大唐國(guó)際發(fā)電股份有限公司高壓變頻節(jié)能效益分析

能源是經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟(jì)社會(huì)科學(xué)、可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。中國(guó)作為世界第二大能源消費(fèi)國(guó)，一直高度重視能源和節(jié)能工作，早在20世紀(jì)80年代初就提出了“能源開發(fā)與節(jié)約并重，把節(jié)約放在優(yōu)先位置”的方針，將節(jié)能納入國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展計(jì)劃。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)，能源不足的矛盾日益顯現(xiàn)。其特點(diǎn)是：一、人均能源相對(duì)不足。我國(guó)大多數(shù)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(guó)每百萬美元國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗比世界先進(jìn)水平高2.4倍，能源效率比國(guó)際先進(jìn)水平低10個(gè)百分點(diǎn)。三、能源約束矛盾突出。近年來煤、電、油、運(yùn)瓶頸制約再度出現(xiàn)。四、環(huán)境污染嚴(yán)重，我國(guó)是少數(shù)以煤為主要能源的國(guó)家，也是世界上最大的煤炭消費(fèi)國(guó)，能源使用帶來的環(huán)境壓力巨大。
為加快建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，緩解當(dāng)前煤電油運(yùn)緊張狀況和全面建設(shè)小康社會(huì)面臨的資源約束和環(huán)境壓力，保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展，每一個(gè)發(fā)電公司和發(fā)電廠都應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到自己的社會(huì)責(zé)任，把節(jié)約能源，提高能效利用效率，減少環(huán)境污染作為企業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力。
節(jié)約能源，對(duì)宏觀而言是旨在降低單位產(chǎn)值能耗，對(duì)行業(yè)來講，是降低產(chǎn)品的單耗。
2001年底為進(jìn)一步落實(shí)大唐國(guó)際發(fā)電公司領(lǐng)導(dǎo)“以保證安全生產(chǎn)，提高設(shè)備健康水平，提高經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，重點(diǎn)降低廠用電率”的要求，公司決定將部分發(fā)電廠高壓附屬設(shè)備改變頻作為2002年節(jié)能的重點(diǎn)措施。
公司有關(guān)專業(yè)人員從1999年以來一直在了解高壓變頻的有關(guān)資料，并關(guān)注已經(jīng)投運(yùn)的高壓變頻器有關(guān)情況。為進(jìn)一步了解變頻器的使用、維護(hù)情況和國(guó)內(nèi)廠家生產(chǎn)狀況，公司變頻器調(diào)研小組于2002年初對(duì)部分發(fā)電廠及制造廠家進(jìn)行了調(diào)研，對(duì)運(yùn)行情況、技術(shù)、效益等有關(guān)問題進(jìn)行了深入細(xì)致的探討，并對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了詳細(xì)的經(jīng)濟(jì)效益測(cè)算，經(jīng)過認(rèn)真比較和核算后進(jìn)行了招標(biāo)。到目前為止，公司已投運(yùn)高壓變頻裝置42臺(tái)，產(chǎn)生的經(jīng)濟(jì)效益也比較明顯。下面將不同容量機(jī)組的各類高壓變頻裝置改造后的經(jīng)濟(jì)效益做一詳細(xì)的比較分析：
一、經(jīng)濟(jì)效益比較：
高壓變頻裝置分布在公司100－600MW的機(jī)組上，主要有一次風(fēng)機(jī)、送、吸風(fēng)機(jī)、凝結(jié)水泵等。下面將有關(guān)經(jīng)濟(jì)效益的詳細(xì)比較分述如下：
　　1.張家口發(fā)電廠#8爐（300MW機(jī)組）一次風(fēng)機(jī)
張家口發(fā)電廠#8鍋爐配套的制粉系統(tǒng)為中速磨冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式系統(tǒng)，配備6臺(tái)ZGM95G型中速磨煤機(jī)。送風(fēng)機(jī)、吸風(fēng)機(jī)均為上海鼓風(fēng)機(jī)廠生產(chǎn)的動(dòng)葉調(diào)節(jié)式通風(fēng)機(jī)。
由于#7、8機(jī)組的一次風(fēng)機(jī)的型號(hào)相同，但試驗(yàn)當(dāng)時(shí)#7爐未裝變頻，通過與#7爐的對(duì)比試驗(yàn)，在150MW、200MW、250MW和300MW狀態(tài)下，#8爐一次風(fēng)機(jī)的功率分別比#7爐減少1127 kW、946 kW、689 kW及809kW。按照2001年的機(jī)組運(yùn)行情況分析，以機(jī)組平均負(fù)荷為200 MW、機(jī)組年度運(yùn)行小時(shí)7200小時(shí)、上網(wǎng)電價(jià)0.3元/ kW·h計(jì)算，#8爐一次風(fēng)機(jī)年節(jié)電666萬度，節(jié)電效益為200萬元，特別在低負(fù)荷工況下節(jié)能效果更為明顯。兩臺(tái)高壓變頻器的價(jià)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(jī)組）吸風(fēng)機(jī)
　 下花園電廠#2爐吸風(fēng)機(jī)型號(hào)為Y4-73-11型，電動(dòng)機(jī)功率為550 kW。經(jīng)機(jī)組在不同負(fù)荷下的試驗(yàn)表明：在機(jī)組負(fù)荷為50MW、70MW、85MW和100 MW時(shí)，兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)比擋板調(diào)節(jié)分別減少綜合輸入功率471 kW、506 kW、472 kW和428 kW。以機(jī)組年運(yùn)行6500小時(shí)考慮，年節(jié)電量314萬度，節(jié)電直接經(jīng)濟(jì)效益為88萬元，投資回收期3.6年。主要因由于該電動(dòng)機(jī)容量較小，變頻器相對(duì)價(jià)格較高，使投資回收期相對(duì)較長(zhǎng)。
　　3. 張家口電廠#6機(jī)組（300MW機(jī)組）凝結(jié)水泵
　 張家口電廠#6機(jī)組凝結(jié)水泵改變頻后，試驗(yàn)得出的定速節(jié)流調(diào)節(jié)與變頻調(diào)節(jié)實(shí)際耗電量比較，按平均運(yùn)行7000小時(shí)計(jì)，全年節(jié)電效益約為408萬度，扣除空調(diào)耗電，全年節(jié)電量為405萬度，按照上網(wǎng)電量0.3元/ kW·h元計(jì)算，全年可獲經(jīng)濟(jì)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(jī)組凝結(jié)水泵均改為變頻。
　　4.陡河電廠#2機(jī)組（125MW機(jī)組）吸風(fēng)機(jī)
　 陡河電廠#2機(jī)組吸風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)容量為1000 kW，于2002年11月小修改造后投入運(yùn)行。試驗(yàn)中在機(jī)組負(fù)荷為90MW、100MW、110MW和125 MW時(shí)，兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)比擋板調(diào)節(jié)分別減少綜合輸入功率571 kW、472 kW、489 kW和520 kW。該機(jī)組為調(diào)峰機(jī)組，經(jīng)常運(yùn)行在兩班制狀態(tài)，以機(jī)組年運(yùn)行5500小時(shí)計(jì)算，每年節(jié)約電量約264萬kW•h，直接經(jīng)濟(jì)效益約86萬元，投資回收期為2.8年左右。
　　5.陡河電廠#3機(jī)組（250MW機(jī)組）吸風(fēng)機(jī)
　 2002年10月大修中進(jìn)行了#3機(jī)組吸風(fēng)機(jī)改變頻的工作。通過試驗(yàn)，在機(jī)組負(fù)荷為126MW、150MW、175MW、200MW、225MW、250MW時(shí)，兩臺(tái)吸風(fēng)機(jī)系統(tǒng)變頻調(diào)速調(diào)節(jié)比擋板調(diào)節(jié)分別減少綜合輸入功率1048 kW、1062kW、1052 kW、872kW、694kW和520 kW。以該機(jī)組目前的運(yùn)行負(fù)荷情況，每年節(jié)約電量約600萬度左右，直接經(jīng)濟(jì)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(jī)組）吸風(fēng)機(jī)
　 下花園電廠#3爐吸風(fēng)機(jī)是在2003年大修中進(jìn)行變頻改造的。改造前吸風(fēng)機(jī)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(yùn)行7500小時(shí)計(jì)算，年節(jié)電300余萬度,投資回收期3.6－3.7年。
　　7.盤山電廠#3爐（600MW機(jī)組）一次風(fēng)機(jī)
　 盤山電廠3號(hào)機(jī)組一次風(fēng)機(jī)應(yīng)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(wǎng)內(nèi)首次使用該類型變頻器。從運(yùn)行情況看，#3機(jī)一次風(fēng)機(jī)耗電率為0.47%，較改前下降0.17個(gè)百分點(diǎn)，月用電量比#4機(jī)平均少65萬度，年節(jié)電約600余萬度。
二、高壓變頻調(diào)速改造經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)方法
　 高壓變頻調(diào)速改造方案的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)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(shè)備采用高壓變頻調(diào)速的電網(wǎng)收益及其 它經(jīng)濟(jì)效益補(bǔ)償設(shè)備投資和安裝費(fèi)的最多年限，回收投資年限最短的方案為最優(yōu)方案。節(jié)電收益可通過計(jì)量系統(tǒng)測(cè)得，其它經(jīng)濟(jì)效益可比照已改造的同類設(shè)備收益取定額計(jì)算，該方法的優(yōu)點(diǎn)是直觀明確，缺點(diǎn)是僅能反映初投資與收益的比例關(guān)系；不能反映方案長(zhǎng)期運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。由于全部使用壽命期間運(yùn)行所需要的運(yùn)行費(fèi)、維修費(fèi)的折算現(xiàn)值不容易估算。故我們目前按此方法進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算。
　 二是“將來費(fèi)用折算現(xiàn)值”，是指購(gòu)工附加設(shè)備（高壓變頻器）費(fèi)用，安裝費(fèi)用以及維持主設(shè)備和附加設(shè)備在全部使用壽命期間運(yùn)行所需要的運(yùn)行費(fèi)、維修費(fèi)的折算現(xiàn)值。總現(xiàn)值最低的方案為最優(yōu)方案。該方法較全面、準(zhǔn)確地反映了一種方案經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)劣，但需要詳盡的前期調(diào)研，對(duì)于原始資料和全部使用壽命期間運(yùn)行所需要的運(yùn)行費(fèi)準(zhǔn)確性要求很高，否則會(huì)導(dǎo)致計(jì)算依據(jù)不準(zhǔn)，從而影響經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)的效果。
　 基于上述原因，因此本文以“回收投資年限法” 進(jìn)行經(jīng)濟(jì)效益的計(jì)算。但無論采用哪一種方法，對(duì)于離心式風(fēng)機(jī)和泵類而言，變頻調(diào)速的經(jīng)濟(jì)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(jì)算變頻器改造帶來的其它經(jīng)濟(jì)效益，如因降低機(jī)組供電煤耗而減少了污染排放；由于變頻調(diào)速運(yùn)行時(shí)擋板全開，不僅降低能耗，而且減少了管道振動(dòng)，使差壓波動(dòng)減小，改善了鍋爐運(yùn)行的穩(wěn)定性；對(duì)兩班制運(yùn)行或經(jīng)常大幅度調(diào)峰的機(jī)組，平滑啟動(dòng)可減少電動(dòng)機(jī)和風(fēng)機(jī)的磨損并降低故障率，減少維修費(fèi)用；變頻調(diào)速方式的控制調(diào)節(jié)特性好于擋板調(diào)節(jié)，易實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)控制等。
三、運(yùn)行中發(fā)生的主要問題：
　 在變頻器安裝、調(diào)試和運(yùn)行過程中，曾出現(xiàn)過一些問題，請(qǐng)?jiān)谑褂弥幸鹱⒁狻Ｈ纾簜€(gè)別變頻裝置燒控制插件或控制板發(fā)生故障、個(gè)別變頻裝置輸出相對(duì)地電壓中存在較高的脈沖過電壓、投運(yùn)的設(shè)備普遍存在室內(nèi)溫度高的問題，有的甚至造成高壓附屬設(shè)備跳閘的現(xiàn)象，須配置大功率空調(diào)或通風(fēng)系統(tǒng)、個(gè)別電機(jī)改變頻后有串軸現(xiàn)象（工頻時(shí)不串）等問題。這些問題正在進(jìn)一步研究和調(diào)試改進(jìn)。
四、結(jié)束語
世界上越來越多的國(guó)家和企業(yè)認(rèn)識(shí)到：一個(gè)能夠持續(xù)發(fā)展的社會(huì)應(yīng)該是一個(gè)既能滿足社會(huì)的需要，而又不危及后代人前途的社會(huì)。因此，每一個(gè)發(fā)電公司和發(fā)電廠都應(yīng)充分認(rèn)識(shí)到自己的社會(huì)責(zé)任，把節(jié)約能源，提高能效利用效率，減少環(huán)境污染作為企業(yè)持續(xù)、健康發(fā)展的內(nèi)在動(dòng)力，以“節(jié)能降耗，可持續(xù)發(fā)展”為主題，不斷提高節(jié)能意識(shí)、資源意識(shí)和環(huán)境意識(shí)。把節(jié)能工作列入各級(jí)領(lǐng)導(dǎo)的議事日程，依靠科技進(jìn)步，推行技術(shù)節(jié)能，積極推廣節(jié)能新技術(shù)，新材料，新工藝，支持鼓勵(lì)節(jié)電技術(shù)和節(jié)能產(chǎn)品的開發(fā)、應(yīng)用，這是取得節(jié)能效果的有力措施。
節(jié)能、降耗，是每一個(gè)企業(yè)永恒的主題。特別在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，對(duì)發(fā)電企業(yè)來說綜合發(fā)電成本越低越好。以此進(jìn)行分析，可以明顯發(fā)現(xiàn)某些項(xiàng)目中節(jié)電比節(jié)煤的效益更好，降低發(fā)電廠廠用電率給發(fā)電廠和社會(huì)都帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益，在不多消耗燃煤的條件下，為社會(huì)提供更多地電力，對(duì)降低發(fā)電成本和減少環(huán)境污染都非常有利。特別是網(wǎng)廠分開后,應(yīng)該以企業(yè)是否能取得經(jīng)濟(jì)效益作為節(jié)能分析的基礎(chǔ)，通過對(duì)節(jié)能項(xiàng)目進(jìn)行科學(xué)論證，優(yōu)先開發(fā)節(jié)能效益好的節(jié)能項(xiàng)目，為企業(yè)創(chuàng)造盡可能多的經(jīng)濟(jì)效益。