能源是經(jīng)濟發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，也是經(jīng)濟社會科學(xué)、可持續(xù)發(fā)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(jié)能工作，早在20世紀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)能納入國民經(jīng)濟和社會發(fā)展計劃。目前，我國經(jīng)濟快速增長，能源不足的矛盾日益顯現(xiàn)。其特點是：一、人均能源相對不足。我國大多數(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。我國每百萬美元國內(nèi)生產(chǎn)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(xiàn)。四、環(huán)境污染嚴重，我國是少數(shù)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(huán)境壓力巨大。
為加快建設(shè)節(jié)約型社會，緩解當(dāng)前煤電油運緊張狀況和全面建設(shè)小康社會面臨的資源約束和環(huán)境壓力，保障國民經(jīng)濟持續(xù)快速協(xié)調(diào)健康發(fā)展，每一個發(fā)電公司和發(fā)電廠都應(yīng)充分認識到自己的社會責(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)在動力。
節(jié)約能源，對宏觀而言是旨在降低單位產(chǎn)值能耗，對行業(yè)來講，是降低產(chǎn)品的單耗。2001年底為進一步落實大唐國際發(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)濟效益為目標，重點降低廠用電率”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)投運的高壓變頻器有關(guān)情況。為進一步了解變頻器的使用、維護情況和國內(nèi)廠家生產(chǎn)狀況，公司變頻器調(diào)研小組于2002年初對部分發(fā)電廠及制造廠家進行了調(diào)研，對運行情況、技術(shù)、效益等有關(guān)問題進行了深入細致的探討，并對該項目進行了詳細的經(jīng)濟效益測算，經(jīng)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(chǎn)生的經(jīng)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(jīng)濟效益做一詳細的比較分析：
一、經(jīng)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(fēng)機、送、吸風(fēng)機、凝結(jié)水泵等。下面將有關(guān)經(jīng)濟效益的詳細比較分述如下：
1.張家口發(fā)電廠#8爐（300MW機組）一次風(fēng)機
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)機正壓直吹式系統(tǒng)，配備6臺ZGM95G型中速磨煤機。送風(fēng)機、吸風(fēng)機均為上海鼓風(fēng)機廠生產(chǎn)的動葉調(diào)節(jié)式通風(fēng)機。
由于#7、8機組的一次風(fēng)機的型號相同，但試驗當(dāng)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(tài)下，#8爐一次風(fēng)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(wǎng)電價0.3元/ kW•h計算，#8爐一次風(fēng)機年節(jié)電666萬度，節(jié)電效益為200萬元，特別在低負荷工況下節(jié)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(fēng)機
下花園電廠#2爐吸風(fēng)機型號為Y4-73-11型，電動機功率為550 kW。經(jīng)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(fēng)機系統(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。以機組年運行6500小時考慮，年節(jié)電量314萬度，節(jié)電直接經(jīng)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(jié)水泵
張家口電廠#6機組凝結(jié)水泵改變頻后，試驗得出的定速節(jié)流調(diào)節(jié)與變頻調(diào)節(jié)實際耗電量比較，按平均運行7000小時計，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元計算，全年可獲經(jīng)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(jié)水泵均改為變頻。
4.陡河電廠#2機組（125MW機組）吸風(fēng)機
陡河電廠#2機組吸風(fēng)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(fēng)機系統(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。該機組為調(diào)峰機組，經(jīng)常運行在兩班制狀態(tài)，以機組年運行5500小時計算，每年節(jié)約電量約264萬kW•h，直接經(jīng)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(fēng)機
2002年10月大修中進行了#3機組吸風(fēng)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(fēng)機系統(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。以該機組目前的運行負荷情況，每年節(jié)約電量約600萬度左右，直接經(jīng)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(fēng)機
下花園電廠#3爐吸風(fēng)機是在2003年大修中進行變頻改造的。改造前吸風(fēng)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(jié)電300余萬度,投資回收期3.6－3.7年。
7.盤山電廠#3爐（600MW機組）一次風(fēng)機
盤山電廠3號機組一次風(fēng)機應(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。從運行情況看，#3機一次風(fēng)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(jié)電約600余萬度。
二、高壓變頻調(diào)速改造經(jīng)濟性評價方法
高壓變頻調(diào)速改造方案的經(jīng)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(shè)備采用高壓變頻調(diào)速的電網(wǎng)收益及其 它經(jīng)濟效益補償設(shè)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(yōu)方案。節(jié)電收益可通過計量系統(tǒng)測得，其它經(jīng)濟效益可比照已改造的同類設(shè)備收益取定額計算，該方法的優(yōu)點是直觀明確，缺點是僅能反映初投資與收益的比例關(guān)系；不能反映方案長期運行的經(jīng)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(xiàn)值不容易估算。故我們目前按此方法進行經(jīng)濟效益的計算。
二是“將來費用折算現(xiàn)值”，是指購工附加設(shè)備（高壓變頻器）費用，安裝費用以及維持主設(shè)備和附加設(shè)備在全部使用壽命期間運行所需要的運行費、維修費的折算現(xiàn)值?？偓F(xiàn)值最低的方案為最優(yōu)方案。該方法較全面、準確地反映了一種方案經(jīng)濟性的優(yōu)劣，但需要詳盡的前期調(diào)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(dǎo)致計算依據(jù)不準，從而影響經(jīng)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(jīng)濟效益的計算。但無論采用哪一種方法，對于離心式風(fēng)機和泵類而言，變頻調(diào)速的經(jīng)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(jīng)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(diào)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(wěn)定性；對兩班制運行或經(jīng)常大幅度調(diào)峰的機組，平滑啟動可減少電動機和風(fēng)機的磨損并降低故障率，減少維修費用；變頻調(diào)速方式的控制調(diào)節(jié)特性好于擋板調(diào)節(jié)，易實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制等。
三、運行中發(fā)生的主要問題：
在變頻器安裝、調(diào)試和運行過程中，曾出現(xiàn)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(fā)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(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)、個別電機改變頻后有串軸現(xiàn)象（工頻時不串）等問題。這些問題正在進一步研究和調(diào)試改進。
四、結(jié)束語
世界上越來越多的國家和企業(yè)認識到：一個能夠持續(xù)發(fā)展的社會應(yīng)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(fā)電公司和發(fā)電廠都應(yīng)充分認識到自己的社會責(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、資源意識和環(huán)境意識。把節(jié)能工作列入各級領(lǐng)導(dǎo)的議事日程，依靠科技進步，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，是每一個企業(yè)永恒的主題。特別在市場經(jīng)濟條件下，對發(fā)電企業(yè)來說綜合發(fā)電成本越低越好。以此進行分析，可以明顯發(fā)現(xiàn)某些項目中節(jié)電比節(jié)煤的效益更好，降低發(fā)電廠廠用電率給發(fā)電廠和社會都帶來更大的經(jīng)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(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)濟效益作為節(jié)能分析的基礎(chǔ)，通過對節(jié)能項目進行科學(xué)論證，優(yōu)先開發(fā)節(jié)能效益好的節(jié)能項目，為企業(yè)創(chuàng)造盡可能多的經(jīng)濟效益。、
注：本文來源于“中國科協(xié)2005年學(xué)術(shù)年會電力分會暨中國電機工程學(xué)會2005年學(xué)術(shù)年會論文集”，文中提到的4個電廠均使用了利德華福高壓變頻器，其中張家口電廠于2002年8月6日訂購了2臺高壓變頻器，2003年10月22日又續(xù)訂了同型號的1臺設(shè)備；下花園電廠于2002年11月31日訂購了4臺設(shè)備，2003年1月28日又續(xù)訂了1臺設(shè)備；陡河電廠于2002年8月6日訂購了2臺設(shè)備。
