制度管理与高压变频在电厂节能改造中应用

李发林

（中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司，山东 济南 250102）

0 前言

虽然我国大力发展风能、太阳能等新型能源，但是煤炭、石油等不可再生资源仍在我国占到了较大的比例。据相关部门统计，我国能源消耗率处于世界落后水平，对资源的利用并不充分，火力发电每度电要比欧美等发达国家多消耗30%左右的能源，因此节能减排势在必行。电厂的节能减排主要从发电机组的运行进行调控，以达到最佳运行状态。本文对电厂的发电进行分析，然后找出节能的有效措施。

1 国内外研究现状

1.1 国外现状

世界上出现最早的变频系统是上世纪八十年代日本发电公司研发的1800千瓦变频系统。经过几十年的发展，日本在该项技术上处于领先地位，其高压变频技术主要具有以下基本特点：

1）变频技术更换迅速，相关生产工艺也在不断完善，与实际工业联系紧密。

2）由于发达国家对这些技术研发较早，其理论已经相当完善，并且相关产业已经具有规模性。

3）目前国外采用的变频系统大多采用多电平输出，需要自行输入相关过滤系统。

1.2 国内现状

随着经济发展，电动机已经广泛应用在我国发电厂中。我国电厂中电机能耗也占到了相当大的份额。火力发电厂的绩效主要是每度电所需要的煤耗量和发电厂内的自耗量。随着生活水平的提高、电器的增多，居民用电量逐年增加，这对发电机的性能要求也随之增高。提高发电系统内的风机和泵等的效率，有利于提高发电厂的经济效能。近年来国内许多发电厂为了提高发电系统的经济性，已经开始采用变频系统调控发电厂的煤耗和用电。

2 发电厂节能管理项目研究

目前火电发电厂节能减排措施主要有以下几点：

1）节能基础管理：发电厂通过技术优化、完善节能管理机制等基础管理方面进行节能。通过提高工作人员的节能意识，设立奖惩制度激发员工节能潜力，通过建立长效机制来推动节能工作进行。

2）节能型检修：通过电厂内设备的检修来完善设备，通过检修能够使设备处于最佳工作状态，降低故障率。通过检修提高设备的可靠性。

3）燃料管理：通过燃料管理使电厂的燃料充分利用，保障能源不浪费。选用性能好的煤，开展燃料性能研究，有利于充分利用基础能源，有利于节能工作进行。

以上主要是管理制度上的节能减排，下面介绍技术方面的节能措施。

3 发电厂高压变频技术节能

3.1 高压变频技术原理

目前市面上存在着许多类型的变频器。输出电平数和电压等级、嵌位方式等都会产生不同类型的变频技术。变频技术通过控制电源的频率来控制电机的转速，此技术是目前改变电动机速度的最好办法。高压变频技术能够降低电动机工作的电流，还可以提高设备工作的稳定性。变频系统具有许多的优点，目前电厂大多采用该种方式[1]。

3.2 变频调速的优点

随着技术不断完善，变频调速具有其他技术没有的优点。首先，变频调速能够节约能源。在传统调速方法中，通过调节风门开度来控制速度的变化存在着许多的缺点，例如在工艺流量小的情况下，风机和泵机仍然按照额定功率运行，消耗了不必要的能源。使用变频系统的电机，能够节约这部分能量损失，大大提高了电机工作效率。其次，变频系统具有延长设备使用寿命的优点[2]。使用变频系统能够减少其对电网的冲击，转而提高了电动机的寿命。变频器可以将电动机的不必要功率进行补偿，在功率运行上，功率因数明显提高。最后，变频系统能够对电机起到保护作用。在发电功率单元出现意外时，变频系统能够使其旁路电路继续正常工作。此时变频器能够在带电情况下进行功率单元变换，保证了变频系统的可靠作用，平稳调控电动机的转速等参数。电动机会在变频器的调控下在稳定安全的状况下工作。变频系统调控发电机，具有其他方式无法比拟的优势，所以其被定为最有前景的调控方式，并被广泛应用在各行业中，对提高工业工作效率具有积极作用。

3.3 变频器节能原理及形式

在高压变频器调控发电机转速时，通常调控气动阀门来控制水流量的大小。在调节过程中，气动阀门也有大量的能量损失，但是变频系统会对设备的风量和水量要求进行分配，在调节后转速达到要求。变频器通过设备的实时负荷来调整电机的功率，然后对电机工作的转速进行调控，由此可知，当电动机在低负荷状态下，变频器将会对转速进行调控，降低设备的能耗，从而提高发电厂的经济效益。

3.4 高压变频器的节能方法

目前技术调控电机转速的方法主要有串极调速、变频调速、阀门调节、外部耦合器调节和变极调节等。其中，串极调速是利用转子电路中的电动势不同来控制电动机的速度，其优点是拥有极高的调速性能，缺点是在其调速过程非常复杂，一般只适用于绕线式电机。外部偶和调节是一种不常用的调节方式，此方法操作复杂，并且调节速率变化小。变频调速是大力发展的一种调速方式，该方法具有很高的传递速率，对电机的寿命提升和设备的稳定安全具有良好作用。阀门调节方法在调节过程中消耗了过多的不必要能量，所以其不被广泛应用，在调节速度中，摩擦力和阻力导致了能量的大量损失。

此外，转子串电阻调速操作比较简单，成本也比较低，缺点是其调速幅度较小，能量消耗相对较多，不适宜广泛应用。在一些直接启动的电机上采用软启动同样能够起到节能的作用。通过软起动，能够产生极大的感应电流，电流会对电机和供电网产生冲击，在长时间冲击作用下，电机的线路容易老化，严重影响电动机的安全性和使用时间。在进行变频改造之后，变频器能够对电机中的电流产生提升作用，直至达到正常电流的大小，大大减少了启动给电机带来的冲击，延长了电机的使用时长。

4 结论及建议

发电厂通过实行完善管理机制能够大大减少人为浪费能源现象，有利于能源的综合利用。通过高压变频器来调节电动机节能，适用于电厂内各发电设备，能够大大提高了能源利用效率。通过转速控制能够降低能耗，提高电厂的经济效益，下一步应该继续发展新型技术，早日取代落后技术。