建設 1100kV 100 kA 試驗系統

項目可行性分析報告

蘇州電器科學研究院股份有限公司

二 0 一二年三月

目錄

一、項目背景與意義 ....................................... 3

1、項目背景 .............................................. 3

2、項目意義 .............................................. 6

二、項目簡介與內容 ....................................... 7

1、項目簡介 .............................................. 7

2、項目內容 .............................................. 8

3、設計目標 ............................................. 10

三、項目投資估算與資金籌措 .............................. 11

1、投資估算 ............................................. 11

2、資金籌措 ............................................. 11

3、建設周期 ............................................. 11

四、項目技術、經濟效益分析 .............................. 12

1、技術可行性分析 ....................................... 12

2、經濟效益分析 ......................................... 15

五、項目風險分析 ........................................ 16

1、政策法律風險 ......................................... 16

2、資產流動性降低風險 ................................... 16

3、檢測需求風險 ......................................... 16

4、管理風險 ............................................. 16

六、項目結論 ............................................ 17

關于建設 1100kV 100kA 試驗系統的

項目可行性分析報告

一、項目背景與意義

1、項目背景

我國的水力和煤炭資源主要分布在西部，電力負荷中心主要在東

部。西電東送遠距離跨區輸配電是我國電力系統的主要格局。我國電

網輸電容量大、距離長，目前使用的跨大區500kV電網安全性較差、

網損較高，必須進一步提高電網電壓等級以提升輸配電效率。

1）特高壓輸電系統建設是我國電力工業發展的必然選擇

改革開放以來，我國的電力工業持續快速發展，特別是2000年以

來，隨著用電需求的持續快速增長，電力行業發展步伐進一步提速。

長久以來我國電力工業發展一直“重發輕供”，電網建設長期落后于

電源建設，這種現象帶來了很多迫切需要解決的問題，如：1、現有

500kV跨區同步互聯電網聯系薄弱，輸電能力嚴重不足，大電網的優

越性能已充分發揮，進一步提升空間較小；2、區域電網之間水火互

濟和跨流域補倉能力明顯不足，如華中電網水電比重大，華北電網以

火電為主，存在很強的互補性，但由于跨區輸電能力低，不能起到調

劑作用，造成華中豐水期棄水調峰、枯水期缺電拉閘的局面；3、現

有電網難以滿足遠距離、大容量輸電的需要。

理論上，輸電線路的輸電能力與線路電壓的平方成正比，與輸電

線路的波阻抗成反比。一般來講，不同電壓等級輸電線路的波阻抗，

隨著電壓升高而有所減少，但變化程度不大；但隨著電壓等級的升高，

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電網的輸送能力將顯著提高，1000kV線路自然功率約為500kV線路的5

倍，最遠送電距離可以達到500kV線路的4倍，且線路的電阻損耗僅有

500kV的1/4。此外，1000kV線路單位輸送容量綜合造價僅有500kV線

路的73%，并可大大提高輸電走廊利用率，節省土地資源。技術上看，

特高壓輸電的建設還能在更大范圍內優化資源配臵，有利于改善電網

結構，從根本上解決短路電流超標的問題。

為了適應經濟社會持續快速發展的需要，滿足大型電源基地的送

電需求，電網技術必須有一個跨越式的發展，建設特高壓輸電系統便

成為我國能源輸送方式升級的一個自然選擇。

2）世界各國對特高壓電網的研究

從二十世紀八十年代開始，世界上不少國家都在研制特高壓輸變

電產品和特高壓輸變電技術。美國特高壓研究包括兩個電壓水平：一

個是以美國電力公司（ AEP）為代表的 1500kV特高壓（最高電壓

1600kV）；另一個是以邦納維爾電力局（BPA）為代表的1100kV特高壓

（最高電壓1200kV）。開展了大量的電場和電暈、生態和環境、操作

和雷電沖擊絕緣等方面研究；開展了可聽噪聲、無線電噪聲、電暈損

失和臭氧觀測；開展了機械和結構試驗；以及對變電站設備進行試驗

和性能評估等。美國對包括線路、變壓器、避雷器、斷路器等設備在

內的關鍵問題逐一進行了研究，取得了較全面的研究成果，證明了交

流特高壓輸電技術的可行性。

日本決定采用百萬伏級特高壓輸電技術，主要是從解決線路走廊

緊張、短路電流超限及提高電網穩定性等角度考慮的。日本第一條

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500kV交流輸電線路投入運行開始，就啟動了特高壓輸電技術的研發

計劃，主要是是圍繞輸變電技術和設備的調查研究；圍繞特高壓輸電

技術開展基礎性研究；圍繞輸電線路和變電站設備開展實用性試驗研

究。

此外，前蘇聯、意大利、巴西、加拿大等國也分別建設了特高壓

試驗基地，開展了特高壓理論研究、工程技術研究、電氣設備研制和

實際模型的試驗和考核；瑞典和德國的制造廠家也積極參與了特高壓

試驗設備的研制；意大利還制造出特高壓系統的所有設備原型，并進

行了電氣試驗和機械試驗，進而根據這些研究經驗和試驗結果，完成

了所有設備的設計和制造，并于20世紀90年代在試驗工程中進行了全

壓運行。

3）我國對特高壓電網的研究和已取得的成果

我國在20世紀80年代也開始了對特高壓輸電技術的研究：1986

至1990年，特高壓輸電前期研究被列為國家攻關項目；1990至1995

年，國務院重大技術裝備領導小組辦公室開展了遠距離輸電方式和電

壓等級論證；1990至1999年，國家科學技術委員會就特高壓輸電前期

論證和采用百萬伏特高壓輸電的可行性等專題進行了研究。到本世

紀，2004年國家電網明確提出，加快建設以百萬伏級交流和±800千

伏級直流系統特高壓電網為核心的“堅強國家電網”的戰略目標，2009

年更進一步提出建設我國“堅強智能電網”的戰略規劃。

2009年1月16日，國家電網宣布“晉東南-南陽-荊門”1100kV特

高壓交流試驗示范工程項目順利建成，這是當前世界上運行電壓最

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高、輸電能力最大的特高壓交流輸變電工程，標志著我國電網建設正

式進入特高壓時代。

4）特高壓輸電主要設備及技術特征

從本質上講，特高壓設備與常規超高壓設備的基礎理論一致，結

構型式一致，設計方法相同，電流水平相當，主要差異表現在以下三

個方面：一要承受更高電壓；二是由于輸送功率大幅提高，對設備可

靠性的要求更加苛刻；三是為滿足高電壓的要求，設備尺度顯著增大，

由此帶來更高的機械強度要求。

顯然，建設特高壓電網可以大幅度提高電網自身的安全性、可靠

性、靈活性和經濟性。但建設特高壓電網又離不開特高壓輸電電氣設

備，這些產品的研發與生產離不開特高壓試驗的支撐，如果沒有真正

的試驗研究條件，所謂的研發將成為一句空話。所以，本公司經過認

真調研和分析后決定在現有高壓試驗的基礎上，建設 1100kV/100kA

特高壓合成網絡試驗系統，以徹底滿足我國建設特高壓電網的需要。

2、項目意義

1）加快建設特高壓電網和智能電網的需要

我國一次能源的資源分布與消費地分布很不均衡，大型能源基地

與負荷中心的距離長達 1000—3000 公里，形成了北煤南運、西煤東

運的格局。這就導致煤電運輸能力緊張，煤電價格循環上漲。要破解

這個困局，可用“輸電”彌補“輸煤”的不足。從環境角度看，1000kV

的電磁污染程度要比 500kV 的電網還低。因此，國家正在考慮將特高

壓電網的發展納入國家發展規劃，以統一部署智能電網和特高壓電網

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的建設。建設 1100kV/100kA 特高壓試驗系統，就是為特高壓電網和

智能電網建設的技術研究提供支持。

2）滿足高壓大容量電器檢測的需要

隨著電網建設投資的加大，電力系統中應用的電氣設備正在向高

電壓、大容量方向發展，這些關鍵的電氣設備包括高壓斷路器及開關

設備、電力變壓器、互感器、避雷器、絕緣子、電力金具等都需要按

電網要求，技術規范參數，進行設計、試驗、生產和安裝。因此，建

設 1100kV/100kA 特高壓試驗系統，可以滿足高壓大容量電器檢測的

需要。

3）提升電科院電器綜合檢測能力的需要

1100kV/100kA 特高壓試驗系統建成后，電科院的電器檢測范圍

可涵蓋低壓、中壓、高壓、超高壓、特高壓的全部領域，而且低壓試

驗能力為 420V/400kA，特高壓試驗能力達到 1100kV/100kA，這將提

高企業的研發能力，并大大提升電科院的電器綜合檢測能力。

二、項目簡介與內容

1、項目簡介

目前，本公司的高壓試驗系統主要是 550kV 電壓等級及以下，短

路試驗能力是 40.5 kV/35kA，550kV/63kA 1/2 極，363 kV/63kA 整

極，252kV/63kA 三相。主要可以進行高壓開關設備、電力變壓器、

互感器、電抗器、絕緣子、避雷器等產品的全項目試驗。隨著我國特

高壓電網建設步伐的加快，與特高壓輸電網絡相關的電氣設備需要研

發和生產，建設本項目的目的主要是為這些特高壓電氣設備企業科研

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發及產品試驗提供技術服務。

本項目就是建造百萬伏級高壓大容量試驗室，主要建設 1100

kV/100kA 特高壓試驗電源系統，合成回路試驗系統，絕緣試驗及性

能試驗系統。其中短路試驗需要采用合成網絡試驗技術，包括低壓大

電流電流源和高壓小電流電壓源。電流源可以是短路發電機或振蕩回

路，也可以直接利用電網，而電壓源一般采用振蕩回路。合成回路的

種類分為電壓引入回路和電流引入回路兩大類。本項目采用電流引入

回路，即電流源提供電流過零前的大電流，電壓源在電流過零前就已

經作用在被試產品上，電壓源也提供一部分電流與電流源疊加在一

起。電流過零時，電壓源提供的恢復電壓立即自動加在被試產品上。

2、項目內容

本項目研究主要內容包括以下幾方面

1）特高壓試驗電源系統的研究與建設

1100kV級特高壓試驗電源系統建設是整個項目的關鍵部分之一。

特高壓輸電技術的試驗研究以及特高壓設備的絕緣考核對試驗電源

提出了更高的要求。應對試驗變壓器、串聯諧振設備以及電力變壓器

等三種可供選擇的試驗電源各自的技術經濟特點進行分析比較。試驗

變壓器適用于相對較小容量試品的短時高電壓試驗；串聯諧振設備適

用于容性試品的單相高電壓試驗，并能滿足相對較大容量要求；電力

變壓器作為高電壓試驗設備，在結構和容量上并不經濟，但作為交流

試驗電源，卻具有較強的適應能力。因此，當試驗變壓器和串聯諧振

設備這兩種常規方案不能滿足特高壓交流試驗電源的基本要求時，應

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考慮電力變壓器方案。

2）特高壓短路試驗系統研究與建設

① 短路試驗既要考慮做單相合成試驗，又要考慮做三相合成試

驗，限于合成廳的面積和空間，必須進行優化設計，既要實現上述試

驗目標，又不浪費資金，因此應對電容器的串并聯運行方式進行周密

設計。

② 應考慮試驗時工頻恢復電壓的類型。單相合成試驗的 T100、

T60、異相接地故障試驗、SLF 電源側及三相合成試驗的首開相采用

交流工頻恢復電壓，其余均采用直流恢復電壓。

③ 短路試驗系統主要包括變壓器、沖擊發電機、電抗器、選相

合閘開關等，要確保系統能夠產生規定的短路試驗電流。重點研究沖

擊發電機、試驗變壓器、負載阻抗、選相開關的技術選型和集成優化。

④ 延弧回路系統研究

合成試驗時，電流源電壓較低，為了滿足規定的燃弧時間，必須

給被試高壓開關設備延弧。延弧回路有電容器組，放電電阻，球隙，

真空開關等組成。每相可進行兩次延弧。三相合成試驗時最多能用到

6 次延弧。

3）特高壓電器試驗系統建設

① 特高壓關鍵輸電設備

特高壓輸電需要由相應的電氣設備及其控制裝臵和保護裝臵來

支撐，包括電力變壓器、斷路器、隔離開關、電壓互感器、電流互感

器、避雷器、母線及各種無功補償裝臵等，另外還包括鐵塔、導線、

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地線、承載通信光纖的復合地線、絕緣子與金具等。

特高壓設備與超高壓設備主要差異表現在以下三個方面：一是要

承受更高電壓；二是為滿足更高電壓的要求，設備體積要顯著增大，

由此帶來更高的機械強度要求，進而提高了制造與運輸安裝的難度；

三是由于輸送功率大幅度提高，對設備可靠性的要求更為苛刻。

② 特高壓試驗關鍵技術

由于特高壓電氣設備在正常運行工況下發生故障的概率與普通

高壓設備相比，有顯著增加。因此，對特高壓設備，除要保證故障、

異常情況下的整體電氣、機械性能外，還要特別注意工作電壓下的長

期可靠性、設備的安全性、抗電磁干擾能力和特殊環境條件下的承受

能力。所以特高壓試驗的關鍵技術就是可靠性試驗技術、局部放電試

驗技術、人工污穢試驗技術、機械拉力試驗技術、抗震試驗技術。

3、設計目標

完成后的 1100kV 特高壓合成網絡試驗系統主要滿足特高壓高壓

開關設備、電力變壓器、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、

絕緣子及無功補償裝臵的試驗需要，主要試驗能力如下：

1）可以滿足 1100kV 等級及以下高壓產品的絕緣試驗，工頻耐壓

達 2400kV，沖擊耐壓達 7200kV。

2）短路試驗滿足單相合成試驗 1100kV/100kA，三相合成試驗 363

kV/100kA。

3）溫升試驗 35000A。

4）絕緣子機械彎曲試驗 40kN.m 扭轉負荷；300kN.m 彎屈負荷。

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5）電容器測試容量:10000kvar。

三、項目投資估算與資金籌措

1、投資估算

本項目是電科院國家質檢中心實驗室擴建項目的一部分，所有基

礎設施及項目管理費用已在其他項目中考慮，本報告所指的項目投資

為設備投資，預計新增設備總投資約為 2.3 億元人民幣。

1100kV/100kA 特高壓試驗系統設備清單（新增部分）

序號設備系統名稱數量金額（萬元）

1沖擊試驗發電機1臺8500

2試驗變壓器3臺4800

3尾端并車調節電抗器1套1700

4保護斷路器3臺3000

51100kV 合成回路電源系統1套4000

61100kV 合成回路控制系統1套120

71100kV 合成回路測量系統1套900

8其它100

9合計23200

2、資金籌措

本項目新增設備總投資為 23200 萬元人民幣，資金來源為公司自

籌資金 15200 萬元，銀行貸款 8000 萬元。

3、建設周期

本項目建設工期計劃 24 個月，不包括基礎設施建設和原項目計

劃部分。擬分三個階段進行，第一階段為方案論證及設備選型階段；

第二階段為設備采購階段；第三階段為施工、安裝、調試、培訓及模

擬試驗階段。預計項目可在 2013 年底完成并投運。

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四、項目技術、經濟效益分析

1、技術可行性分析

本公司實驗室是經國家認可委（CNAS）審查認可，國家認監委

（CNCA）資質認定和中國機械工業聯合會機構認可的具有獨立法人地

位的科研檢測機構；是國家質檢總局批準的生產許可證檢測單位；是

CNCA 批準的 CCC 認證指定檢測機構；是中國質量認證中心（CQC）、

電能（北京）產品認證中心（PCCC）、美國 UL、荷蘭 KEMA 和歐洲合

格評定 CEM 的簽約實驗室。“機械工業高低壓電器及機床電器產品質

量監督檢測中心”、“機械工業汽車電子電氣產品質量監督檢測中心”、

“工業（電器）產品質量控制和技術評價實驗室”、“機械工業電器檢

測（蘇州）重點實驗室”、 機械工業第二十六計量測試中心站（蘇州）”、

“江蘇省質量技術監督小容量電器產品質量檢驗站”、“江蘇省電磁兼

容專業測試中心”、“江蘇省蘇州太陽能和風能發電設備檢測公共技術

服務中心”、“蘇州電器產品質量監督檢驗技術服務平臺”、“蘇州大學

教學實習基地”、“河北工業大學電器可靠性試驗研究基地”、“北京工

業大學教學實習基地”“蘇州科技學院教學實習基地”、“蘇州大學電

子信息學科工程碩士培養基地”等均設在院內，為開展產品檢測、新

技術開發、人員培訓、檢測裝備研制提供了堅定的基礎。

現有實驗面積 85000m2，試驗設備 4500 多臺/套。建有高壓電器

實驗室、低壓電器實驗室、汽車電器實驗室、船舶電器實驗室、核電

電器實驗室、機床電器及其他電器實驗室、太陽能光伏及風能發電設

備實驗室、電磁兼容（EMC）實驗室、電子電氣產品中有毒有害物質

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（RoHS）檢測實驗室和儀器儀表檢定/校準實驗室。檢測范圍主要包

括經 CNAS 認可的 270 類國際標準、國家標準所覆蓋的產品檢驗項目，

還包括 45 個檢定規程和校準規范覆蓋的儀器儀表的檢定/校準工作。

在進行的高壓電器試驗中，涉及到相當多的短路試驗項目，擁有一大

批熟悉高壓電器試驗技術的專業人員。

需要指出的是，本項目涉及特高壓試驗與中高壓、超高壓電器試

驗既有相同之處，也有不同之處。由于特高壓電器設備在正常運行工

況下發生故障的概率與普通高壓設備相比有顯著增加，因此，對特高

壓設備除要保證電器整體的電氣、機械性能外，還要特別注意工作電

壓下的長期可靠性、設備的安全性、抗電磁干擾能力和特殊環境條件

下的承受能力等。相應的，特高壓電氣性能檢測的關鍵技術是絕緣技

術、可靠性試驗技術、局部放電試驗技術、人工污穢試驗技術、機械

拉力試驗技術、抗震性能試驗技術等，其中的絕緣技術是特高壓檢測

過程中最為關鍵的技術。

特高壓與常規超高壓設備的主要技術差異及檢測重點表現在：

一是要承受更高的電壓，故障率更高。根據國外750kV系統的運

行試驗，變電設備在正常工況下發生故障的概率與500kV及以下設備

相比有顯著的增加，且故障影響范圍更廣、危害更大。特高壓設備由

于承受的電壓更高，其故障概率相對于超高壓設備有顯著提升，因此

特高壓設備的絕緣水平是其設計和檢測的制約因素之一。以交流特高

壓1100kV設備所需要的絕緣水平為例：

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單位： 千伏

項目變壓器其他設備開關設備端口

操作沖擊耐受電壓1，8001，8001，675+900

雷電沖擊耐受電壓2，2502，4002，400+900

短時工頻耐受電壓1，100（5分鐘)1，100（1分鐘)1，100+635(1分鐘)

二是對設備可靠性要求高。特高壓設備由于輸送功率大幅提高、

輸電距離長，因此對特高壓電器設備的長期可靠性具有更高的要求。

三是由于設備電壓高，設備尺寸比較大，帶來更高的機械強度要

求，雜散分布電容和局部發熱等因素對電器絕緣的長期穩定運行形成

威脅。

通過本項目的絕緣試驗、可靠性試驗及安全性能檢測、動作性能

檢測、局部放電試驗技術等試驗檢測項目，可滿足特高壓電氣性能檢

測的上述特點。

從2009年開始，本公司即著手進行特高壓輸電設備的試驗技術研

究，并聘請國內高校、科研院所的高壓試驗專家來領銜研發團隊，通

過與國內外同行和德國著名設備制造商的工程技術人員的交流學習，

掌握了特高壓輸電技術要求、特高壓絕緣試驗技術、特高壓局部放電

和無線電干擾試驗技術、特高壓環境試驗技術、特高壓電磁兼容試驗

技術等，并在高壓大電流試驗技術中獲得了多項國家專利，為建設項

目的順利實施提供了可靠的技術保障。

由此可見，依據目前我院的基礎條件和人員狀況，采用進口設備

和國際先進的合成網絡試驗技術建設百萬伏級特高壓超大容量試驗

系統是可行的，在技術上不存在風險。

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2、經濟效益分析

電力是國民經濟的基礎產業，也是衡量一個國家經濟發展程度和

人民生活水平的重要標志之一。近年來，我國的電力事業發展迅猛，

極大地促進了輸配電設備的需求增長。國家電網公司公布數據顯示，

在我國建設“堅強智能電網”的三個階段中，特高壓電網總投資將達

到6330億元，其中“十二五”期間特高壓電網投資將達到3000億元，

平均每年的特高壓電網投資金額約達600億元。因此，特高壓電器的

檢測需求正在逐年遞增，且60%左右的特高壓電氣設備制造企業分布

在華東地區及周邊地區，本項目建成后，也將從很大程度上緩解目前

試驗供不應求的局面。預計本項目建成后，年試驗能力可以達到600

項次以上。如果按平均每項次試驗費用35萬元（其中短路試驗25萬元、

安全性能試驗8萬元、電磁兼容及其它試驗2萬元），每年做400項次試

驗計算，公司可增加年收入14000萬元，這其中需要交納稅金及附加：

784萬元；年成本費用：4699.60萬元，其中工資及福利費總額300萬

元；固定資產折舊采用平均年限法，建筑物按30年進行折舊，留殘值

5%；設備按10年進行折舊，留殘值5%；待攤投資按10年進行折舊，項

目建成后年折舊費約2249.60萬元；燃料動力費150萬元；年其它費用

包括管理、銷售和財務等費用共計2000萬元。正常年利潤總額8516.40

萬元，所得稅1277.46萬元， 年稅后凈利潤7238.94萬元。這樣4至5

年內可以收回投入的成本并盈利。因此，本項目具有一定的經濟效益，

并能使公司成為國內試驗能力最強的高電壓大容量試驗室。

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五、項目風險分析

1、政策法律風險

本項目符合國家產業政策和國家整體發展規劃，不存在政策和法

律上的風險。本項目經公司董事會審議通過后將進行立項審批。

2、資產流動性降低風險

本項目投入的固定資產金額較大，使公司總資產規模增加，固定

資產占總資產的比例上升，可能導致企業的資產流動比率下降，償債

能力降低，也會影響公司對外部環境變化的快速反應和調節能力，增

加了公司的經營風險。由于固定資產變現能力的限制，可能會導致支

付困難。但公司可以通過貸款等其它資金籌措方式來獲得流動資金，

將該風險控制在安全范圍內。

3、檢測需求風險

本公司主要從事各類高低壓電器的技術檢測服務，其市場需求具

有一定的衍生性，受我國電氣設備制造行業景氣程度的影響較大。行

業景氣程度主要受到國家長期宏觀經濟預期及發展水平的影響，若未

來宏觀經濟中長期增長態勢發生逆轉，導致國內電力行業投資規模及

電氣設備制造業市場需求大幅下降，則將會給本項目帶來檢測需求的

風險。因此，本公司專門成立了市場部，對檢測市場需求進行戰略分

析，增強服務觀念，鞏固和發展高低壓電器檢測市場的客戶，力爭將

風險降到最低。

4、管理風險

隨著本項目的完工建設，公司的檢測的能力和業務范圍將進一步

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擴大，公司將面臨著固定資產管理、內部質量控制、人力資源管理、

財務管理和資金安排等一系列管理問題。若公司的組織管理體系和管

理人員不能滿足公司業務規模擴大后對運營管理的要求，則公司經營

將受到不利影響。公司正在IEC/ISO17025實驗室管理體系的基礎上，

按ISO9001質量管理體系要求，嚴格內部管理，以適應公司業務規模

擴大的需要。

六、項目結論

本報告從項目背景及意義、現有試驗條件及技術、項目建設內容

及要求、技術可行性、經濟效益及社會效益等諸多方面進行了分析。

本項目的技術方案評價、財務經濟評價，社會效益評價均較好，立項

建設是必要的和可行的。

上述分析表明，本建設項目必要性充分、市場風險較小，經濟技

術可行。

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