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　　改革開放以來，我國工業(yè)總產值不斷提高，但是能耗比卻居高不下，高能耗比已成為制約我國經濟發(fā)展的瓶頸，為達到可持續(xù)發(fā)展，必須堅持科學發(fā)展觀，大力發(fā)展高技術產品，其中利用變頻調速技術節(jié)電已開始應用在各行各業(yè)，并被許多用戶認可。

　　據統(tǒng)計，我國發(fā)電總量的60%-70%的電力消耗在電動機上。我國電機整體運行狀況同國外相比差距很大，機組效率75%左右，比國外低10%左右;系統(tǒng)運行效率30-40%，比國外先進水平低20-30%。在大量的工業(yè)設備中，我國仍采用交流電動機恒速傳動的方案運行，例如風機最主要的調節(jié)手段靠調節(jié)風門、擋板開度的大小來調整控制對象，不論生產的需求大小，風機都要全速運轉，不能隨工礦的變化進行相應的調節(jié)，白白浪費了大量的能量;泵類設備采用調整閥、回流閥、截止閥等各種閥門進行流量、壓力、水位等信號的控制，造成大量的能源浪費。

　　一、變頻調速技術的作用和節(jié)能原理

　　變頻調速運行是根據負載轉速的變化要求，改變供電電流的頻率，并配合電壓的調節(jié)，以獲得合理的電機運行工礦。在不同的轉速情況下，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，保護電機及負載設備免受瞬時啟動的沖擊，延長其工作壽命，還提高電動機和負載設備的工作精確度.實踐證明，變頻技術用于風機、泵類設備驅動控制場合，取得了顯著的節(jié)電效果，普遍節(jié)電達到30%-50%。

　　國家對三相異步電動機運行區(qū)域作如下規(guī)定：負載率70%-100%之間為經濟運行區(qū);負載率在40%-70%之間為一般運行區(qū);負載率在40%以下為非經濟運行區(qū);一般負載率保持在60%-100%較為理想。在電機選型設計工作中，大部分電機功率選型均有適當的裕量，另外，在生產過程中的設備許多時間都是負荷不滿或運行有峰谷時間，如果采用交流電動機恒速傳動的方案運行，靠風門調節(jié)風機或靠閥門調節(jié)的泵類設備，使用效率較低，造成大量的能源浪費。

　　變頻調速是通過改變輸入到交流電機的電源頻率，從而達到調節(jié)交流電動機轉速的目的。根據流體力學的基本定律可知：風機（或水泵）類設備均屬平方轉矩負載，其轉速N與流量Q、壓力（揚程）H以及軸功率P具有如下關系：

　　Q1/Q2=N1/N2……（1）;H1/H2=（N1/N2）2……（2）; P1/P2=（ N1/N2）3……（3）。

　　Q1、 H1、 P1……風機（或水泵）在N1轉速時的流量、壓力（或揚程）、軸功率;Q2、 H2 、P2……風機（或水泵）在N2轉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，風機（或水泵）的流量與其轉速成正比，壓力（或揚程）與其轉速的平方成正比，軸功率與其轉速的立方成正比。當風機（或水泵）轉速降低后，其軸功率所需的電功率亦可相應降低。就是說，通過調速方式改變風機風量（或泵流量），風量（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），降低轉速可大大降低軸功率，這也是為什么變頻調速在應用上節(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，如新型超臨界機組、超超臨界機組大批量裝機增加，30萬、60萬、100萬kW大機組設備比重增大，以及2006年以來“上大壓小”，關停小火電3421萬kW，2008年的供電煤耗與2005年相比，每千瓦時降低了25g，供電煤耗達到349g/kW·h，距離世界發(fā)達國家330g/kW·h的距離在接近。

　　2007年發(fā)電廠平均廠自用電率6.44%。據了解先進企業(yè)廠用電率4-5%左右，因機組大小不同、用電范圍不同，是否使用變頻技術以及各種因素等，廠用電率有的高達11%左右。廠用電主要用在與發(fā)電機組配套的引風機、排粉機、凝結泵、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，全面采用變頻技術能盡快趕超世界先進國家供電煤耗。隨著廠網分開以及2008年開始試行的“節(jié)能發(fā)電調度辦法”的實施，竟價上網日趨激烈，各發(fā)電企業(yè)競爭日趨白熱化，努力提高發(fā)電設備的健康水平，滿足系統(tǒng)要求;加強管理，進一步挖掘節(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備進行技術改造，不僅能直接收到降低廠用電、降低供電煤耗、增加上網電量帶來的直接經濟效益，而且對設備的安全、可靠運行，減少設備故障都起到了積極的作用。全面采用變頻技術能使我國盡快趕超世界先進國家供電煤耗。

　　三、電廠應用高壓變頻調速技術實例

　　以2008年我們到電廠調研為例：

　　1.大唐盤山電廠

　　大唐盤山電廠現有職工200余人。電廠工程部介紹了高壓變頻器的使用情況：現有2臺60萬kW由哈爾濱電站集團生產的機組，3#機組于2001年9月26日投產，4#機組于2002年6月5日投產。年發(fā)電量73.2億kW·h，上網電量68.58億kW·h，設備利用6100小時，等效可用系數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有限公司生產的2500kW國產高壓變頻器做變流量調節(jié)。在負荷變頻調節(jié)時，由于采用功率單元串聯(lián)的多電平PWM調制技術，諧波小，電流可從280A降到150-160A，對電網沒有影響。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。

　　使用國內的變頻器設備，配套施工按交鑰匙方式進行，服務非常及時，漢化的人機界面易理解和操作。2003年采購的4臺國外品牌的產品，效果不好，不穩(wěn)定，價格也貴。曾經停機，造成很大影響，服務也不及時。

　　2.華能邯峰電廠

　　華能邯峰電廠的鍋爐是美國福斯特—惠勒產品，汽輪機、發(fā)電機是德國西門子生產的2套66萬千瓦機組。1#機組于2000年12月31日投產，2#機組于2001年6月19日投產，年發(fā)電量74億kW·h ，設備利用6000小時，等效可用系數89.2%，綜合廠用電率不超過5.2%，供電煤耗326g/kW·h。

　　每臺機組配備2臺冷凝泵，運行方式為一用一備。在正常運行狀態(tài)下，凝汽器內的水位不能過高或過低，當機組負荷升高時，凝結水量增加。當機組負荷降低時凝汽器內水位相應降低。

　　沒有使用變頻器之前，凝汽器內的水位是通過改變凝汽器凝結水泵出口閥門的開度進行調整的，調節(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行操作，導致閥門的可靠性下降，影響機組的穩(wěn)定運行。使用變頻器后，凝結水泵出口閥門不需要頻繁調整，閥門開度保持在一個較大的范圍內，通過調節(jié)變頻器的輸出頻率改變電機的轉速，達到調節(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有限公司的2臺2600kW/6kV的高壓電機變頻器做變流量調節(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。根據發(fā)電負荷運行一般節(jié)能20%-50%，一臺凝結泵年節(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原裝進口產品，運行一個月，跳閘，尚未發(fā)現是什么問題，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，現有員工200余人。現有2臺30萬kW的空冷機組，汽機和電機是哈爾濱生產，鍋爐由武鍋生產。1#機組于2004年9月11日投產;2#機組于2004年10月6日投產。

　　設備利用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的變頻器用于引風機，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）。據發(fā)電負荷，在正常發(fā)電下，節(jié)電約30%，調峰時節(jié)電更顯著。根據現場打印數據統(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上，節(jié)電約36%-49%。

　　新建的2臺60萬kW上海電站集團生產的超臨界機組，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產品超過50%;普遍節(jié)電率在30-50%的范圍內，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讓用戶信任國產高壓變頻器。

　　用戶希望：提高廠家的系統(tǒng)化服務，在大修期間提供現場服務，平時加強培訓工作。確定易老化備品備件的使用年限。

　　四、應用變頻調速技術，已開始推進了節(jié)能減排

　　80年代末期，國外的交流變頻調速技術漸漸興起，進口產品價格很高，而且一直處于壟斷地位，很難普及使用。近十年國內開始生產，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，隨著內資企業(yè)在越來越多的行業(yè)銷售業(yè)績，國內企業(yè)也逐漸滲透并搶奪了原先外資廠商重點保護的大型客戶，包括中石油、中石化、國家五大電力集團等大型企業(yè)。

　　隨著國產高壓變頻器的質量穩(wěn)定和價格降低，已開始在新建電廠或企業(yè)技術改造中陸續(xù)使用。“十一五”國家節(jié)能減排計劃20%，對高壓變頻器產業(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、調試等麻煩。在電力緊缺的形勢下，節(jié)能、挖潛、增效以及設備技術改造得到了前所未有的重視。

　　從2006-2008年來看，變頻調速技術市場前景明朗，這一市場以每年超過50%的增長速度向前推進。電力行業(yè)近幾年高速增長，在支持變頻技術的應用。

　　五、國內外高壓變頻器產品生產情況

　　目前國內企業(yè)主要有利德華福、上海科達、東方日立、山東風光等企業(yè)，國外企業(yè)主要有西門子（美國羅賓康含在內）、羅克韋爾（AB）及ABB、日本日立、安川等。國產品牌市場份額已由2003年的39%提高到2006年超過50%，利德華福到2008年9月產品銷售已達2000臺，在單機應用上已經達到8000kW，技術上已經實現高級的無速度傳感器矢量控制，帶能量回饋的高壓變頻器，同步電機變頻器等開發(fā)成功，已經擴展到高精度要求的領域，與國外企業(yè)的競爭力大大提高。

　　國產變頻裝置技術已達世界同類產品先進水平，產品價格在逐步下降。隨著技術進步與競爭使成本不斷降低，促進了各個行業(yè)開始大量應用，在國內外廠家多年的共同努力下，特別是國內廠家在其中所做的貢獻，高壓變頻器的價格從2004年開始大幅下降，低于國外產品，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。

　　變頻器產業(yè)開始壯大，保證了可以持續(xù)發(fā)展。我國變頻器產業(yè)通過十多年的艱苦積累，使技術開發(fā)取得突破，產業(yè)鏈也得到完善，提高了整個系統(tǒng)的成套能力。質量提高、價格降低，使高壓變頻器市場處于高速成長期，國內企業(yè)的崛起，帶來了激烈的競爭，產品技術的服務水平也大幅度提高。

　　六、全面應用變頻調速技術推進節(jié)能減排

　　國內變頻調速產品已達到國際同類產品先進水平。國內變頻調速產品性能良好，能保證本地化的長期服務;產品應用廣泛，性價比高，節(jié)能減排效果顯著，能盡快收回投資。國內品牌在不斷成長，已從國產化走向國際化，隨我國主機產品配套出口許多國家，并正在市場競爭中克服不足。國外產品在國內比重已降至50%以下，國外產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方面的問題，國內企業(yè)已獲得長足發(fā)展的機會。

　　變頻調速技術發(fā)展前景十分廣闊，與已經完成的市場相比，未來的市場潛力巨大，在未來十年內，變頻調速技術產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、機械、紡織等行業(yè)大規(guī)模推廣應用國產變頻技術產品。新建項目從開始設計就應該考慮應用變頻技術，技術改造首先考慮風機、泵類設備使用變頻技術，逐步淘汰閘板、閥門等機械調節(jié)方式，全面推廣應用變頻技術，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，提高經濟效益，為我國和世界節(jié)能減排做出貢獻。