中國電機系統(tǒng)節(jié)能項目正式啟動

2002年1月11日，上海市節(jié)能服務(wù)中心根據(jù)南京會議精神，召開了上海地區(qū)項目啟動會議。會上由上海市經(jīng)委節(jié)能環(huán)保處陳振千同志向參加會議的6名中國電機系統(tǒng)節(jié)能項目上海地區(qū)顧問委員會委員頒發(fā)了聘書。同時宣布成立由化工、冶金、機電、電廠、供水等行業(yè)10名專家組成的電機系統(tǒng)節(jié)能項目專家組。

1 項目背景

工業(yè)電機系統(tǒng)是中國的主要電力用戶，占全部用電量（大約6×1011kW）的50％以上。改進設(shè)計、優(yōu)化系統(tǒng)配置以及提高電機運行效率能減少電機系統(tǒng)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）通過在中國建立一個國家項目——“中國電機系統(tǒng)節(jié)能推廣計劃”來促進中國工業(yè)企業(yè)的電機系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能工作。項目確定首先在江蘇省和上海市實施。這是中國政府為建立和培訓(xùn)全國電機系統(tǒng)優(yōu)化專家網(wǎng)絡(luò)機構(gòu)的10年計劃中的第一步，也是重要的一步，然后由這些專家?guī)椭嗟墓I(yè)企業(yè)實施電機系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能項目改造工作。

2 項目簡況

項目名稱：中國電機系統(tǒng)節(jié)能項目

項目地點：中華人民共和國，重點在上海市和江蘇省

開始時間：2001年12月

估計結(jié)束日期：2004年8月

項目受益國：中華人民共和國

實施單位：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

勞倫斯伯克利實家實驗室

中國國家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局

3 工作任務(wù)

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

2）對至少100名工業(yè)企業(yè)經(jīng)理和專業(yè)技術(shù)人員提供電機系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)，使他們掌握國際先進的電機系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，為本單位、本行業(yè)電機系統(tǒng)進行節(jié)能改造；

3）在不同行業(yè)實施6個電機系統(tǒng)節(jié)能改造項目，對其中比較成功的4個項目進行總結(jié)，編寫案例報告，供本市以及全國示范推廣；

4）至少對15個企業(yè)提供電機系統(tǒng)節(jié)能的技術(shù)評估，以幫助這些企業(yè)確定和實施電機系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能改造計劃；

5）協(xié)助國家有關(guān)部門修改電機系統(tǒng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)助國家有關(guān)機構(gòu)擬定國家電機系統(tǒng)節(jié)能計劃；

6）安排10名專家分二批赴美國、加拿大學(xué)習(xí)、考察。

4 節(jié)能項目應(yīng)用實例

徐州發(fā)電廠是將京杭大運河的水輸送至廠內(nèi)，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廠用電通過6km的架空線送到岸邊補水泵站開關(guān)柜。＃3電機就是第一臺進行變頻調(diào)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。

通過比較，選用了低壓方案。

選擇低壓方案的最大優(yōu)點是造價低，且低壓變頻技術(shù)已完全成熟，應(yīng)用范圍廣。這一點從4單位的投標(biāo)書中可以看出。4單位的報價各不相同，但有一點是共同的，即低壓方案的報價最低，見表1。其中低壓方案90萬元報價的項目明細(xì)見表2。

表1 4家單位報價萬元

表2 低壓方案90萬報價項目明細(xì)表萬元

改造后的效益簡析：＃3補水電機在未改造前運行時，電機基本上滿載，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就能滿足生產(chǎn)用水的需要。根據(jù)離心泵葉輪的相似定律

P1/P2=(n1/n2)3、Q1/Q2=n1/n2，

異步電動機的轉(zhuǎn)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(jié)電(550－456.8)×7000=652400kWh；

年節(jié)水(2692.8－2531)×7000=1132600m3。

設(shè)電價為0.5元/kWh，水費為0.09元/m3，一年可節(jié)約：427630元

投資回報期為：總投資額/總節(jié)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，工程的造價就越低。實現(xiàn)同樣的功能，低壓方案的造價只有高壓方案的60％左右，約為1500元/kW。

5 結(jié)語

根據(jù)目前已投入運行的變頻器實際節(jié)能效果及多次節(jié)能學(xué)術(shù)會議上不少專家教授討論結(jié)果，達(dá)成如下共識：

1）采用變頻器調(diào)速節(jié)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(jié)約投資60％；

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

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

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

——消化吸收國外高壓變頻器的先進制造技術(shù)；

——提高功率器件的內(nèi)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(yīng)采取H級絕緣則完全可以取代進口配套變壓器，以降低整機造價；

——對諧波進行抑制，以減少其對電網(wǎng)的干擾；

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

——對風(fēng)機水泵調(diào)速節(jié)能裝置首先要使其諧波干擾符合要求，安全可靠，而對動靜態(tài)指標(biāo)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(yīng)大力支持，以促進民族工業(yè)的發(fā)展。