制度管理與高壓變頻在電廠節能改造中應用

李發林

（中國電建集團山東電力建設第一工程有限公司，山東 濟南 250102）

0 前言

雖然我國大力發展風能、太陽能等新型能源，但是煤炭、石油等不可再生資源仍在我國占到了較大的比例。據相關部門統計，我國能源消耗率處于世界落后水平，對資源的利用并不充分，火力發電每度電要比歐美等發達國家多消耗30%左右的能源，因此節能減排勢在必行。電廠的節能減排主要從發電機組的運行進行調控，以達到最佳運行狀態。本文對電廠的發電進行分析，然后找出節能的有效措施。

1 國內外研究現狀

1.1 國外現狀

世界上出現最早的變頻系統是上世紀八十年代日本發電公司研發的1800千瓦變頻系統。經過幾十年的發展，日本在該項技術上處于領先地位，其高壓變頻技術主要具有以下基本特點：

1）變頻技術更換迅速，相關生產工藝也在不斷完善，與實際工業聯系緊密。

2）由于發達國家對這些技術研發較早，其理論已經相當完善，并且相關產業已經具有規模性。

3）目前國外采用的變頻系統大多采用多電平輸出，需要自行輸入相關過濾系統。

1.2 國內現狀

隨著經濟發展，電動機已經廣泛應用在我國發電廠中。我國電廠中電機能耗也占到了相當大的份額?；鹆Πl電廠的績效主要是每度電所需要的煤耗量和發電廠內的自耗量。隨著生活水平的提高、電器的增多，居民用電量逐年增加，這對發電機的性能要求也隨之增高。提高發電系統內的風機和泵等的效率，有利于提高發電廠的經濟效能。近年來國內許多發電廠為了提高發電系統的經濟性，已經開始采用變頻系統調控發電廠的煤耗和用電。

2 發電廠節能管理項目研究

目前火電發電廠節能減排措施主要有以下幾點：

1）節能基礎管理：發電廠通過技術優化、完善節能管理機制等基礎管理方面進行節能。通過提高工作人員的節能意識，設立獎懲制度激發員工節能潛力，通過建立長效機制來推動節能工作進行。

2）節能型檢修：通過電廠內設備的檢修來完善設備，通過檢修能夠使設備處于最佳工作狀態，降低故障率。通過檢修提高設備的可靠性。

3）燃料管理：通過燃料管理使電廠的燃料充分利用，保障能源不浪費。選用性能好的煤，開展燃料性能研究，有利于充分利用基礎能源，有利于節能工作進行。

以上主要是管理制度上的節能減排，下面介紹技術方面的節能措施。

3 發電廠高壓變頻技術節能

3.1 高壓變頻技術原理

目前市面上存在著許多類型的變頻器。輸出電平數和電壓等級、嵌位方式等都會產生不同類型的變頻技術。變頻技術通過控制電源的頻率來控制電機的轉速，此技術是目前改變電動機速度的最好辦法。高壓變頻技術能夠降低電動機工作的電流，還可以提高設備工作的穩定性。變頻系統具有許多的優點，目前電廠大多采用該種方式[1]。

3.2 變頻調速的優點

隨著技術不斷完善，變頻調速具有其他技術沒有的優點。首先，變頻調速能夠節約能源。在傳統調速方法中，通過調節風門開度來控制速度的變化存在著許多的缺點，例如在工藝流量小的情況下，風機和泵機仍然按照額定功率運行，消耗了不必要的能源。使用變頻系統的電機，能夠節約這部分能量損失，大大提高了電機工作效率。其次，變頻系統具有延長設備使用壽命的優點[2]。使用變頻系統能夠減少其對電網的沖擊，轉而提高了電動機的壽命。變頻器可以將電動機的不必要功率進行補償，在功率運行上，功率因數明顯提高。最后，變頻系統能夠對電機起到保護作用。在發電功率單元出現意外時，變頻系統能夠使其旁路電路繼續正常工作。此時變頻器能夠在帶電情況下進行功率單元變換，保證了變頻系統的可靠作用，平穩調控電動機的轉速等參數。電動機會在變頻器的調控下在穩定安全的狀況下工作。變頻系統調控發電機，具有其他方式無法比擬的優勢，所以其被定為最有前景的調控方式，并被廣泛應用在各行業中，對提高工業工作效率具有積極作用。

3.3 變頻器節能原理及形式

在高壓變頻器調控發電機轉速時，通常調控氣動閥門來控制水流量的大小。在調節過程中，氣動閥門也有大量的能量損失，但是變頻系統會對設備的風量和水量要求進行分配，在調節后轉速達到要求。變頻器通過設備的實時負荷來調整電機的功率，然后對電機工作的轉速進行調控，由此可知，當電動機在低負荷狀態下，變頻器將會對轉速進行調控，降低設備的能耗，從而提高發電廠的經濟效益。

3.4 高壓變頻器的節能方法

目前技術調控電機轉速的方法主要有串極調速、變頻調速、閥門調節、外部耦合器調節和變極調節等。其中，串極調速是利用轉子電路中的電動勢不同來控制電動機的速度，其優點是擁有極高的調速性能，缺點是在其調速過程非常復雜，一般只適用于繞線式電機。外部偶和調節是一種不常用的調節方式，此方法操作復雜，并且調節速率變化小。變頻調速是大力發展的一種調速方式，該方法具有很高的傳遞速率，對電機的壽命提升和設備的穩定安全具有良好作用。閥門調節方法在調節過程中消耗了過多的不必要能量，所以其不被廣泛應用，在調節速度中，摩擦力和阻力導致了能量的大量損失。

此外，轉子串電阻調速操作比較簡單，成本也比較低，缺點是其調速幅度較小，能量消耗相對較多，不適宜廣泛應用。在一些直接啟動的電機上采用軟啟動同樣能夠起到節能的作用。通過軟起動，能夠產生極大的感應電流，電流會對電機和供電網產生沖擊，在長時間沖擊作用下，電機的線路容易老化，嚴重影響電動機的安全性和使用時間。在進行變頻改造之后，變頻器能夠對電機中的電流產生提升作用，直至達到正常電流的大小，大大減少了啟動給電機帶來的沖擊，延長了電機的使用時長。

4 結論及建議

發電廠通過實行完善管理機制能夠大大減少人為浪費能源現象，有利于能源的綜合利用。通過高壓變頻器來調節電動機節能，適用于電廠內各發電設備，能夠大大提高了能源利用效率。通過轉速控制能夠降低能耗，提高電廠的經濟效益，下一步應該繼續發展新型技術，早日取代落后技術。