中國(guó)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目正式啟動(dòng)

2002年1月11日，上海市節(jié)能服務(wù)中心根據(jù)南京會(huì)議精神，召開(kāi)了上海地區(qū)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)議。會(huì)上由上海市經(jīng)委節(jié)能環(huán)保處陳振千同志向參加會(huì)議的6名中國(guó)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目上海地區(qū)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(jī)電、電廠(chǎng)、供水等行業(yè)10名專(zhuān)家組成的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目專(zhuān)家組。

1 項(xiàng)目背景

工業(yè)電機(jī)系統(tǒng)是中國(guó)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(shè)計(jì)、優(yōu)化系統(tǒng)配置以及提高電機(jī)運(yùn)行效率能減少電機(jī)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(chǎng)運(yùn)行成本及改善全球生存環(huán)境。聯(lián)合國(guó)工業(yè)發(fā)展組織（UNDIO）通過(guò)在中國(guó)建立一個(gè)國(guó)家項(xiàng)目——“中國(guó)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能推廣計(jì)劃”來(lái)促進(jìn)中國(guó)工業(yè)企業(yè)的電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能工作。項(xiàng)目確定首先在江蘇省和上海市實(shí)施。這是中國(guó)政府為建立和培訓(xùn)全國(guó)電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化專(zhuān)家網(wǎng)絡(luò)機(jī)構(gòu)的10年計(jì)劃中的第一步，也是重要的一步，然后由這些專(zhuān)家?guī)椭嗟墓I(yè)企業(yè)實(shí)施電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能項(xiàng)目改造工作。

2 項(xiàng)目簡(jiǎn)況

項(xiàng)目名稱(chēng)：中國(guó)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能項(xiàng)目

項(xiàng)目地點(diǎn)：中華人民共和國(guó)，重點(diǎn)在上海市和江蘇省

開(kāi)始時(shí)間：2001年12月

估計(jì)結(jié)束日期：2004年8月

項(xiàng)目受益國(guó)：中華人民共和國(guó)

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

合作單位：美國(guó)能源部（USDOE）

美國(guó)能源效率經(jīng)濟(jì)委員會(huì)

勞倫斯伯克利實(shí)家實(shí)驗(yàn)室

中國(guó)國(guó)家技術(shù)質(zhì)量監(jiān)督局

3 工作任務(wù)

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

2）對(duì)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(jī)系統(tǒng)節(jié)能培訓(xùn)，使他們掌握國(guó)際先進(jìn)的電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)，為本單位、本行業(yè)電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造；

3）在不同行業(yè)實(shí)施6個(gè)電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造項(xiàng)目，對(duì)其中比較成功的4個(gè)項(xiàng)目進(jìn)行總結(jié)，編寫(xiě)案例報(bào)告，供本市以及全國(guó)示范推廣；

4）至少對(duì)15個(gè)企業(yè)提供電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能的技術(shù)評(píng)估，以幫助這些企業(yè)確定和實(shí)施電機(jī)系統(tǒng)優(yōu)化節(jié)能改造計(jì)劃；

5）協(xié)助國(guó)家有關(guān)部門(mén)修改電機(jī)系統(tǒng)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，協(xié)助國(guó)家有關(guān)機(jī)構(gòu)擬定國(guó)家電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能計(jì)劃；

6）安排10名專(zhuān)家分二批赴美國(guó)、加拿大學(xué)習(xí)、考察。

4 節(jié)能項(xiàng)目應(yīng)用實(shí)例

徐州發(fā)電廠(chǎng)是將京杭大運(yùn)河的水輸送至廠(chǎng)內(nèi)，供8臺(tái)機(jī)組冷卻塔用水。岸邊補(bǔ)水泵共有4臺(tái)電機(jī)，其中＃3號(hào)電機(jī)型號(hào)為JSR158-6、550kW、6kV。6kV廠(chǎng)用電通過(guò)6km的架空線(xiàn)送到岸邊補(bǔ)水泵站開(kāi)關(guān)柜。＃3電機(jī)就是第一臺(tái)進(jìn)行變頻調(diào)速改造的電機(jī)。

6kV電機(jī)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(jī)方案，即高壓方案；

2）將6kV電壓降至3kV，采用3kV變頻器、3kV電機(jī)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(jī)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(jī)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(yīng)用范圍廣。這一點(diǎn)從4單位的投標(biāo)書(shū)中可以看出。4單位的報(bào)價(jià)各不相同，但有一點(diǎn)是共同的，即低壓方案的報(bào)價(jià)最低，見(jiàn)表1。其中低壓方案90萬(wàn)元報(bào)價(jià)的項(xiàng)目明細(xì)見(jiàn)表2。

表1 4家單位報(bào)價(jià)萬(wàn)元

表2 低壓方案90萬(wàn)報(bào)價(jià)項(xiàng)目明細(xì)表萬(wàn)元

改造后的效益簡(jiǎn)析：＃3補(bǔ)水電機(jī)在未改造前運(yùn)行時(shí)，電機(jī)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(jī)運(yùn)行在頻率47Hz就能滿(mǎn)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(dòng)機(jī)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(yùn)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(yùn)行7000h計(jì)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(jià)為0.5元/kWh，水費(fèi)為0.09元/m3，一年可節(jié)約：427630元

投資回報(bào)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(jí)越低，工程的造價(jià)就越低。實(shí)現(xiàn)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(jié)語(yǔ)

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

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(jī)較高壓電機(jī)合理，可節(jié)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(dá)5～6年；

4）應(yīng)該提倡選用國(guó)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(guó)內(nèi)高壓大功率變頻器制造廠(chǎng)不少，但質(zhì)量和使用經(jīng)驗(yàn)上須逐步提高，面對(duì)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的大量需求，國(guó)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(guó)外高壓變頻器的先進(jìn)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(jí)絕緣則完全可以取代進(jìn)口配套變壓器，以降低整機(jī)造價(jià)；

——對(duì)諧波進(jìn)行抑制，以減少其對(duì)電網(wǎng)的干擾；

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

——對(duì)風(fēng)機(jī)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(duì)動(dòng)靜態(tài)指標(biāo)不必苛求；

——投資回收年限力爭(zhēng)做到2年左右，對(duì)國(guó)產(chǎn)高壓變頻器應(yīng)大力支持，以促進(jìn)民族工業(yè)的發(fā)展。