火電廠應(yīng)用變頻與永磁節(jié)能技術(shù)經(jīng)濟比較

仲偉龍

摘 要：該文針對當(dāng)前常規(guī)火電廠應(yīng)用前景廣泛的永磁調(diào)速和變頻調(diào)速兩種節(jié)能技術(shù)進行研究，通過兩種技術(shù)在工作原理、工程設(shè)計、制造、安裝、運行、維護、壽命、工程造價、運行費用、節(jié)約電量及動態(tài)回收年限等方面詳細比較，幫助用戶合理選擇最佳節(jié)能技術(shù)方案。永磁技術(shù)在減震降噪、運行環(huán)境、啟動方式、對電網(wǎng)影響、使用壽命及安裝調(diào)試運行檢修等方面的性能優(yōu)于變頻調(diào)速，目前永磁技術(shù)初投資高，但比變頻技術(shù)節(jié)能。永磁引進中國不久，運行情況有待驗證，也是電廠節(jié)能技術(shù)的一種新選擇。

關(guān)鍵詞：永磁 變頻 火電廠 節(jié)能 技術(shù)經(jīng)濟比較

中圖分類號：TM92 文獻標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）11（a）-0080-02

隨著我國霧霾天氣增多，節(jié)能減排壓力加大，對現(xiàn)役和在建電廠供電煤耗要求日益提高。減少廠用電耗是降低供電煤耗的主要途徑之一。該文針對有廣泛前景的變頻和永磁調(diào)速進行技術(shù)經(jīng)濟研究。

1 變頻技術(shù)特點

變頻調(diào)速是通過改變電源頻率達到調(diào)節(jié)功能。變頻器的精確調(diào)節(jié)優(yōu)勢明顯，隨著現(xiàn)代電子元器件快速發(fā)展，控制技術(shù)日益成熟，變頻器價格不斷下降，已逐步在常規(guī)火電廠普及。但近年來高壓變頻也暴露出一些問題：如電子元器件壽命短，可靠性差；輸入諧波影響電力系統(tǒng)運行；輸出波形影響電機運行；設(shè)備占地大等。

2 永磁技術(shù)特點

永磁調(diào)速本質(zhì)上是扭矩調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)氣隙改變磁場力矩，間接改變轉(zhuǎn)速實現(xiàn)調(diào)節(jié)。根據(jù)相似，定律扭矩與轉(zhuǎn)速的平方成正比，永磁比變頻調(diào)速有更大轉(zhuǎn)差率，設(shè)備運行負荷越低，轉(zhuǎn)差率越高，屬于“滑差”調(diào)速。

永磁調(diào)速具有簡單可靠、震動噪音小、無諧波、占地小、可在惡劣環(huán)境使用等優(yōu)點，但也存在不足之處。

（1）適用范圍有限，目前可適配電機功率為5～3 000 kW，可調(diào)轉(zhuǎn)速范圍為700～3 000 rmp。

（2）產(chǎn)品核心部件需進口。國產(chǎn)自主化質(zhì)量待驗證。

（3）滑差調(diào)速，低轉(zhuǎn)速節(jié)能效率低。

（4）調(diào)速散熱較大，600 kW以上需水或油冷卻系統(tǒng)。

3 技術(shù)經(jīng)濟對比

3.1 技術(shù)比較分析

3.1.1 設(shè)計、制造及安裝方面

變頻進口效率98%，國產(chǎn)96%，永磁為96%～99%；變頻對輸出電壓有限制，產(chǎn)品質(zhì)量要求高，永磁無要求；變頻輸入電流諧波大，降低繼電保護可靠性、影響計量控制精度和通訊工作，永磁不產(chǎn)生諧波；變頻安裝需精密軸校準(zhǔn)，永磁軸系找中允許公差大。

3.1.2 運行、維護及壽命方面

變頻屬于低頻啟動，電機易發(fā)熱影響壽命，永磁是調(diào)節(jié)氣隙至最大，相當(dāng)于空載啟動；變頻輸入電壓等級越高越復(fù)雜，永磁要求低；變頻需過載保護，永磁自動實現(xiàn)；變頻電機負載剛接，震動易傳遞，永磁不傳遞；變頻需防雷防塵，永磁可用于高粉塵、高海拔、礦井、輪船等惡劣環(huán)境；永磁可頻繁啟停而變頻不能；變頻比永磁調(diào)節(jié)精度高、響應(yīng)速度快；變頻壽命10年，永磁達25～30年；變頻查找故障難維護麻煩，永磁維護簡單。

3.2 經(jīng)濟性分析

以某300 MW工程凝結(jié)水泵為例，在造價（設(shè)備費和安裝調(diào)試費）和運行費用進行經(jīng)濟性比較，如表1。

變頻器第11年和21年需重購，年利率按5%，變頻初投資為181.2×1.1+35.2×1.1/1.0511+35.2×1.1/1.0521=235.86萬元。

永磁無更換可用30年，其初投資為190.6×1.01=192.51萬元。

從表3可以看出，永磁調(diào)速比變頻調(diào)速節(jié)省電耗152 783

（kW·h/年），按照上網(wǎng)電價價格0.49元/kW·h（不含稅）計算，每年增加發(fā)電收益7.49萬元。

如采用2×100%凝泵配2臺永磁裝置方案，初投資較變頻方案高出29.46萬元，以動態(tài)投資回收期法，內(nèi)部收益率按7%，投資回收年限為4.76年，即5年內(nèi)可回收投資。

4 結(jié)語

（1）技術(shù)方面，永磁技術(shù)在減震降噪、運行環(huán)境、啟動方式、對電網(wǎng)影響、使用壽命、及安裝調(diào)試運行檢修等方面的性能優(yōu)于變頻調(diào)速。

（2）經(jīng)濟性方面，永磁初投資稍高，但比變頻技術(shù)節(jié)能。

（3）永磁引進中國不久，運行情況有待驗證，但目前已在諸多改造工程及小型新建項目中應(yīng)用。大型火力發(fā)電廠、供熱機組等的高能耗設(shè)備，如6 kV等級的凝結(jié)水泵，熱網(wǎng)循環(huán)水泵、一次風(fēng)機等因無需精確控制轉(zhuǎn)速，采用永磁調(diào)速可滿足運行和節(jié)能要求，是電廠節(jié)能技術(shù)的一種新選擇和新方向。

參考文獻

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