊1,2 张凌宇2（1.北京外国语大学国际商学院 2.国际铜业协会）双碳目标下我国变压器回收利用市场运行管理浅析摘 要：双碳目标的提出，对于全社会各行业的发展都带来巨大的影响。变压器作为电力传输配送过程中重要的基础设备，保有量大，资源消耗集中，具有很大资源回收利用潜力。在实现双碳目标的过程中，必然会加大对于老旧变压器的淘汰替换，从而推动变压器回收利用市场的发展。本文介绍了我国变压器市场发展的现状，并通过建立模型，估算了我国变压器市场回收规模，提出了促进变压器回收利用市场低碳和可持续发展的建议。关键词：变压器；回收；再利用；再制造据统计，2021年，中国变压器新增总容量约为17.6亿kVA，同比增长1.7%，其中，配电变压器的市场容量份额较高，约占总容量的51.4%；电力变压器所占的容量市场份额略低，约占48.6%。在用变压器的数量巨大，据统计，目前我国在网运行的变压器保有数量大约为1700万台，总容量约110亿kVA3。变压器是输配电的重要的基础设备，市场的保有量巨大，整个输配电过程中，电力损耗的40%是变压器的损耗，节能潜力巨大。在双碳背景下，加快老旧低效变压器的淘汰替换，采用高效节能变压器，可以显著降低输配电过程中的电力损耗，并降低相应的二氧化碳排放。2020年12月22日，变压器能效提升计划（2021-2023年）正式公布，该提升计划由工业和信息化部办公厅、市场监管总局办公厅、国家能源局综合司联合印发。在计划中提出到2023年，高效节能变压器（符合电力变压器能效限定值级能效等级（GB 2000522020）中1级和2级能效标准）的在网运行比例要提高10%，当年新增高效节能变压器占比要达到75%以上3。该项计划的推出，以及相关配套的政策电器工业202302设计排版.indd 892023.3.1 2:36:41 PMMANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY措施的实施，将会推动大量老旧低效变压器产品的淘汰。如何更好地回收利用这些老旧变压器，充分利用其中有效资源材料，通过不同工艺加以有效再利用，从而降低对于资源环境的影响，也就成为一个面临的重要问题。通过对淘汰替换下的老旧变压器综合回收利用，可以有效利用变压器中的铜、铝、硅钢片等材料，通过特定工艺处理，这些材料都可以作为再生金属重新进入生产循环。金属再生流程短、能耗低4，可以大幅降低原材料获取和生产过程中的碳排放，同时减轻对于资源环境的压力。根据调研，按照设备使用寿命最少20年测算，2021年变压器回收市场中，各种材料回收规模如下：硅钢片71万t；变压器油37万t；铜24万t；铝4.8万t；环氧树脂0.01万t，市场规模大，充分利用这些材料，具有显著的经济、环境和社会效益。在双碳背景下，老旧变压器回收利用是现实双碳目标的一个重要技术路径。一方面，因为变压器产品是重要的耗能产品，促进老旧低效变压器的淘汰，持续提高变压器的效率是实现节能降耗和减碳的重要途径之一；另一方面，老旧变压器的替代会为变压器回收利用提供资源，老旧变压器的回收再利用具有市场规模大、可回收金属等有效材料数量大的特点，可以通过资源再生利用，进一步降低原材料获取和生产的碳排放，助力双碳目标的实现。本文通过对老旧变压器报废回收产业链及相关企业进行调研，对我国变压器回收现状进行综合分析，介绍变压器回收来源，总结了回收的市场运行管理模式，并在此基础上，分析了目前变压器回收市场所面临的问题和主要障碍，并提出了相关的建议。1 变压器回收市场规模变压器种类繁多，按照应用领域、电源、冷却方式的不同可以分为不同的种类。但是结构基本一致，所使用的主要材料也相同，都包括铜、铝、硅钢片、绝缘材料（绝缘油、树脂）等。废旧变压器中主要可回收利用的材料包括变压器油、铜铝、硅钢片等，不同材料对于回收的要求也各不相同，具体的回收途径也有所不同，如图1所示。目前，我国回收变压器主要来源为使用寿命超过20年、超过国家能耗标准、企业搬迁淘汰、损坏的变压器。2020年修订的电力变压器能效限定值及能效等级（GB 200522020），是变压器领域最新的强制能效标准。该标准中，对于三相电力变压器的能图1 废旧变压器中不同材料的回收方式2023.02.DQGY 82t电器工业202302设计排版.indd 902023.3.1 2:36:42 PMMANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY效限定值、能效等级和试验方法等进行明确的规定。通过该标准，可以将变压器的能效分为从1级到3级三个等级，其中，节能高效变压器指1级能效和2级能效的变压器。标准实施后，原有的3级能效之下的变压器都将在未来的几年面临逐步淘汰5。国家规定符合以下两个条件之一的变压器需要强制淘汰：电力变压器服役时间达到或者超过20年6；变压器的能效达不到国家最低能效标准。这两种原因淘汰的变压器主要受国家相关政策和标准的影响；对于企业搬迁淘汰、损坏的变压器的回收处理则市场化程度较高。随着双碳目标的提出，国家对于老旧低效变压器淘汰的推进力度越来越大，可以预见，进入回收渠道的变压器会持续增加，这将会大大促进回收变压器资源处置的规模。对于我国变压器回收市场的回收模式和规模，本文根据调研数据并进行推算，对于配电变压器及输电变压器，分别采用不同的假设，得到变压器回收量的数字，回收模式如图2所示。根据上述模式，具体的回收规模计算如下：（1）配电变压器回收量计算方法超过使用年限淘汰量计算方法：寿命年限为21年至25年的变压器，每年淘汰20%。企业拆迁倒闭淘汰量计算方法：2020年工业企业保有量每年淘汰率（1%3%）。故障及损坏淘汰量计算方法：2020年整体保有量损害率0.05%。主动淘汰量计算方法：根据调研公司以往报告中S9、S8、S7及以下的变压器保有量，以及工信部发布的老旧低效变压器淘汰计划。（2）输电变压器回收量计算方法寿命年限为21年至25年的变压器，每年淘汰20%。按照上述方法，2021年中国变压器回收市场规模为 127.8万台，其中配电变压器回收规模为 127.4万台；据预测，在双碳目标的推动下，这一市场规模将继续增长，20162021中国变压器回收市场的规模如图3所示。图3 中国变压器回收市场规模（20162021，万台）2021年中国变压器回收市场规模为 6.3亿kVA，其中配电变压器回收规模为 4.5亿kVA，如图4所示。回收市场目前主要集中在配电变压器市场，因为目前的淘汰政策大部分是针对配电变压器制定。对于配电变压器和输电变压器，本文采用典型规格变压器，通过分析其材料构成，估算整体的变压器回收市场规模。以400kVA图2 变压器回收模式2023.02.DQGY 83电器工业202302设计排版.indd 912023.3.1 2:36:43 PM表2 典型电力变压器的材料组成回收材料铜线变压器铝线变压器铜77700铝05439硅钢片1942519425变压器油14200142002023.02.DQGY 84MANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY的S9配电变压器为例，油浸式变压器中约含铜235kg，硅钢片550kg。以630kVA的SC10系列干式变压器含铜350kg，硅钢片600kg，具体数据如表1所示。对 于 输 电 变 压 器，虽然 数 量 上 少 于 配 电 变 压器，但由于单台容量大，平均每台有效材料的重量要 超 过 配 电 变 压 器。以40000kVA变压器为例，单台含有铜材料7770kg，硅钢片19425kg，变压器油14200kg，如表2所示。变压器材料回收的市场规模的计算采用下述公式：材料回收市场规模=每台变压器中材料重量 2021年淘汰量根据上述数据，可以得到 2021年变压器回收市场中各种材料的回收规模，如图5所示。根据测算可以看出，变压器回收市场规模巨大，回收的有效材料如硅钢片、铜、铝、变压器油等经过相应的技术处理，可以重新投入到应用中，这样可以大大减少原材料生产过程中的能源消耗，从而有效减少二氧化碳的排放量。在双碳目标的推动下，大力推动变压器产品的回收利用，提高回收利用的技术水平，从而提高注：变压器中材料重量以40000kVA的变压器为标准进行计算图4 中国变压器回收市场规模（20162021，万kVA）图5 2021年变压器材料回收市场规模（万吨）表1 典型配电变压器的材料组成回收材料干式变压器铜线变压器铝线变压器环氧树脂变压器铜234.60475铝0164.20硅钢片550.3550.31036变压器油2852850环氧树脂0070配电变压器中材料重量表（kg/台）油浸式变压器注：油浸式变压器中材料重量以400kVA的S9变压器为标准进行计算，干式变压器以630kVA材料重量的平均数计算输电变压器中材料重量表（kg/台）电器工业202302设计排版.indd 922023.3.1 2:36:44 PMMANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY2023.02.DQGY 85材料利用率，同时降低对于环境的影响，是变压器产品回收利用的必然的发展趋势。2 变压器回收企业现状变压器的回收主要通过两种方式来进行回收，一种方式是由变压器最大的用户电网公司统一进行回收。电网公司规模大，管理规范，通常采用统一招标的方式，选取有资质的企业进行老旧变压器的回收再利用。另外一种方式是除电网公司外的其他用户企业。其他变压器的用户企业相比电网公司，变压器的数量差距较大，难以像电网公司这样采取集中统一处理、形式规模效应的方式进行处理，只能小批次或者单台进行处理。在处理过程中也会采用招投标的方式，但是不同性质的公司采取的方式有所不同。图6和图7为电网公司及其他工业企业处理变压器式的流程。通过调查发现，废旧变压器回收企业众多。目前，从事废旧变压器回收的企业主要包括有资质的物资回收企业以及个体工商户7。我国变压器回收企业主要分布在东部地区及东北地区。这与东部和东北地区工业基础较好，变压器存量较大，老旧变压器数量较多有关。通过调查分析，得出变压器回收企业回收利润空间如图8所示。图6 变压器回收产业链电网公司 图7 变压器回收产业链其他工业企业图8 变压器材料回收利润空间示意图变压器回收价格材料利用率：50%70%油浸式变压器 铜线变压器 750010000元吨 铝线变压器 3500元吨 干式变压器 铜线变压器 1500016000元吨 铝线变压器 35006000元吨 铜 5.04万元吨 铝 1.62万元吨 油 30006000元吨 硅钢片 24006000元吨 外壳 1200元吨 非晶合金和绝缘材料 一般都是废弃回收企业拆解（个材料占变压器总重的百分比）：油变：铜 20%25%，铝 20%25%硅钢片 35%40%，油 10%15%外壳 15%20%干变：铜 25%30%，铝 20%25%硅钢片 35%40%，绝缘材料 8%外壳 15%20%拆解材料出售价格电器工业202302设计排版.indd 932023.3.1 2:36:45 PM2023.02.DQGY 86MANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY3 变压器回收政策标准与建议中国变压器回收市场还处于一个行业发展的初期，对于变压器淘汰有相关的政策要求，但是淘汰的变压器相关的回收拆解还没有出台相应的政策。2009年，工业和信息化部出台的政策已经明确将淘汰高耗能变压器8；自2012年起，政府积极鼓励高耗能机电设备用户淘汰相关产品并给予补助，其中包含变压器。2015年工信部已明确对高耗能变压器的淘汰政策9：“计划于2017年底基本完成S9及以下型号高耗能配电变压器的淘汰任务，对各用户企业坚持鼓励政策”。在此基础上，部分省、市根据当地实际情况出台更有针对性的实施方案，如山东、江苏、广西已经明确淘汰高耗能变压器的时间表。2020年，国家有关部门又出台变压器能效提升计划（2021-2023年），对于高效节能变压器的在网运行比例和新增比例都提出了明确的要求。对于变压器回收利用，2015年工信部提出建立配电变压器回收管理体系9。变压器拆解过程中会产生固体废弃物以及危险废弃物。政府就这两种废弃物已有相关的法律举措，变压器拆解废弃物的处理应符合相应的法规。2015年工信部配电变压器能效提升计划建立明确提出要配电变压器回收管理体系。在计划中写道：“制定高耗能配电变压器回收拆解技术规范，支持在有条件地区建立规模化、规范化的回收基地，加强废旧材料再利用管理”9。2017年国务办颁布的限制进口洋垃圾的政策10，旨在提高国内固体废弃物回收利用水平，加快国内固体废弃物回收利用体系建设等。对于废铜再生利用行业的法规，规定了利用率和回收率，机电设备的拆解需要遵循节能环保的原则。变压器拆解的规范化将有利于循环经济的发展。根据中华人民共和国清洁生产促进法中的相关规定11，变压器的拆解应符合绿色发展的原则，在不污染环境的条件下，达到资源回收的目的。目前为止还未出台变压器拆解相关的规范，而变压器拆解出的固体废弃物及危险废弃物对环境的影响很大，尽早建立相关的规范体系对于国内循环经济的发展有重要的作用。变压器回收制度还需完善。从以上分析可以看出，政府对变压器的生产端和用户端都做出了详细的淘汰政策和规划；然而对于淘汰后变压器的处置，至今还未出台变压器回收拆解的针对性政策。为积极推进国内循环经济的发展，尽快制定变压器回收、拆解相关的法律规范、制定相应的标准，变得越来越重要。同时，从全生命周期碳足迹角度对变压器使用进行评价，在双碳背景下，将是更加科学有效的评估标准12。对于老旧变压器，在提高拆解回收利用效率的同时，也要积极促进有条件的变压器进行再制造。相比直接回收利用，将老旧变压器拆解后利用其有效材料，变压器的再制造可以更加节省能源，可以充分利用已有的变压器的基本材料和结构，通过再制造提高变压器的资源利用效益。这个过程相比回收拆解将原材料作为再生金属使用，可以使用更少的能源，从而减少氧化碳的排放，与此同时也尽可能地降低对于环境的影响。因此对于老旧变压器，如果条件允许，高效再制造应该是首选的回收方式，其次才是进行回收拆解，充分利用其有效材料。在标准方面，变压器回收再利用方面也缺乏相关标准的支持。目前变压器相关的标准，大多集中在变压器的性能、制造规范、运行规范等方面，还没有具体针对变压器回收拆解的标准，同时变压器再制造的相关标准也是空白。以目前机电产品再制造较为成熟的电动机产品为例，它与变压器同属机电产品，目前电动机已经具有三相异步电动机再制造技术规范（JB/T 129932018），再制造三相永磁电动机 质量控制要求（T/CIECCPA 0022022）等行业标准和团体标准的支撑，但是变压器再制造标准仍待填补空白。对于变压器的回收利用，本文提出如下建议：电器工业202302设计排版.indd 942023.3.1 2:36:45 PMMANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY2023.02.DQGY 87（1）标准先行变压器回收市场潜力巨大，回收材料规模可观，节能降碳潜力显著。在双碳背景下，可以预见变压器回收利用市场还会得到一个显著的快速增长。在此背景下，相关标准的缺乏成为制约变压器回收利用、快速健康发展的一个主要障碍。标准先行，赋能可持续发展。只有建立完善相关标准包括变压器回收拆解技术规范、变压器回收企业资质认定、变压器再制造技术规范等，才能在此基础上规范变压器回收利用市场，促进市场快速健康发展，助力国家双碳目标的实现。（2）政策支持在制定相关标准的基础上，尽快出台相关的政策，规范市场行为。从老旧变压器的认定，强制报废，回收拆解或者再制造等全流程，强化监督，规范管理。由于变压器拆解回收利用过程中有可能会产生危害环境的危险废弃物，更要通过相关政策制度和措施加强监督管理，确保回收再利用工作保证不对环境造成有害影响，同时保障在安全生产的条件下进行。（3）示范引领可以考虑在有条件的地区和行业、扶持设立典型变压器回收利用再制造的试点企业。通过头部企业的示范引领作用，引导整个行业的科技化、正规化、高效化、清洁化的发展。同时也积极鼓励有条件的地区采取利用电网公司集中批次处理的方式。建立变压器集中回收平台，形成规模效应，降低变压器的回收利用成本，最大限度地减少对环境的影响，提高资源回收利用率，确保安全生产。（4）信息赋能积极利用信息科技的发展，赋能变压器回收再利用行业。通过在变压器上加装智能监测装置，科学有效预测变压器报废时间。通过物联网、电子标签等形式，为老旧变压器进入再制造和回收市场设定唯一的身份信息。杜绝报废老旧变压器不经回收再制造，翻新后直接流入市场所造成的冲击。4 结束语变压器是重要的输变电基础设备，保有量大。变压器回收利用可以促进在役变压器效率的提升，降低电网传输中的损耗，从而有效降低电网的碳排放，由于电力是基础的能源，降低电网的碳排放，可以显著降低全社会的碳排放。与此同时，通过对变压器进行回收利用，充分利用其中的有效金属材料。经过短流程重新加工生产后重新投入循环。相比从矿石到金属原材料，采用短流程方式生产的金属材料可以显著降低生产过程中的能耗，从而有效降低碳排放。随着我国双碳目标的确立，产业的发展和升级需建立在以资源高效利用和促进绿色低碳发展的基础上。在实现双碳目标的推动下，低效老旧变压器设备的淘汰必将加速，变压器回收市场必将迎来一波快速增长。目前我国变压器回收市场还存在着一系列问题。如技术不够成熟，厂家分散技术水平较低，缺乏相关标准规范，政策引导激励不够等等。本文通过分析我国变压器市场的现状，对于在双碳背景下变压器回收市场的发展做出了相关的预测，同时针对我国变压器市场存在的问题提出了相应的建议，为行业低碳绿色健康发展助力。参考文献：1 庄贵阳，窦晓铭，魏鸣昕.碳达峰碳中和的学理阐释与路径分析J.兰州大学学报（社会科学版）,2022,50(1):56-66.2 戴庆忠.变压器发明简史C.四川省电工技术学会电机专业委员会二一年第十三届学术年会，2001.3 工业和信息化部办公厅，市场监管总局办公厅，能源局综合司.工业和信息化部办公厅 市场监管总局办公厅 国家能源局综合司关于印发变压器能效提升计划（2021-2023年）的通知EB/OL.中华人民共和国工业和信息化部网站，2020.4 陈维平，李文辉，朱德智.加快金属资源再生利用 电器工业202302设计排版.indd 952023.3.1 2:36:45 PM2023.02.DQGY 88MANAGEMENT AND ECONOMY管理与经济CHINA ELECTRICAL EQUIPMENT INDUSTRY促进铸造行业转型升级J.资源再生,2014(11):28-31.5 国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB 200522020 电力变压器能效限定值及能效等级S.北京：中国标准化出版社，2020.6 国家市场监督管理总局，国家标准化管理委员会.GB/T 174682019 电力变压器选用导则S.北京：中国标准化出版社，2019.7 陈代勋.浅谈废旧变压器回收模式与规范管理J.有色设备，2021,35(5):104-107.8 工业和信息化部.高耗能落后机电设备（产品）淘汰目录（第一批）公告EB/OL.中华人民共和国工业和信息化部网站，2009.9 工业和信息化部，质检总局，发展改革委.三部委关于印发配电变压器能效提升计划（2015-2017年）的通知EB/OL.中华人民共和国工业和信息化部网站，2015.10 范鹏飞.“洋垃圾”进口的法律规制J.河北经贸大学学报(综合版)，2016,16(3):42-47.11 中华人民共和国清洁生产促进法EB/OL.中华人民共和国生态环境部网站，2019.12 郑辉，王玎，方丽霞.生命周期评价视角下的机电产品碳足迹分析模型研究.天津科技大学学报J.2017,32(6):65-72.（收稿日期：2022-12-14）电器工业202302设计排版.indd 962023.3.1 2:36:46 PM