中國電機系統節能項目正式啟動

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

1 項目背景

工業電機系統是中國的主要電力用戶，占全部用電量（大約6×1011kW）的50％以上。改進設計、優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，降低工廠運行成本及改善全球生存環境。聯合國工業發展組織（UNDIO）通過在中國建立一個國家項目——“中國電機系統節能推廣計劃”來促進中國工業企業的電機系統優化節能工作。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全國電機系統優化專家網絡機構的10年計劃中的第一步，也是重要的一步，然后由這些專家幫助更多的工業企業實施電機系統優化節能項目改造工作。

2 項目簡況

項目名稱：中國電機系統節能項目

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

估計結束日期：2004年8月

項目受益國：中華人民共和國

實施單位：聯合國工業發展組織（UNDIO）

合作單位：美國能源部（USDOE）

美國能源效率經濟委員會

勞倫斯伯克利實家實驗室

中國國家技術質量監督局

3 工作任務

1）參加電機系統（電機、水泵、風機、壓縮機）節能技術優化培訓班，由聯合國工業發展組織聘請的國際電機系統專家授課，培訓班分專家講課和現場培訓二部分。其中，至少5名優化專家參與本項目后期工作；

2）對至少100名工業企業經理和專業技術人員提供電機系統節能培訓，使他們掌握國際先進的電機系統節能技術，為本單位、本行業電機系統進行節能改造；

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

4）至少對15個企業提供電機系統節能的技術評估，以幫助這些企業確定和實施電機系統優化節能改造計劃；

5）協助國家有關部門修改電機系統有關標準，協助國家有關機構擬定國家電機系統節能計劃；

6）安排10名專家分二批赴美國、加拿大學習、考察。

4 節能項目應用實例

徐州發電廠是將京杭大運河的水輸送至廠內，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廠用電通過6km的架空線送到岸邊補水泵站開關柜。＃3電機就是第一臺進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。

通過比較，選用了低壓方案。

選擇低壓方案的最大優點是造價低，且低壓變頻技術已完全成熟，應用范圍廣。這一點從4單位的投標書中可以看出。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，

異步電動機的轉速關系式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：

年節電(550－456.8)×7000=652400kWh；

年節水(2692.8－2531)×7000=1132600m3。

設電價為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，工程的造價就越低。實現同樣的功能，低壓方案的造價只有高壓方案的60％左右，約為1500元/kW。

5 結語

根據目前已投入運行的變頻器實際節能效果及多次節能學術會議上不少專家教授討論結果，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）目前高壓變頻器價格較高，尤其是進口變頻器約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不少，但質量和使用經驗上須逐步提高，面對國內市場的大量需求，國產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；

——提高功率器件的內在質量，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，以減少其對電網的干擾；

——功率300～500kW裝置采用國產變頻器則造價不超過1200元/kW；

——對風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，而對動靜態指標不必苛求；

——投資回收年限力爭做到2年左右，對國產高壓變頻器應大力支持，以促進民族工業的發展。