摘要：高壓變頻器在我國(guó)有著廣泛的應(yīng)用空間和廣闊的市場(chǎng)前景，本文主要針對(duì)高壓變頻器在電力、冶金行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀與特點(diǎn)，以及市場(chǎng)前景與容量進(jìn)行分析綜述。

關(guān)鍵詞：高壓變頻器 電力 冶金 應(yīng)用 市場(chǎng)

Analysis About the High Voltage Inverters‘ Application Status in Power and Metallurgy Industry Xuesong Wang ZhengmingZhao （Department of Electrical Engineering of Tsinghua Universicy， State Key Laboratory of Power System Beijing，China 100084）

Abstract：The high voltage inverter is widely applied in the future market in our country．In the paper not only the applied status and characteristics ale mainly presented，and also the market foreground and market capacity of the medium voltage inverter applied in power and metallurgy industry are given here．

Keywords：high voltage inverter，power industry，metallurgy industry，application status，market

隨著高壓變頻技術(shù)的不斷成熟，高壓變頻器在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。高壓變頻器應(yīng)用上的巨大節(jié)能潛力和優(yōu)良的調(diào)速性能，使得它具有強(qiáng)勁的發(fā)展動(dòng)力和廣闊的市場(chǎng)空間。目前，高壓變頻技術(shù)已經(jīng)成為電力傳動(dòng)領(lǐng)域的熱門(mén)話題之一，對(duì)于大容量電力傳動(dòng)系統(tǒng)，尤其是大容量風(fēng)機(jī)水泵系統(tǒng)進(jìn)行高壓變頻改造已成為一種趨勢(shì)，它為使用大功率傳動(dòng)裝備的企業(yè)和行業(yè)帶來(lái)了很大的節(jié)能效益。

1 高壓變頻器在電力和冶金行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

1.1電力行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)火力發(fā)電廠中使用的一次風(fēng)機(jī)、送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)、給水泵、循環(huán)水泵和灰漿泵等風(fēng)機(jī)和水泵的配套電動(dòng)機(jī)總?cè)萘窟_(dá)15000MW，年總用電量達(dá)520億kWh，占全國(guó)火電發(fā)電量的5％一8％^[1]。而目前我國(guó)火電廠中除少量采用汽動(dòng)給水泵，液力耦合器及雙速電機(jī)外，其它風(fēng)機(jī)和水泵基本上都采用定速驅(qū)動(dòng)。這種定速驅(qū)動(dòng)的風(fēng)機(jī)采用入口風(fēng)門(mén)，水泵采用出口閥門(mén)調(diào)節(jié)流量，都存在嚴(yán)重的節(jié)流損耗。尤其在機(jī)組變負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于風(fēng)機(jī)和水泵的運(yùn)行偏離高效率點(diǎn)，使運(yùn)行效率降低。其原因是風(fēng)機(jī)、水泵的流量與電機(jī)轉(zhuǎn)速成正比，壓力與轉(zhuǎn)速的平方成正比，而功率與轉(zhuǎn)速的立方成正比（如圖1所示）。現(xiàn)有調(diào)節(jié)流量的方法不改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此電機(jī)消耗的功率不變。若使用變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行調(diào)速，達(dá)到用戶期望的流量，則可以節(jié)約大量電能。國(guó)外火電廠的風(fēng)機(jī)和水泵大都增設(shè)調(diào)速裝置，而國(guó)內(nèi)的火電廠輔機(jī)采用變頻調(diào)速裝置正在興起。對(duì)于火電廠來(lái)說(shuō)，發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，直接關(guān)系到廠用電率的高低，換句話說(shuō)，發(fā)電廠輔機(jī)電動(dòng)機(jī)的有效調(diào)速運(yùn)行，直接關(guān)系到電廠效益的高低。

我國(guó)50MW以上機(jī)組鍋爐風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率普遍很低，效率大約為45—65％。一般來(lái)講，使用高壓變頻器后風(fēng)機(jī)運(yùn)行效率將提高20—30％，大約1.5至2年即可以收回改造投資費(fèi)用。隨著電力行業(yè)改革的不斷深化，廠網(wǎng)分家、競(jìng)價(jià)上網(wǎng)等政策的逐步實(shí)施，降低廠用電率、降低發(fā)電成本、提高電價(jià)競(jìng)爭(zhēng)力，已成為各發(fā)電廠努力追求的經(jīng)濟(jì)目標(biāo)。從實(shí)際應(yīng)用中可知：火力發(fā)電廠是高壓變頻器的使用大戶，目前西門(mén)子、ABB、羅賓康、AB等國(guó)外品牌的電力用戶占40％以上。大量的工程實(shí)踐證明，推廣變頻技術(shù)可以改善許多生產(chǎn)系統(tǒng)的運(yùn)行方式，如循環(huán)水、凝結(jié)水系統(tǒng)的流量調(diào)節(jié)控制等，對(duì)機(jī)組安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的改善是十分重要的手段。

對(duì)于一個(gè)300MW的火電機(jī)組來(lái)講，與每個(gè)鍋爐機(jī)組配套并且需要進(jìn)行高壓變頻調(diào)速的設(shè)備主要有：鋼球磨煤機(jī)4臺(tái)，因機(jī)組發(fā)電量和煤質(zhì)的不同，其主電機(jī)的功率從280kW至1100kW不等，取常見(jiàn)（平均）功率4x560kW，電壓6kV（以下數(shù)據(jù)均取平均值，其工作電壓均為6kV）；制粉系統(tǒng)中的排粉風(fēng)機(jī)2臺(tái)，配套電機(jī)功率2x710kW；除灰系統(tǒng)中的灰漿泵3臺(tái)（1臺(tái)運(yùn)行，1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修），其電機(jī)功率為3x250kW；鍋爐送風(fēng)機(jī)2臺(tái)，電動(dòng)機(jī)功率2xlOOOkW；鍋爐引風(fēng)機(jī)2臺(tái)，電動(dòng)機(jī)功率2x2000kW；鍋爐一次風(fēng)機(jī)2臺(tái)，電動(dòng)機(jī)功率2x630kW。以上全部負(fù)載容量合計(jì)11.67MW，占300MW機(jī)組額定總發(fā)電量的4％左右。另外，一些機(jī)組較多的大型電廠（如4x300MW、600MW、2x600MW等火電廠）還會(huì)有循環(huán)水泵（單機(jī)容量500kW～2300kW）、凝結(jié)水泵（單機(jī)容量560kW～2950kW）、給水泵（單機(jī)容量800kW～2300kW）等設(shè)備需要變頻調(diào)速運(yùn)行，這些設(shè)備通常至少需要兩臺(tái)機(jī)組互為備用運(yùn)行。如果將這些設(shè)備的容量按滿負(fù)荷進(jìn)行合算，那么總用電量幾乎等于實(shí)際全部廠用電，而實(shí)際上這些大型輔機(jī)的耗電量占廠用電的80％左右^[2-3]。

目前，只有一部分火電廠對(duì)送風(fēng)機(jī)、引風(fēng)機(jī)進(jìn)行了高壓變頻改造，少數(shù)電廠對(duì)各種水泵及一次風(fēng)機(jī)進(jìn)行了改造，廠內(nèi)擁有10～20臺(tái)高壓變頻器。而大多數(shù)的電廠擁有高壓變頻器的數(shù)量不多于5臺(tái)，有很多電廠沒(méi)有應(yīng)用高壓變頻器。根據(jù)國(guó)家電力信息網(wǎng)的數(shù)據(jù)^[4]，截止至2002年底，全國(guó)6MW以上火電機(jī)組總計(jì)3984臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?4446.86萬(wàn)kW。全國(guó)300MW及以上火電機(jī)組總計(jì)313臺(tái)，裝機(jī)總研究與開(kāi)發(fā)容量達(dá)110,753.0MW。其中包括300MW機(jī)組191臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?7,300.0MW；320MW機(jī)組7臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?,240.0MW；350MW機(jī)組44臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?5,600.0 MW；600MW機(jī)組26臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?5，600.0MW。200MW～300MW火電機(jī)組總計(jì)205臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?1,850.0MW。100MW-200MW火電機(jī)組總計(jì)343臺(tái)，裝機(jī)總?cè)萘?9,798.7MW。如果按照50％的變頻調(diào)速改造計(jì)算，需要高壓變頻器4000MW左右。而目前在我國(guó)火電廠已經(jīng)應(yīng)用的高壓變頻器數(shù)量為500～600多臺(tái)左右^[5]，因此高壓變頻器在電力行業(yè)有著廣闊的發(fā)展空間。

1.2冶金行業(yè)應(yīng)用現(xiàn)狀

在鋼鐵廠，一些重要的風(fēng)機(jī)、水泵如煉鋼除塵風(fēng)機(jī)、高爐除塵風(fēng)機(jī)、燒結(jié)余熱風(fēng)機(jī)、冷軋氫氣加壓機(jī)、鍋爐給水泵等設(shè)備，通常由交流異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)。這些設(shè)備調(diào)速范圍比較寬，對(duì)工藝、環(huán)保的影響比較大。早期大部分鋼鐵廠的風(fēng)機(jī)、水泵設(shè)備不調(diào)速，直接采用工頻供電，定速驅(qū)動(dòng)，通過(guò)調(diào)節(jié)風(fēng)門(mén)與閥門(mén)來(lái)控制風(fēng)量與給水量，同樣把能量都白白地浪費(fèi)了。如果采用高壓變頻器進(jìn)行變頻調(diào)速，則可以節(jié)約大量的電能，給企業(yè)帶來(lái)效益。此外，鋼鐵廠的大型風(fēng)機(jī)如高爐鼓風(fēng)機(jī)、燒結(jié)主排風(fēng)機(jī)和制氧機(jī)的功率都比較大，一般采用同步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，也可以進(jìn)行變頻調(diào)速改造。

另外，在鋼鐵廠通常會(huì)使用一些起重設(shè)備，如裝船機(jī)、卸船機(jī)、堆取料機(jī)、煉鋼轉(zhuǎn)爐氧、副槍與傾動(dòng)設(shè)備以及大型行車(chē)等。這些起重設(shè)備的特點(diǎn)是它們屬于位能性負(fù)載，要求啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，過(guò)載能力強(qiáng)，早期的調(diào)速設(shè)備一般采用直流調(diào)速。這種方法雖然技術(shù)成熟，但是日常的維護(hù)工作量很大，因此隨著高壓變頻技術(shù)的不斷發(fā)展、日趨成熟，交流變頻調(diào)速已廣泛的應(yīng)用到了起重設(shè)備中。目前，鋼鐵廠的熱軋、冷軋的主軋機(jī)也紛紛采用了高壓變頻器。熱軋與冷軋用主軋機(jī)對(duì)調(diào)速的要求高，要求過(guò)載能力強(qiáng)，控制精度高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，應(yīng)用的高壓變頻器國(guó)外品牌居多。近些年來(lái)，高壓變頻器的節(jié)能效果和調(diào)速性能等都得到了企業(yè)的肯定，國(guó)內(nèi)多家鋼鐵廠都已經(jīng)進(jìn)行了高壓變頻調(diào)速改造。而對(duì)于一個(gè)年產(chǎn)量30萬(wàn)噸的軋鋼廠，其車(chē)間的電器設(shè)備總?cè)萘吭?8500kW左右，其中高壓主傳動(dòng)設(shè)備電機(jī)容量為10200kW左右。其中包括：粗扎機(jī)1臺(tái)，容量lx2000kW；一中扎機(jī)組4臺(tái)，容量4x550kW：二中軋機(jī)組4臺(tái)，容量4x500kW：精軋機(jī)組8臺(tái)，容量8x500kW。在早期建設(shè)的軋鋼廠中，這些主傳動(dòng)電機(jī)大部分采用直流電機(jī)，隨著高壓變頻技術(shù)的成熟，這些電機(jī)逐步被交流調(diào)速所代替。簡(jiǎn)單計(jì)算一下，這些高壓電機(jī)的用電率占到軋鋼廠總用電的55％左右^[6-7]。

對(duì)于鋼鐵廠，高爐的主要外圍設(shè)備有熱風(fēng)爐、除塵設(shè)備和水渣處理設(shè)備。一般每座高爐有3—4座熱風(fēng)爐，其中一座為向高爐送熱風(fēng)狀態(tài)，一座為蓄熱狀態(tài)，一座為燃燒加熱狀態(tài)，某些鋼鐵廠會(huì)有一座備用熱風(fēng)爐，每臺(tái)熱風(fēng)爐需配備1臺(tái)鼓風(fēng)機(jī)。部分鋼鐵廠的熱風(fēng)爐鼓風(fēng)機(jī)采用直接由汽輪機(jī)帶動(dòng)大型鼓風(fēng)機(jī)的方式，更多的鋼鐵廠已經(jīng)改造為高壓電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)了。除塵設(shè)備中包括裝料除塵風(fēng)機(jī)和出鐵除塵風(fēng)機(jī)，由于出鐵除塵風(fēng)機(jī)的調(diào)速范圍特別大，目前出鐵除塵風(fēng)機(jī)大量采用了變頻調(diào)速。一般每臺(tái)高爐至少配備2臺(tái)除塵風(fēng)機(jī)，配備3—4臺(tái)沖渣給水泵^[7]”。據(jù)中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)網(wǎng)2006年1月公布的數(shù)據(jù)：2005年全國(guó)粗鋼產(chǎn)量34936.15萬(wàn)噸，生鐵產(chǎn)量33040.47萬(wàn)噸，鋼材產(chǎn)量（含重復(fù)材）37117.02萬(wàn)噸。2005年，我國(guó)鋼鐵企業(yè)的規(guī)模迅速擴(kuò)大。其中年產(chǎn)1000萬(wàn)噸粗鋼以上的企業(yè)有達(dá)到8家，包括寶鋼、鞍鋼、武鋼、首鋼、沙鋼、萊鋼、濟(jì)鋼、唐鋼；年產(chǎn)500萬(wàn)一970萬(wàn)噸粗鋼的企業(yè)有10家，包括馬鋼、華菱鋼鐵、包鋼、邯鋼、本鋼、攀鋼、安陽(yáng)鋼鐵、太鋼、酒鋼、建龍鋼鐵等；年產(chǎn)300萬(wàn)一500萬(wàn)噸粗鋼的企業(yè)有16家。年產(chǎn)500萬(wàn)噸以上粗鋼的18家鋼鐵企業(yè)，他們的粗鋼產(chǎn)量合計(jì)達(dá)16197.16萬(wàn)噸，占全國(guó)粗鋼產(chǎn)量的46.36％^[8]。目前冶金行業(yè)的高壓變頻器主要應(yīng)用在風(fēng)機(jī)、水泵上，在軋機(jī)上應(yīng)用的很少，因此高壓變頻器在冶金行業(yè)有著廣闊的前景。

2高壓變頻器在電力、冶金行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)

2.1 電力行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)

電力行業(yè)高壓變頻器的應(yīng)用主要集中在風(fēng)機(jī)與泵類(lèi)負(fù)載，并且呈現(xiàn)為單機(jī)容量較大的特點(diǎn)。電力行業(yè)應(yīng)用新技術(shù)向來(lái)保守，原因是電力部門(mén)對(duì)供電安全的要求非常高，因此大型的高壓風(fēng)機(jī)改造目前還很不普遍。火電廠應(yīng)用高壓變頻器的主要目的是調(diào)速節(jié)能，經(jīng)過(guò)幾年時(shí)間的運(yùn)行實(shí)踐，現(xiàn)在高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)的可靠性基本可以滿足發(fā)電企業(yè)的要求，火電廠已經(jīng)逐漸接受了高壓變頻調(diào)速這一新技術(shù)。

對(duì)電廠而言，設(shè)備的可靠運(yùn)行是最為重要的因素之一。任何一種輔機(jī)調(diào)速設(shè)備，不管性能多么好，節(jié)能多么顯著，如果可靠性沒(méi)有保證，一切就都無(wú)從談起。因?yàn)橐坏┻@些關(guān)鍵的輔機(jī)設(shè)備因調(diào)速裝置故障而非正常停機(jī)，往往會(huì)導(dǎo)致主機(jī)負(fù)荷大幅度下降，嚴(yán)重時(shí)甚至將引起主機(jī)停機(jī)、鍋爐熄火停運(yùn)，從而造成發(fā)電事故，其引起的損失將遠(yuǎn)遠(yuǎn)不是節(jié)能效益可以比擬的。所以高壓變頻器在電廠應(yīng)用，對(duì)其可靠性就有相當(dāng)高的要求。例如，火電廠中的送風(fēng)機(jī)和引風(fēng)機(jī)。由于機(jī)組的負(fù)荷會(huì)經(jīng)常變化，要保證鍋爐爐膛負(fù)壓、煙氣氧量及相應(yīng)的汽溫、汽壓穩(wěn)定，因此就需要及時(shí)地調(diào)整送、吸風(fēng)量及煤粉量。送風(fēng)機(jī)一般采用調(diào)整入口導(dǎo)向葉片的方式實(shí)現(xiàn)風(fēng)量調(diào)節(jié)，葉片開(kāi)度經(jīng)常在60％-80％之間變化，而引風(fēng)機(jī)風(fēng)門(mén)采用擋板調(diào)節(jié)，日常運(yùn)行開(kāi)度一般只有50％左右。利用高壓變頻器對(duì)其進(jìn)行調(diào)速時(shí)，一般調(diào)速范圍大約為40Hz-50Hz。

2.2冶金行業(yè)應(yīng)用特點(diǎn)

冶金行業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所處的地位非常重要，且都是規(guī)模較大，效益顯著，連續(xù)、高效式地生產(chǎn)流程性企業(yè)。具備一定規(guī)模的鋼鐵企業(yè)基本上都已實(shí)現(xiàn)車(chē)間內(nèi)的過(guò)程自動(dòng)化控制，生產(chǎn)過(guò)程已經(jīng)高度的自動(dòng)化，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)有大量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備需要進(jìn)行控制。由于現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境非常惡劣，灰塵大、振動(dòng)強(qiáng)、溫度變化大，且需要24小時(shí)連續(xù)不斷地運(yùn)行，因此對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備較其它行業(yè)有了更高的要求。例如，鋼鐵廠的除塵風(fēng)機(jī)是除塵凈化系統(tǒng)的動(dòng)力中樞，一旦它不能正常運(yùn)行，不但會(huì)影響生產(chǎn)，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還有可能威脅到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)人員的人身安全。因此，與除塵風(fēng)機(jī)配套的高壓調(diào)速系統(tǒng)要求具有極高的可靠性。

以煉鐵高爐的除塵風(fēng)機(jī)為例，在高爐煉鐵的生產(chǎn)過(guò)程中，出鐵過(guò)程并不是連續(xù)不斷的，而是周期性間斷的。利用高壓變頻器適時(shí)對(duì)除塵風(fēng)機(jī)進(jìn)行變頻調(diào)速控制，則可實(shí)現(xiàn)顯著的節(jié)能效果。在出鐵時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量的棕紅色煙塵，此時(shí)要求除塵風(fēng)機(jī)高速運(yùn)行，變頻器設(shè)定值則定為45Hz左右；而在不出鐵時(shí)，風(fēng)機(jī)只需要很低的轉(zhuǎn)速，變頻器設(shè)定值則定為20Hz左右。同樣，在煉鋼電爐中，除塵風(fēng)機(jī)也要根據(jù)電爐產(chǎn)生的煙氣量的不同，適時(shí)調(diào)節(jié)風(fēng)量，滿足生產(chǎn)工藝的要求。一般電爐的生產(chǎn)周期分為：加料、加鐵、供電、供電供氧、采樣、出鋼及堵眼七個(gè)步驟。各個(gè)過(guò)程中電爐不但產(chǎn)生的煙氣量不同，電爐的溫度要求也不同。若風(fēng)機(jī)風(fēng)量過(guò)大，則會(huì)損失爐內(nèi)熱量，延長(zhǎng)生產(chǎn)周期，浪費(fèi)能源；若風(fēng)量過(guò)小，則會(huì)導(dǎo)致?tīng)t內(nèi)溫度過(guò)高，可能燒毀設(shè)備。

另外，在冶金行業(yè)中，一些大功率設(shè)備要求傳動(dòng)系統(tǒng)具有很好的低速啟動(dòng)性能，同時(shí)要求電機(jī)和變頻器具備較強(qiáng)的過(guò)載能力，如起重機(jī)、大功率的傾動(dòng)設(shè)備等。還有一些大功率設(shè)備如軋機(jī)，要求傳動(dòng)系統(tǒng)具有很高的控制精度，快速的動(dòng)態(tài)反應(yīng)，同時(shí)也要具備一定的過(guò)載能力。加之現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行環(huán)境惡劣，因此除了對(duì)變頻器的調(diào)速精度和調(diào)速性能有較高要求外，對(duì)高壓變頻器系統(tǒng)及其控制網(wǎng)絡(luò)的可靠性也有很高的要求。

3高壓變頻器的市場(chǎng)前景

據(jù)調(diào)查預(yù)測(cè)，中國(guó)變頻器應(yīng)用總的潛在市場(chǎng)應(yīng)為1200—1800億元，低壓變頻器將占市場(chǎng)份額的60％左右，中高壓變頻器則將占市場(chǎng)份額的40％。中國(guó)變頻器市場(chǎng)目前正處于一個(gè)高速增長(zhǎng)的時(shí)期，在過(guò)去幾年內(nèi)保持著12％～20％的高速增長(zhǎng)，在2003年，市場(chǎng)規(guī)模甚至超過(guò)了55億元人民幣。有關(guān)人士認(rèn)為，至少需要10年以后，中國(guó)的變頻器市場(chǎng)才能飽和并趨于成熟^[9]。高壓變頻器受高壓電力電子器件的制約，在各行業(yè)中的應(yīng)用才剛剛起步，有待進(jìn)一步推廣。目前高壓變頻器應(yīng)用較多的行業(yè)是冶金、石化、電廠、城市供水和建材等。根據(jù)使用環(huán)境的不同，變頻器的使用壽命從4年到15年不等，每年都會(huì)出現(xiàn)大量的產(chǎn)品更換市場(chǎng)。目前，國(guó)外高壓變頻器品牌主要有西門(mén)子、ABB、Rockwell、三菱、羅賓康等，國(guó)內(nèi)主要有東方日立、利得華福等廠家，目前我國(guó)擁有高壓變頻器的總數(shù)已經(jīng)超過(guò)了6000臺(tái)。我國(guó)高壓變頻器市場(chǎng)的發(fā)展歷程如圖2所示^[10-11]，從圖中很容易看出高壓變頻器市場(chǎng)的強(qiáng)勁上升勢(shì)頭。

3.1電力行業(yè)市場(chǎng)前景

據(jù)粗略估算，我國(guó)電力行業(yè)目前約有風(fēng)機(jī)、水泵35萬(wàn)臺(tái)，總?cè)萘拷?50萬(wàn)kW，年耗電400多億度。其中6kV以上的高壓電動(dòng)機(jī)拖動(dòng)的風(fēng)機(jī)、水泵約3萬(wàn)臺(tái)，容量達(dá)650萬(wàn)kW?；痣姀S需要進(jìn)行調(diào)速的設(shè)備總?cè)萘空紡S用電的50％～70％，這些設(shè)備是否經(jīng)濟(jì)運(yùn)行將直接影響廠用電率的高低。采用高壓變頻器對(duì)火電廠進(jìn)行改造后，將大大降低廠用電率，給企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益。另外，變頻器又可以同機(jī)組自控系統(tǒng)相配合，提高自動(dòng)回路投入率，組成完整的機(jī)組優(yōu)化控制系統(tǒng)，達(dá)到省人、省力、省設(shè)備，提高機(jī)組整體自動(dòng)化水平和電廠整體管理水平的目的。

隨著大功率電力電子器件技術(shù)的發(fā)展，高電壓大容量變頻器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)都得到了提高，功能越來(lái)越強(qiáng)，價(jià)格也越來(lái)越低，并且投資回收期也縮短了。這些都表明，高壓變頻器在火電廠的應(yīng)用將會(huì)得到迅速推廣。

3.2冶金行業(yè)市場(chǎng)前景

在冶金鋼鐵行業(yè)，如軋機(jī)、大型風(fēng)機(jī)、水泵等這些大型用電設(shè)備數(shù)量雖然不多，只占20％左右，但其用電量卻占到80％。通常風(fēng)機(jī)、泵類(lèi)等平方根轉(zhuǎn)矩設(shè)備使用變頻調(diào)速技術(shù)以后，效率可提高30％左右。而軋機(jī)等恒轉(zhuǎn)矩設(shè)備效率可提高15—30％，平均20％左右。此外，應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)還可以提高電機(jī)的功率因數(shù)（一般可達(dá)0.98），減少設(shè)備的維修量，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，減少事故停車(chē)給生產(chǎn)帶來(lái)的重大損失。這些對(duì)降低運(yùn)行成本都會(huì)帶來(lái)很大的好處^[12]。例如，軋鋼加熱爐上使用變頻調(diào)速技術(shù)實(shí)現(xiàn)煤氣／空氣比值自動(dòng)控制調(diào)節(jié)，不但減少了空氣風(fēng)機(jī)的耗電量，還確保了煤氣和空氣燃燒配比，保證了煤氣的充分燃燒，減少了煤氣的消耗量。煤氣消耗量的減少帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益遠(yuǎn)在節(jié)電效益之上，同時(shí)還減少了工人的生產(chǎn)操作強(qiáng)度。

4高壓變頻器的市場(chǎng)容量

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)目前在用的交流電動(dòng)機(jī)容量約4億kW，用于風(fēng)機(jī)水泵的電動(dòng)機(jī)占40％左右，總?cè)萘窟_(dá)1.6億kW。其中大型風(fēng)機(jī)、水泵的高壓電動(dòng)機(jī)容量又占全部風(fēng)機(jī)水泵的40％（即6400萬(wàn)kW）。保守估算，如果實(shí)現(xiàn)20％變頻改造，將達(dá)1280萬(wàn)kW，不難算出節(jié)電效益也將十分顯著。如按平均節(jié)電率20％-30％計(jì)算，則可節(jié)電功率256～384萬(wàn)kW。除新建的大型風(fēng)機(jī)、水泵配套的高壓變頻器之外，僅對(duì)已建成的大型風(fēng)機(jī)水泵進(jìn)行高壓變頻調(diào)速改造來(lái)計(jì)算分析：若1280萬(wàn)kW分5年改造完畢，則每年改造250萬(wàn)kW左右，按目前市價(jià)1500～2000元／kw計(jì)算，則每年將有37.5～50億元的市場(chǎng)營(yíng)銷(xiāo)額^[12]。目前，高壓變頻器市場(chǎng)尚處于發(fā)展探索階段，2004年高壓變頻器的市場(chǎng)規(guī)模為8.5億元，占總的變頻器市場(chǎng)規(guī)模（66.3億元）的13％左右，高壓變頻器在各行業(yè)的市場(chǎng)份額如圖3所示^[11]。

4.1電力行業(yè)市場(chǎng)容量

在高壓變頻器的市場(chǎng)中，電力行業(yè)的需求和市場(chǎng)容量最大，占到50％以上。在已運(yùn)行的火電廠中，需要進(jìn)行變頻調(diào)速改造的高壓大容量電機(jī)達(dá)5000余臺(tái)，僅該領(lǐng)域的市場(chǎng)潛力就達(dá)65億元之多。根據(jù)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃，21世紀(jì)開(kāi)始的十年電力建設(shè)發(fā)展速度約為7％～8％，平均每年新增裝機(jī)2400～2500萬(wàn)kW，與機(jī)組配套的每年新增風(fēng)機(jī)、水泵等高壓大容量旋轉(zhuǎn)設(shè)備需要500～600臺(tái)。僅對(duì)這些新增設(shè)備的配套高壓變頻器作估算，每年市場(chǎng)潛力就可達(dá)6.5～7.8億元^[13]。

4.2冶金行業(yè)市場(chǎng)容量

冶金行業(yè)的用電量占全國(guó)工業(yè)總用電的14.18％。在我國(guó)，電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能源利用率比國(guó)外平均水平低20％左右，電機(jī)只相當(dāng)于國(guó)外20世紀(jì)50～60年代的技術(shù)水平，有很大的節(jié)能潛力。冶金行業(yè)目前用的開(kāi)采電鉆、電鏟大多數(shù)采用直流調(diào)速，電機(jī)容量在100～500kW之間，只有少量引進(jìn)的設(shè)備采用了交流變頻調(diào)速；礦井提升機(jī)的傳動(dòng)電機(jī)容量在500—4000kW之間，采用直流傳動(dòng)，也有部分改為交流調(diào)速傳動(dòng)；礦井通風(fēng)機(jī)、排水泵等礦井安全生產(chǎn)保障的主力設(shè)備，電機(jī)容量在200～800kW之間，而且數(shù)量很多，節(jié)能潛力巨大。

僅在鋼鐵行業(yè)應(yīng)用的風(fēng)機(jī)、水泵總裝機(jī)容量就在200萬(wàn)kW以上，隨著冶金工業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整和冶金生產(chǎn)的環(huán)保要求，冶金工業(yè)將大量新建軋鋼生產(chǎn)線，并大量應(yīng)用除塵風(fēng)機(jī)和冷卻水泵，這樣每年的新增容量也將非?？捎^。其中有50％的風(fēng)機(jī)、水泵需要進(jìn)行交流變頻調(diào)速改造或新裝機(jī)組自身配套高壓變頻器，其市場(chǎng)容量也將超過(guò)百萬(wàn)kW。

高壓變頻器的發(fā)展正方興未艾。隨著電力電子技術(shù)本身的發(fā)展以及國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要，高壓變頻器在我國(guó)電力、冶金及其它行業(yè)的應(yīng)用也必將有一個(gè)更大的發(fā)展。高壓變頻器的可靠應(yīng)用將成為我國(guó)電力節(jié)能的主要措施之一。

參考文獻(xiàn)

[1] 徐甫榮.發(fā)電廠風(fēng)機(jī)水泵變頻調(diào)速節(jié)能改造路在何方,變頻器世界.2004，10：12～16

[2] 劉愛(ài)忠.燃煤鍋爐機(jī)組.北京:中國(guó)電力出版社.2001

[3] 鐘史明.火電廠設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京:中國(guó)電力出版社.1998

[4] 國(guó)家電力信息網(wǎng).2002年年底單機(jī)6000kW及以上發(fā)電機(jī)組分類(lèi)情況. http://www.sp.com.cn/zgdl/dyxx/fdjz_fl_1.htm

[5] 王松,吳小洪等.火電廠高壓電動(dòng)機(jī)調(diào)速技術(shù)應(yīng)用情況分析,變頻器世界.2005,9:52～55

[6] 陳延鏢等.鋼鐵企業(yè)電力設(shè)計(jì)手冊(cè)（上、下冊(cè)）.北京:冶金工業(yè)出版社.1996.1

[7] 天津電氣傳動(dòng)設(shè)計(jì)研究所.電氣傳動(dòng)自動(dòng)化技術(shù)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社.1992

[8] 中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì).中國(guó)鋼鐵工業(yè)協(xié)會(huì)2006年第一次信息發(fā)布會(huì)新聞稿. http://www.chinaisa.org.cn/show.php?newsid=2127344

[9] 余梅君.變頻調(diào)速技術(shù)的發(fā)展及在冶金行業(yè)的應(yīng)用.江蘇冶金.2000,6:47～48

[10]中國(guó)工控信息網(wǎng).高壓變頻器在我國(guó)的發(fā)展. http://www.7613.com/inproduct/wen/read.asp?id=390

[11]中國(guó)工控信息網(wǎng).逆風(fēng)飛揚(yáng)一高壓變頻器市場(chǎng)走勢(shì),變頻器技術(shù)應(yīng)用,2006,1:48～48

[12]劉亮喜,潘怡忠.用于節(jié)能的高壓變頻調(diào)速器產(chǎn)品現(xiàn)狀.變頻器世界.2005,4:63—66

[13]中國(guó)機(jī)電企業(yè)網(wǎng).我國(guó)電力行業(yè)高壓變頻器市場(chǎng)潛力巨大.http://info.electric hc360.com/2005/l 2～7085845070

原文請(qǐng)點(diǎn)擊下載：高壓變頻器在電力和冶金行業(yè)的應(yīng)用現(xiàn)狀分析.pdf