中國電機系統節能項目正式啟動(dòng)

2002年1月11日，上海市節能服務(wù)中心根據南京會(huì )議精神，召開(kāi)了上海地區項目啟動(dòng)會(huì )議。會(huì )上由上海市經(jīng)委節能環(huán)保處陳振千同志向參加會(huì )議的6名中國電機系統節能項目上海地區顧問(wèn)委員會(huì )委員頒發(fā)了聘書(shū)。同時(shí)宣布成立由化工、冶金、機電、電廠(chǎng)、供水等行業(yè)10名專(zhuān)家組成的電機系統節能項目專(zhuān)家組。

1 項目背景

工業(yè)電機系統是中國的主要電力用戶(hù)，占全部用電量（大約6×1011kW）的50％以上。改進(jìn)設計、優(yōu)化系統配置以及提高電機運行效率能減少電機系統用電量20％以上。從而可提高能源利用率及減少CO2和NOX排放量，降低工廠(chǎng)運行成本及改善全球生存環(huán)境。聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織（UNDIO）通過(guò)在中國建立一個(gè)國家項目——“中國電機系統節能推廣計劃”來(lái)促進(jìn)中國工業(yè)企業(yè)的電機系統優(yōu)化節能工作。項目確定首先在江蘇省和上海市實(shí)施。這是中國政府為建立和培訓全國電機系統優(yōu)化專(zhuān)家網(wǎng)絡(luò )機構的10年計劃中的第一步，也是重要的一步，然后由這些專(zhuān)家幫助更多的工業(yè)企業(yè)實(shí)施電機系統優(yōu)化節能項目改造工作。

2 項目簡(jiǎn)況

項目名稱(chēng)：中國電機系統節能項目

項目地點(diǎn)：中華人民共和國，重點(diǎn)在上海市和江蘇省

開(kāi)始時(shí)間：2001年12月

估計結束日期：2004年8月

項目受益國：中華人民共和國

實(shí)施單位：聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織（UNDIO）

合作單位：美國能源部（USDOE）

美國能源效率經(jīng)濟委員會(huì )

勞倫斯伯克利實(shí)家實(shí)驗室

中國國家技術(shù)質(zhì)量監督局

3 工作任務(wù)

1）參加電機系統（電機、水泵、風(fēng)機、壓縮機）節能技術(shù)優(yōu)化培訓班，由聯(lián)合國工業(yè)發(fā)展組織聘請的國際電機系統專(zhuān)家授課，培訓班分專(zhuān)家講課和現場(chǎng)培訓二部分。其中，至少5名優(yōu)化專(zhuān)家參與本項目后期工作；

2）對至少100名工業(yè)企業(yè)經(jīng)理和專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員提供電機系統節能培訓，使他們掌握國際先進(jìn)的電機系統節能技術(shù)，為本單位、本行業(yè)電機系統進(jìn)行節能改造；

3）在不同行業(yè)實(shí)施6個(gè)電機系統節能改造項目，對其中比較成功的4個(gè)項目進(jìn)行總結，編寫(xiě)案例報告，供本市以及全國示范推廣；

4）至少對15個(gè)企業(yè)提供電機系統節能的技術(shù)評估，以幫助這些企業(yè)確定和實(shí)施電機系統優(yōu)化節能改造計劃；

5）協(xié)助國家有關(guān)部門(mén)修改電機系統有關(guān)標準，協(xié)助國家有關(guān)機構擬定國家電機系統節能計劃；

6）安排10名專(zhuān)家分二批赴美國、加拿大學(xué)習、考察。

4 節能項目應用實(shí)例

徐州發(fā)電廠(chǎng)是將京杭大運河的水輸送至廠(chǎng)內，供8臺機組冷卻塔用水。岸邊補水泵共有4臺電機，其中＃3號電機型號為JSR158-6、550kW、6kV。6kV廠(chǎng)用電通過(guò)6km的架空線(xiàn)送到岸邊補水泵站開(kāi)關(guān)柜。＃3電機就是第一臺進(jìn)行變頻調速改造的電機。

6kV電機的變頻改造方案一般有4種，分別為：

1）采用6kV變頻器、6kV電機方案，即高壓方案；

2）將6kV電壓降至3kV，采用3kV變頻器、3kV電機方案，即中壓方案；

3）將6kV電壓降至1kV以下，采用低壓變頻器、低壓電機方案，即低壓方案；

4）將6kV電壓降至1kV以下，采用低壓變頻器，然后將電壓升至6kV，采用6kV電機方案，即高低高方案。

通過(guò)比較，選用了低壓方案。

選擇低壓方案的最大優(yōu)點(diǎn)是造價(jià)低，且低壓變頻技術(shù)已完全成熟，應用范圍廣。這一點(diǎn)從4單位的投標書(shū)中可以看出。4單位的報價(jià)各不相同，但有一點(diǎn)是共同的，即低壓方案的報價(jià)最低，見(jiàn)表1。其中低壓方案90萬(wàn)元報價(jià)的項目明細見(jiàn)表2。

表1 4家單位報價(jià)萬(wàn)元

表2 低壓方案90萬(wàn)報價(jià)項目明細表萬(wàn)元

改造后的效益簡(jiǎn)析：＃3補水電機在未改造前運行時(shí)，電機基本上滿(mǎn)載，水泵所消耗的功率約為550kW，水泵的流量約為0.85×3168（水泵的銘牌流量）=2692.8m3/h。改造后，電機運行在頻率47Hz就能滿(mǎn)足生產(chǎn)用水的需要。根據離心泵葉輪的相似定律

P1/P2=(n1/n2)3、Q1/Q2=n1/n2，

異步電動(dòng)機的轉速關(guān)系式n=(1－s)可得：

P1/P2=(f1/f2)3、Q1/Q2=f1/f2

改造后水泵運行的實(shí)際功率和流量為：

P1=(f1/f2)3·P2=(47/50)3×550=456.8kW

Q1=(f1/f2)·Q2=(47/50)×0.85×3168=2531m3/h

水泵按年運行7000h計算，在理想情況下：

年節電(550－456.8)×7000=652400kWh；

年節水(2692.8－2531)×7000=1132600m3。

設電價(jià)為0.5元/kWh，水費為0.09元/m3，一年可節約：427630元

投資回報期為：總投資額/總節約額=900000/427630=2.1年。

從表1可以看出，選用變頻器的電壓等級越低，工程的造價(jià)就越低。實(shí)現同樣的功能，低壓方案的造價(jià)只有高壓方案的60％左右，約為1500元/kW。

5 結語(yǔ)

根據目前已投入運行的變頻器實(shí)際節能效果及多次節能學(xué)術(shù)會(huì )議上不少專(zhuān)家教授討論結果，達成如下共識：

1）采用變頻器調速節能效果是明顯的，約在20％～30％左右；

2）功率在500kW以下采用電壓為660V電機較高壓電機合理，可節約投資60％；

3）目前高壓變頻器價(jià)格較高，尤其是進(jìn)口變頻器約2500～3000元/kW，投資回收年限高達5～6年；

4）應該提倡選用國產(chǎn)660V中功率變頻器，可以大大節約投資，減少投資回收年限。

雖然目前國內高壓大功率變頻器制造廠(chǎng)不少，但質(zhì)量和使用經(jīng)驗上須逐步提高，面對國內市場(chǎng)的大量需求，國產(chǎn)高壓變頻器要打開(kāi)市場(chǎng)必須注意以下幾點(diǎn)：

——消化吸收國外高壓變頻器的先進(jìn)制造技術(shù)；

——提高功率器件的內在質(zhì)量，增加功率器件耐壓及電流余量，以減少元器件故障；

——配套高壓變壓器應采取H級絕緣則完全可以取代進(jìn)口配套變壓器，以降低整機造價(jià)；

——對諧波進(jìn)行抑制，以減少其對電網(wǎng)的干擾；

——功率300～500kW裝置采用國產(chǎn)變頻器則造價(jià)不超過(guò)1200元/kW；

——對風(fēng)機水泵調速節能裝置首先要使其諧波干擾符合要求，安全可靠，而對動(dòng)靜態(tài)指標不必苛求；

——投資回收年限力爭做到2年左右，對國產(chǎn)高壓變頻器應大力支持，以促進(jìn)民族工業(yè)的發(fā)展。