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企業(yè)始終在追逐利潤，一是增加效益，二是降低成本。降低成本中很重要的工作是降低消耗，包括節(jié)約能源，即降本增效和節(jié)能降耗。
1 人、社會與能源
自從人類產(chǎn)生的一天起，就和能源結(jié)下了不解之緣。數(shù)百萬年前的原始人類，日人均消耗僅2000kcal的食物能量；到數(shù)十萬年前，進(jìn)入狩獵人時期，開始利用石器與火，取暖做飯，日人均達(dá)5000kcal能量；到7000年前，早期農(nóng)民出現(xiàn)，使用家畜耕作，并形成了農(nóng)業(yè)、手工業(yè)、畜牧業(yè)和商業(yè)，日人均消耗達(dá)12000kcal能量；到公元1000年左右，人類成為發(fā)達(dá)農(nóng)民，廣泛使用煤炭、水利、風(fēng)力和家畜，又形成了工業(yè)和運(yùn)輸業(yè)，日人均消耗達(dá)26000kcal能量；到公元19世紀(jì)末，產(chǎn)業(yè)工人形成，開始使用蒸汽機(jī)，日人均消耗達(dá)77000kcal能量；到20世紀(jì)末，人類進(jìn)入了技術(shù)人階段，普遍使用電力、煤炭、石油、核能，日人均消耗則高達(dá)230000kcal能量。能源的多元化及能源大量消耗所帶來的負(fù)面作用引起了人類的重視和關(guān)切。
20世紀(jì)末，國外社會學(xué)家提出，經(jīng)濟(jì)增長(Economic Growth)、環(huán)境保護(hù)(Environmental Protection)和能源供需的穩(wěn)定安全(Energy Security)三者之間產(chǎn)生了嚴(yán)重的矛盾，因此要謀求三者之間建立和諧的關(guān)系，即3E模型。其中，關(guān)鍵因素是節(jié)約能源和開拓可再生能源的利用。
圖1 3E模型圖
面對3E問題，世界各國都不約而同地從立法做起，使節(jié)能步入法制軌道。
一般來講，都是開源與節(jié)流并舉。節(jié)約能源，特別是節(jié)約不可再生能源是重要的，但是，開拓可再生能源更重要。盡管電力能源是二次能源，但是許多一次能源都需要轉(zhuǎn)變成二次能源，尤其是電能后才便于使用。因?yàn)殡娔苁悄壳白钜邹D(zhuǎn)換、傳輸、控制、使用的能源。以美國為例，目前煤炭占32%，天然氣占28%，水利占19%，石油占18%，核能僅占11%，風(fēng)力占6%，太陽能占5%。15年以后，其電力能源的結(jié)構(gòu)將發(fā)生重大變化：核能發(fā)電將居于榜首，占30%，其次是太陽能，占19%，風(fēng)力占15%，天然氣占14%，水利和煤炭各占13%，石油僅占6%。
圖2 15年以后美國電力能源結(jié)構(gòu)的變遷
隨著國民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，中國的能耗與日俱增，年增長率超過兩位數(shù)，而且以煤炭為主，占一次能源消耗的65%，是世界煤炭生產(chǎn)和消費(fèi)第一大國。2002年，中國煤炭消費(fèi)達(dá)14.2億噸，占全球總量的27%。近年來，石油消費(fèi)也以兩位數(shù)增長，從1990年到2000年的十年間，石油消費(fèi)量增長一倍多。而且，從1993年開始，中國變成石油純進(jìn)口國。近幾年，成品油也開始進(jìn)口，并逐年增加。2000年，原油進(jìn)口7026萬噸，成品油1805萬噸，同年，原油出口1044萬噸，成品油827萬噸。
按單位GDP的能耗看，中國等國在亞太地區(qū)屬于高消耗陣列，韓國、印度尼西亞、新加坡等國屬于中等消耗陣列，日本等國則屬于低消耗陣列。目前中國能耗約是日本的4～5倍，是韓國的2倍。以技術(shù)比較先進(jìn)的煉化企業(yè)為例，中國煉油廠平均綜合能耗大約是國外的1.3～1.5倍左右，乙烯裝置的平均能耗大約是國外的1.6倍左右。
中國人口占世界總?cè)丝诘?2%，而石油儲量只占世界的2%，煤炭儲量只占世界的11%，人均占有能源量大大低于世界平均值，但是能耗卻普遍高于國外，所以能源不足的矛盾將日益尖銳化，解決不好將成為制約我國國民經(jīng)濟(jì)增長的主要瓶頸。因此，政府提出了建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，發(fā)展循環(huán)型經(jīng)濟(jì)、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的構(gòu)想，并且提出“十一五”期間單位GDP能耗降低20%的具體目標(biāo)。
國家發(fā)展與改革委員會為落實(shí)《節(jié)能中長期專項規(guī)劃》，啟動了規(guī)劃提出的十大重點(diǎn)節(jié)能工程。“十一五”期間將實(shí)現(xiàn)節(jié)約2.4億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的節(jié)能目標(biāo)。十大重點(diǎn)節(jié)能工程包括節(jié)約和替代石油、燃煤工業(yè)鍋爐（窯爐）改造、區(qū)域熱電聯(lián)產(chǎn)、余熱余壓利用、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能、能量系統(tǒng)優(yōu)化、建筑節(jié)能、綠色照明、政府機(jī)構(gòu)節(jié)能以及節(jié)能監(jiān)測和技術(shù)服務(wù)體系建設(shè)工程等。其中，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能工程包括電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能改造，提高運(yùn)行效率；合理匹配和加快淘汰落后低效電機(jī)，推廣高效節(jié)能電機(jī)；推廣變頻調(diào)速節(jié)能技術(shù)，風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等通用機(jī)械系統(tǒng)采用變頻調(diào)速節(jié)能措施，工業(yè)機(jī)械采用交流電動機(jī)變頻工藝調(diào)速技術(shù)；制定相關(guān)經(jīng)濟(jì)激勵政策和技術(shù)政策、完善電機(jī)能效標(biāo)準(zhǔn)體系等配套措施。“十一五”期間，實(shí)現(xiàn)電機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行效率提高2個百分點(diǎn)，形成年節(jié)電能力200億千瓦小時。其中，變頻技術(shù)是重點(diǎn)推廣的技術(shù)。
國際知名的ARC咨詢機(jī)構(gòu)研究統(tǒng)計，1998年世界交流電動機(jī)實(shí)施調(diào)速控制的產(chǎn)品銷售額為48．5億美元，其中北美占21%，日本占27%，日本以外的亞洲國家占12%，歐洲、中東及非洲占39%，拉丁美洲占1%。1999年，國際大功率交流調(diào)速裝置的銷售額為24億美元。
目前，我國電機(jī)的總裝機(jī)容量已達(dá)4億千瓦以上，其年耗電量占全國用電量的60%，但我國電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的能源利用率卻很低，基本上比國外低20%，70%的電機(jī)相當(dāng)于國外20世紀(jì)50年代的技術(shù)水平，因此節(jié)能潛力巨大。
2 變頻節(jié)電技術(shù)的產(chǎn)生與應(yīng)用
變頻技術(shù)自20世紀(jì)60年代問世后，到20世紀(jì)80年代，已在各個工業(yè)化國家廣泛使用。到20世紀(jì)90年代，隨著人們節(jié)能環(huán)保意識的增強(qiáng)，變頻技術(shù)的應(yīng)用越來越普及，廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各行各業(yè)和人們的日常生活中，并成為一種主要的節(jié)電、節(jié)能技術(shù)。
電力公司要向用電單位輸送電力，由于發(fā)明了變壓器，其電壓變換方便，所以多使用交流電。電能往往需要轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，因此則需要電動機(jī)。電動機(jī)又分為直流電機(jī)和感應(yīng)交流電機(jī)。直流電機(jī)的轉(zhuǎn)速控制比較容易，但必須提供直流電，而且整流轉(zhuǎn)子的維護(hù)麻煩。而感應(yīng)電機(jī)則不然，但是調(diào)速困難。其轉(zhuǎn)速公式為：N=60f(1-S)/P。其中：N為電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）；f為電源頻率（Hz）；S為轉(zhuǎn)差率（%）；P為定子磁極對數(shù)。因此，調(diào)頻則成了調(diào)速的主要途徑，則催生了變頻調(diào)速技術(shù)。
2.1 變頻器在石油工程中的應(yīng)用
抽油機(jī)是目前采油生產(chǎn)中的主要設(shè)備之一，裝機(jī)總量逾10萬臺。其電動機(jī)裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)300萬千瓦以上。抽油機(jī)的電機(jī)負(fù)荷是按周期變化的，電機(jī)的負(fù)荷曲線有兩個峰值，分別為抽油機(jī)上下沖程的
北京市公安局海淀分局備案號：11010802023656號