大唐國際發電股份有限公司高壓變頻節能效益分析

能源是經濟發展的物質基礎，也是經濟社會科學、可持續發展的重要制約因素。中國作為世界第二大能源消費國，一直高度重視能源和節能工作，早在20世紀80年代初就提出了“能源開發與節約并重，把節約放在優先位置”的方針，將節能納入國民經濟和社會發展計劃。目前，我國經濟快速增長，能源不足的矛盾日益顯現。其特點是：一、人均能源相對不足。我國大多數能源資源人均占有量不足世界平均水平的一半。二、能源利用效率低。我國每百萬美元國內生產總值能耗比世界先進水平高2.4倍，能源效率比國際先進水平低10個百分點。三、能源約束矛盾突出。近年來煤、電、油、運瓶頸制約再度出現。四、環境污染嚴重，我國是少數以煤為主要能源的國家，也是世界上最大的煤炭消費國，能源使用帶來的環境壓力巨大。
為加快建設節約型社會，緩解當前煤電油運緊張狀況和全面建設小康社會面臨的資源約束和環境壓力，保障國民經濟持續快速協調健康發展，每一個發電公司和發電廠都應充分認識到自己的社會責任，把節約能源，提高能效利用效率，減少環境污染作為企業持續、健康發展的內在動力。
節約能源，對宏觀而言是旨在降低單位產值能耗，對行業來講，是降低產品的單耗。
2001年底為進一步落實大唐國際發電公司領導“以保證安全生產，提高設備健康水平，提高經濟效益為目標，重點降低廠用電率”的要求，公司決定將部分發電廠高壓附屬設備改變頻作為2002年節能的重點措施。
公司有關專業人員從1999年以來一直在了解高壓變頻的有關資料，并關注已經投運的高壓變頻器有關情況。為進一步了解變頻器的使用、維護情況和國內廠家生產狀況，公司變頻器調研小組于2002年初對部分發電廠及制造廠家進行了調研，對運行情況、技術、效益等有關問題進行了深入細致的探討，并對該項目進行了詳細的經濟效益測算，經過認真比較和核算后進行了招標。到目前為止，公司已投運高壓變頻裝置42臺，產生的經濟效益也比較明顯。下面將不同容量機組的各類高壓變頻裝置改造后的經濟效益做一詳細的比較分析：
一、經濟效益比較：
高壓變頻裝置分布在公司100－600MW的機組上，主要有一次風機、送、吸風機、凝結水泵等。下面將有關經濟效益的詳細比較分述如下：
　　1.張家口發電廠#8爐（300MW機組）一次風機
張家口發電廠#8鍋爐配套的制粉系統為中速磨冷一次風機正壓直吹式系統，配備6臺ZGM95G型中速磨煤機。送風機、吸風機均為上海鼓風機廠生產的動葉調節式通風機。
由于#7、8機組的一次風機的型號相同，但試驗當時#7爐未裝變頻，通過與#7爐的對比試驗，在150MW、200MW、250MW和300MW狀態下，#8爐一次風機的功率分別比#7爐減少1127 kW、946 kW、689 kW及809kW。按照2001年的機組運行情況分析，以機組平均負荷為200 MW、機組年度運行小時7200小時、上網電價0.3元/ kW·h計算，#8爐一次風機年節電666萬度，節電效益為200萬元，特別在低負荷工況下節能效果更為明顯。兩臺高壓變頻器的價格為560萬元，不到三年即可收回全部成本，其投資效益比是比較好的。
　　2．下花園電廠#2爐（100MW機組）吸風機
　 下花園電廠#2爐吸風機型號為Y4-73-11型，電動機功率為550 kW。經機組在不同負荷下的試驗表明：在機組負荷為50MW、70MW、85MW和100 MW時，兩臺吸風機系統變頻調速調節比擋板調節分別減少綜合輸入功率471 kW、506 kW、472 kW和428 kW。以機組年運行6500小時考慮，年節電量314萬度，節電直接經濟效益為88萬元，投資回收期3.6年。主要因由于該電動機容量較小，變頻器相對價格較高，使投資回收期相對較長。
　　3. 張家口電廠#6機組（300MW機組）凝結水泵
　 張家口電廠#6機組凝結水泵改變頻后，試驗得出的定速節流調節與變頻調節實際耗電量比較，按平均運行7000小時計，全年節電效益約為408萬度，扣除空調耗電，全年節電量為405萬度，按照上網電量0.3元/ kW·h元計算，全年可獲經濟效益125萬元，不到3年可收回全部成本。目前張家口電廠#5、#6、#7、#8機組凝結水泵均改為變頻。
　　4.陡河電廠#2機組（125MW機組）吸風機
　 陡河電廠#2機組吸風機電動機容量為1000 kW，于2002年11月小修改造后投入運行。試驗中在機組負荷為90MW、100MW、110MW和125 MW時，兩臺吸風機系統變頻調速調節比擋板調節分別減少綜合輸入功率571 kW、472 kW、489 kW和520 kW。該機組為調峰機組，經常運行在兩班制狀態，以機組年運行5500小時計算，每年節約電量約264萬kW•h，直接經濟效益約86萬元，投資回收期為2.8年左右。
　　5.陡河電廠#3機組（250MW機組）吸風機
　 2002年10月大修中進行了#3機組吸風機改變頻的工作。通過試驗，在機組負荷為126MW、150MW、175MW、200MW、225MW、250MW時，兩臺吸風機系統變頻調速調節比擋板調節分別減少綜合輸入功率1048 kW、1062kW、1052 kW、872kW、694kW和520 kW。以該機組目前的運行負荷情況，每年節約電量約600萬度左右，直接經濟效益約160--170萬元，投資回收期為2.6-2.8年。
　　6.下花園電廠#3爐（200MW機組）吸風機
　 下花園電廠#3爐吸風機是在2003年大修中進行變頻改造的。改造前吸風機單耗為3.2－3.4 kW·h /t（汽），大修后至今單耗一直維持在2.5kW·h /t（汽）左右，按年運行7500小時計算，年節電300余萬度,投資回收期3.6－3.7年。
　　7.盤山電廠#3爐（600MW機組）一次風機
　 盤山電廠3號機組一次風機應用的是AB Powerflex7000系列的雙PWM、無輸入隔離變壓器的電流型變頻器，是網內首次使用該類型變頻器。從運行情況看，#3機一次風機耗電率為0.47%，較改前下降0.17個百分點，月用電量比#4機平均少65萬度，年節電約600余萬度。
二、高壓變頻調速改造經濟性評價方法
　 高壓變頻調速改造方案的經濟性評價有兩種主要方法：
　 一是“回收投資年限法”，回收投資年限是指設備采用高壓變頻調速的電網收益及其 它經濟效益補償設備投資和安裝費的最多年限，回收投資年限最短的方案為最優方案。節電收益可通過計量系統測得，其它經濟效益可比照已改造的同類設備收益取定額計算，該方法的優點是直觀明確，缺點是僅能反映初投資與收益的比例關系；不能反映方案長期運行的經濟性。由于全部使用壽命期間運行所需要的運行費、維修費的折算現值不容易估算。故我們目前按此方法進行經濟效益的計算。
　 二是“將來費用折算現值”，是指購工附加設備（高壓變頻器）費用，安裝費用以及維持主設備和附加設備在全部使用壽命期間運行所需要的運行費、維修費的折算現值?？偓F值最低的方案為最優方案。該方法較全面、準確地反映了一種方案經濟性的優劣，但需要詳盡的前期調研，對于原始資料和全部使用壽命期間運行所需要的運行費準確性要求很高，否則會導致計算依據不準，從而影響經濟評價的效果。
　 基于上述原因，因此本文以“回收投資年限法” 進行經濟效益的計算。但無論采用哪一種方法，對于離心式風機和泵類而言，變頻調速的經濟性都是顯而易見的，其投資回收年限約在3-4年。由于上述計算變頻器改造帶來的其它經濟效益，如因降低機組供電煤耗而減少了污染排放；由于變頻調速運行時擋板全開，不僅降低能耗，而且減少了管道振動，使差壓波動減小，改善了鍋爐運行的穩定性；對兩班制運行或經常大幅度調峰的機組，平滑啟動可減少電動機和風機的磨損并降低故障率，減少維修費用；變頻調速方式的控制調節特性好于擋板調節，易實現協調控制等。
三、運行中發生的主要問題：
　 在變頻器安裝、調試和運行過程中，曾出現過一些問題，請在使用中引起注意。如：個別變頻裝置燒控制插件或控制板發生故障、個別變頻裝置輸出相對地電壓中存在較高的脈沖過電壓、投運的設備普遍存在室內溫度高的問題，有的甚至造成高壓附屬設備跳閘的現象，須配置大功率空調或通風系統、個別電機改變頻后有串軸現象（工頻時不串）等問題。這些問題正在進一步研究和調試改進。
四、結束語
世界上越來越多的國家和企業認識到：一個能夠持續發展的社會應該是一個既能滿足社會的需要，而又不危及后代人前途的社會。因此，每一個發電公司和發電廠都應充分認識到自己的社會責任，把節約能源，提高能效利用效率，減少環境污染作為企業持續、健康發展的內在動力，以“節能降耗，可持續發展”為主題，不斷提高節能意識、資源意識和環境意識。把節能工作列入各級領導的議事日程，依靠科技進步，推行技術節能，積極推廣節能新技術，新材料，新工藝，支持鼓勵節電技術和節能產品的開發、應用，這是取得節能效果的有力措施。
節能、降耗，是每一個企業永恒的主題。特別在市場經濟條件下，對發電企業來說綜合發電成本越低越好。以此進行分析，可以明顯發現某些項目中節電比節煤的效益更好，降低發電廠廠用電率給發電廠和社會都帶來更大的經濟效益，在不多消耗燃煤的條件下，為社會提供更多地電力，對降低發電成本和減少環境污染都非常有利。特別是網廠分開后,應該以企業是否能取得經濟效益作為節能分析的基礎，通過對節能項目進行科學論證，優先開發節能效益好的節能項目，為企業創造盡可能多的經濟效益。