改革開放以來，我國工業(yè)總產(chǎn)值不斷提高，但是能耗比卻居高不下，高能耗比已成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的瓶頸，為達(dá)到可持續(xù)發(fā)展，必須堅持科學(xué)發(fā)展觀，大力發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)品，其中利用變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)電已開始應(yīng)用在各行各業(yè)，并被許多用戶認(rèn)可。 　　據(jù)統(tǒng)計，我國發(fā)電總量的60%-70%的電力消耗在電動機(jī)上。我國電機(jī)整體運行狀況同國外相比差距很大，機(jī)組效率75%左右，比國外低10%左右;系統(tǒng)運行效率30-40%，比國外先進(jìn)水平低20-30%。在大量的工業(yè)設(shè)備中，我國仍采用交流電動機(jī)恒速傳動的方案運行，例如風(fēng)機(jī)最主要的調(diào)節(jié)手段靠調(diào)節(jié)風(fēng)門、擋板開度的大小來調(diào)整控制對象，不論生產(chǎn)的需求大小，風(fēng)機(jī)都要全速運轉(zhuǎn)，不能隨工礦的變化進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)節(jié)，白白浪費了大量的能量;泵類設(shè)備采用調(diào)整閥、回流閥、截止閥等各種閥門進(jìn)行流量、壓力、水位等信號的控制，造成大量的能源浪費。 一、變頻調(diào)速技術(shù)的作用和節(jié)能原理 　　變頻調(diào)速運行是根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)速的變化要求，改變供電電流的頻率，并配合電壓的調(diào)節(jié)，以獲得合理的電機(jī)運行工礦。在不同的轉(zhuǎn)速情況下，均保持較高的運行效率，不僅降低了電能消耗，同時能改善啟動性能，保護(hù)電機(jī)及負(fù)載設(shè)備免受瞬時啟動的沖擊，延長其工作壽命，還提高電動機(jī)和負(fù)載設(shè)備的工作精確度.實踐證明，變頻技術(shù)用于風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備驅(qū)動控制場合，取得了顯著的節(jié)電效果，普遍節(jié)電達(dá)到30%-50%。 　　國家對三相異步電動機(jī)運行區(qū)域作如下規(guī)定：負(fù)載率70%-100%之間為經(jīng)濟(jì)運行區(qū);負(fù)載率在40%-70%之間為一般運行區(qū);負(fù)載率在40%以下為非經(jīng)濟(jì)運行區(qū);一般負(fù)載率保持在60%-100%較為理想。在電機(jī)選型設(shè)計工作中，大部分電機(jī)功率選型均有適當(dāng)?shù)脑Ａ?，另外，在生產(chǎn)過程中的設(shè)備許多時間都是負(fù)荷不滿或運行有峰谷時間，如果采用交流電動機(jī)恒速傳動的方案運行，靠風(fēng)門調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)或靠閥門調(diào)節(jié)的泵類設(shè)備，使用效率較低，造成大量的能源浪費。 　　變頻調(diào)速是通過改變輸入到交流電機(jī)的電源頻率，從而達(dá)到調(diào)節(jié)交流電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。根據(jù)流體力學(xué)的基本定律可知：風(fēng)機(jī)（或水泵）類設(shè)備均屬平方轉(zhuǎn)矩負(fù)載，其轉(zhuǎn)速N與流量Q、壓力（揚程）H以及軸功率P具有如下關(guān)系： 　　Q1/Q2=N1/N2……（1）;H1/H2=（N1/N2）2……（2）; P1/P2=（ N1/N2）3……（3）。 　　Q1、 H1、 P1……風(fēng)機(jī)（或水泵）在N1轉(zhuǎn)速時的流量、壓力（或揚程）、軸功率;Q2、 H2 、P2……風(fēng)機(jī)（或水泵）在N2轉(zhuǎn)速時的相似工礦條件下的流量、壓力（或揚程）、軸功率。 　　由（1）、（2）、（3）可知，風(fēng)機(jī)（或水泵）的流量與其轉(zhuǎn)速成正比，壓力（或揚程）與其轉(zhuǎn)速的平方成正比，軸功率與其轉(zhuǎn)速的立方成正比。當(dāng)風(fēng)機(jī)（或水泵）轉(zhuǎn)速降低后，其軸功率所需的電功率亦可相應(yīng)降低。就是說，通過調(diào)速方式改變風(fēng)機(jī)風(fēng)量（或泵流量），風(fēng)量（或泵流量）下降一半時，即：假如N2/N1降低1/2，則P2/P1=1/8，由于軸功率（耗電）與轉(zhuǎn)速的三次方成正比，因此可節(jié)電87%（在不考慮其它因素的情況下），降低轉(zhuǎn)速可大大降低軸功率，這也是為什么變頻調(diào)速在應(yīng)用上節(jié)能十分顯著的原因。 二、火力發(fā)電廠供電煤耗、廠用電現(xiàn)狀及方向 　　2008年，我國火力發(fā)電消耗原煤13.4億噸，約占全國原煤產(chǎn)量的50%左右。多年來，發(fā)電企業(yè)在降低煤耗上做了許多工作，如新型超臨界機(jī)組、超超臨界機(jī)組大批量裝機(jī)增加，30萬、60萬、100萬kW大機(jī)組設(shè)備比重增大，以及2006年以來“上大壓小”，關(guān)停小火電3421萬kW，2008年的供電煤耗與2005年相比，每千瓦時降低了25g，供電煤耗達(dá)到349g/kW·h，距離世界發(fā)達(dá)國家330g/kW·h的距離在接近。 　　2007年發(fā)電廠平均廠自用電率6.44%。據(jù)了解先進(jìn)企業(yè)廠用電率4-5%左右，因機(jī)組大小不同、用電范圍不同，是否使用變頻技術(shù)以及各種因素等，廠用電率有的高達(dá)11%左右。廠用電主要用在與發(fā)電機(jī)組配套的引風(fēng)機(jī)、排粉機(jī)、凝結(jié)泵、循環(huán)泵、鍋爐給水泵等，占廠用電消耗的80%。 　　廠用電率是影響供電煤耗的一部分，全面采用變頻技術(shù)能盡快趕超世界先進(jìn)國家供電煤耗。隨著廠網(wǎng)分開以及2008年開始試行的“節(jié)能發(fā)電調(diào)度辦法”的實施，竟價上網(wǎng)日趨激烈，各發(fā)電企業(yè)競爭日趨白熱化，努力提高發(fā)電設(shè)備的健康水平，滿足系統(tǒng)要求;加強管理，進(jìn)一步挖掘節(jié)能潛力，建立節(jié)能型企業(yè)，提高發(fā)電企業(yè)竟價上網(wǎng)的能力，是發(fā)電廠競爭的方向;采用高壓變頻對高耗能用電設(shè)備進(jìn)行技術(shù)改造，不僅能直接收到降低廠用電、降低供電煤耗、增加上網(wǎng)電量帶來的直接經(jīng)濟(jì)效益，而且對設(shè)備的安全、可靠運行，減少設(shè)備故障都起到了積極的作用。全面采用變頻技術(shù)能使我國盡快趕超世界先進(jìn)國家供電煤耗。 三、電廠應(yīng)用高壓變頻調(diào)速技術(shù)實例 　　以2008年我們到電廠調(diào)研為例： 　　1.大唐盤山電廠 　　大唐盤山電廠現(xiàn)有職工200余人。電廠工程部介紹了高壓變頻器的使用情況：現(xiàn)有2臺60萬kW由哈爾濱電站集團(tuán)生產(chǎn)的機(jī)組，3#機(jī)組于2001年9月26日投產(chǎn)，4#機(jī)組于2002年6月5日投產(chǎn)。年發(fā)電量73.2億kW·h，上網(wǎng)電量68.58億kW·h，設(shè)備利用6100小時，等效可用系數(shù)89.2%，綜合廠用電率5.6%。供電煤耗324g/kW·h。 　　冷凝泵采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司生產(chǎn)的2500kW國產(chǎn)高壓變頻器做變流量調(diào)節(jié)。在負(fù)荷變頻調(diào)節(jié)時，由于采用功率單元串聯(lián)的多電平PWM調(diào)制技術(shù)，諧波小，電流可從280A降到150-160A，對電網(wǎng)沒有影響。這2臺變頻器每天可節(jié)約5萬度用電，廠用電減少0.5%，按照每度電價0.35元計算，每天節(jié)約3.5萬元，一年按300天計，約1000多萬元，8個月收回投資。 　　使用國內(nèi)的變頻器設(shè)備，配套施工按交鑰匙方式進(jìn)行，服務(wù)非常及時，漢化的人機(jī)界面易理解和操作。2003年采購的4臺國外品牌的產(chǎn)品，效果不好，不穩(wěn)定，價格也貴。曾經(jīng)停機(jī)，造成很大影響，服務(wù)也不及時。 　　2.華能邯峰電廠 　　華能邯峰電廠的鍋爐是美國福斯特—惠勒產(chǎn)品，汽輪機(jī)、發(fā)電機(jī)是德國西門子生產(chǎn)的2套66萬千瓦機(jī)組。1#機(jī)組于2000年12月31日投產(chǎn)，2#機(jī)組于2001年6月19日投產(chǎn)，年發(fā)電量74億kW·h ，設(shè)備利用6000小時，等效可用系數(shù)89.2%，綜合廠用電率不超過5.2%，供電煤耗326g/kW·h。 　　每臺機(jī)組配備2臺冷凝泵，運行方式為一用一備。在正常運行狀態(tài)下，凝汽器內(nèi)的水位不能過高或過低，當(dāng)機(jī)組負(fù)荷升高時，凝結(jié)水量增加。當(dāng)機(jī)組負(fù)荷降低時凝汽器內(nèi)水位相應(yīng)降低。 　　沒有使用變頻器之前，凝汽器內(nèi)的水位是通過改變凝汽器凝結(jié)水泵出口閥門的開度進(jìn)行調(diào)整的，調(diào)節(jié)線性度差，大量能量在閥門上損耗。同時，由于頻繁的對閥門進(jìn)行操作，導(dǎo)致閥門的可靠性下降，影響機(jī)組的穩(wěn)定運行。使用變頻器后，凝結(jié)水泵出口閥門不需要頻繁調(diào)整，閥門開度保持在一個較大的范圍內(nèi)，通過調(diào)節(jié)變頻器的輸出頻率改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到調(diào)節(jié)出口流量的目的，滿足運行工況的要求。 　　冷凝泵采用北京利德華福電氣技術(shù)有限公司的2臺2600kW/6kV的高壓電機(jī)變頻器做變流量調(diào)節(jié)，從2006年9月-2008年3月，1年半時間未發(fā)生過問題，運行良好。根據(jù)發(fā)電負(fù)荷運行一般節(jié)能20%-50%，一臺凝結(jié)泵年節(jié)約500-700萬度電，12個月收回成本。兩臺加裝利德華福高壓變頻器的280kW疏水泵也正常運行。 　　有4臺2000kW原裝進(jìn)口產(chǎn)品，運行一個月，跳閘，尚未發(fā)現(xiàn)是什么問題，目前停用，沒有能力修，原裝日文維修不方便，不能改。 　　3.山西漳山電廠 　　山西樟山電廠是由山西電力投資與京能源投資共建，現(xiàn)有員工200余人?，F(xiàn)有2臺30萬kW的空冷機(jī)組，汽機(jī)和電機(jī)是哈爾濱生產(chǎn)，鍋爐由武鍋生產(chǎn)。1#機(jī)組于2004年9月11日投產(chǎn);2#機(jī)組于2004年10月6日投產(chǎn)。 　　設(shè)備利用6000多小時，綜合廠用電率不超過8.4%，供電煤耗350g/kW·h，采用利德華福的4臺3400kW的變頻器用于引風(fēng)機(jī)，1臺1120kW的變頻器用于冷凝泵上（其中2臺由于失速，暫時停用1個月，需要系統(tǒng)重設(shè)）。據(jù)發(fā)電負(fù)荷，在正常發(fā)電下，節(jié)電約30%，調(diào)峰時節(jié)電更顯著。根據(jù)現(xiàn)場打印數(shù)據(jù)統(tǒng)計：2007年1月節(jié)電216萬kW·h，節(jié)約電費58.95萬元。估計全年節(jié)電700多萬元，18個月收回成本。 　　采用中能博瑞的6臺900kW的變頻器用于排粉機(jī)上，節(jié)電約36%-49%。 　　新建的2臺60萬kW上海電站集團(tuán)生產(chǎn)的超臨界機(jī)組，采用ABB和西門子的變頻器價格貴出2-3倍，要3-5年才能收回投資。 　　以上三個電廠高壓大功率變頻器用戶選用國內(nèi)產(chǎn)品超過50%;普遍節(jié)電率在30-50%的范圍內(nèi)，效果顯著;收回投資一般在12個月左右;高壓變頻器使用的可靠性和穩(wěn)定性以及完善的服務(wù)讓用戶信任國產(chǎn)高壓變頻器。 　　用戶希望：提高廠家的系統(tǒng)化服務(wù)，在大修期間提供現(xiàn)場服務(wù)，平時加強培訓(xùn)工作。確定易老化備品備件的使用年限。 四、應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)，已開始推進(jìn)了節(jié)能減排 　　80年代末期，國外的交流變頻調(diào)速技術(shù)漸漸興起，進(jìn)口產(chǎn)品價格很高，而且一直處于壟斷地位，很難普及使用。近十年國內(nèi)開始生產(chǎn)，從低壓變頻到高壓變頻，走過艱難歷程，一直占有比重很小。近幾年開始發(fā)力，隨著內(nèi)資企業(yè)在越來越多的行業(yè)銷售業(yè)績，國內(nèi)企業(yè)也逐漸滲透并搶奪了原先外資廠商重點保護(hù)的大型客戶，包括中石油、中石化、國家五大電力集團(tuán)等大型企業(yè)。 　　隨著國產(chǎn)高壓變頻器的質(zhì)量穩(wěn)定和價格降低，已開始在新建電廠或企業(yè)技術(shù)改造中陸續(xù)使用?！笆晃濉眹夜?jié)能減排計劃20%，對高壓變頻器產(chǎn)業(yè)是一大利好，節(jié)能降耗在2006年終于從重視變?yōu)閷嶋H行動。一大批電站項目上馬，增加了對高壓變頻器的需求，一次性投入避免了以后改造時重新施工、調(diào)試等麻煩。在電力緊缺的形勢下，節(jié)能、挖潛、增效以及設(shè)備技術(shù)改造得到了前所未有的重視。 　　從2006-2008年來看，變頻調(diào)速技術(shù)市場前景明朗，這一市場以每年超過50%的增長速度向前推進(jìn)。電力行業(yè)近幾年高速增長，在支持變頻技術(shù)的應(yīng)用。 五、國內(nèi)外高壓變頻器產(chǎn)品生產(chǎn)情況 　　目前國內(nèi)企業(yè)主要有利德華福、上?？七_(dá)、東方日立、山東風(fēng)光等企業(yè)，國外企業(yè)主要有西門子（美國羅賓康含在內(nèi)）、羅克韋爾（AB）及ABB、日本日立、安川等。國產(chǎn)品牌市場份額已由2003年的39%提高到2006年超過50%，利德華福到2008年9月產(chǎn)品銷售已達(dá)2000臺，在單機(jī)應(yīng)用上已經(jīng)達(dá)到8000kW，技術(shù)上已經(jīng)實現(xiàn)高級的無速度傳感器矢量控制，帶能量回饋的高壓變頻器，同步電機(jī)變頻器等開發(fā)成功，已經(jīng)擴(kuò)展到高精度要求的領(lǐng)域，與國外企業(yè)的競爭力大大提高。 　　國產(chǎn)變頻裝置技術(shù)已達(dá)世界同類產(chǎn)品先進(jìn)水平，產(chǎn)品價格在逐步下降。隨著技術(shù)進(jìn)步與競爭使成本不斷降低，促進(jìn)了各個行業(yè)開始大量應(yīng)用，在國內(nèi)外廠家多年的共同努力下，特別是國內(nèi)廠家在其中所做的貢獻(xiàn)，高壓變頻器的價格從2004年開始大幅下降，低于國外產(chǎn)品，使用變頻裝置的用戶，有的不到1年即可收回成本，極大的刺激了市場需求。 　　變頻器產(chǎn)業(yè)開始壯大，保證了可以持續(xù)發(fā)展。我國變頻器產(chǎn)業(yè)通過十多年的艱苦積累，使技術(shù)開發(fā)取得突破，產(chǎn)業(yè)鏈也得到完善，提高了整個系統(tǒng)的成套能力。質(zhì)量提高、價格降低，使高壓變頻器市場處于高速成長期，國內(nèi)企業(yè)的崛起，帶來了激烈的競爭，產(chǎn)品技術(shù)的服務(wù)水平也大幅度提高。 六、全面應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)推進(jìn)節(jié)能減排 　　國內(nèi)變頻調(diào)速產(chǎn)品已達(dá)到國際同類產(chǎn)品先進(jìn)水平。國內(nèi)變頻調(diào)速產(chǎn)品性能良好，能保證本地化的長期服務(wù);產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，性價比高，節(jié)能減排效果顯著，能盡快收回投資。國內(nèi)品牌在不斷成長，已從國產(chǎn)化走向國際化，隨我國主機(jī)產(chǎn)品配套出口許多國家，并正在市場競爭中克服不足。國外產(chǎn)品在國內(nèi)比重已降至50%以下，國外產(chǎn)品如果沒有完全本土化，就無法從根本上解決在成本和服務(wù)方面的問題，國內(nèi)企業(yè)已獲得長足發(fā)展的機(jī)會。 　　變頻調(diào)速技術(shù)發(fā)展前景十分廣闊，與已經(jīng)完成的市場相比，未來的市場潛力巨大，在未來十年內(nèi)，變頻調(diào)速技術(shù)產(chǎn)品每年有上百億元的市場潛力。建議在電力、石化、鋼鐵、有色、水泥、自來水、機(jī)械、紡織等行業(yè)大規(guī)模推廣應(yīng)用國產(chǎn)變頻技術(shù)產(chǎn)品。新建項目從開始設(shè)計就應(yīng)該考慮應(yīng)用變頻技術(shù)，技術(shù)改造首先考慮風(fēng)機(jī)、泵類設(shè)備使用變頻技術(shù)，逐步淘汰閘板、閥門等機(jī)械調(diào)節(jié)方式，全面推廣應(yīng)用變頻技術(shù)，全國用電量將下降15%-20%而GDP保持不變，使我們最大限度地減少能源消耗和污染物排放，提高經(jīng)濟(jì)效益，為我國和世界節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。