神華億利能源有限責任公司電廠2x400MW機組二次風機、引風機高壓變頻節能改造項目

如需了解更多節能方案和節能改造服務，請咨詢低碳網專業專家團隊。

一、案例名稱

神華億利能源有限責任公司電廠4x200MW機組二次風機、引風機高壓變頻節能改造項目

二、案例業主

神華億利能源有限責任公司電廠位于內蒙古鄂爾多斯市達拉特旗樹林召鎮。全廠容量4x200MW，一次全部建成。采用循環流化床鍋爐、直接空冷凝汽式汽輪機，發電機采用空冷式。

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

(1)變頻調速的方法。

變頻調速就是通過改變輸入到交流電機的電源頻率，從而達到調節交流電動機的輸出轉速的目的。變頻調速系統是從電網直接接收工頻50Hz的交流電，經過交-直-交變頻方式，將輸入的工頻交流電變換成為頻率和幅值都可調節的交流電直接輸出到交流電動機，實現交流電動機的變速運行，

(2)變頻調速的節能原理。

風機(水泵)類負載設備的工作特性如圖1。曲線①為負載按轉速N1工作時的特性曲線，曲線②為負載按轉速N,工作時的特性曲線，③4為管網的阻力曲線。在第一種負載工況下，負載工作在A點，流量為Q1，壓力為H。如果負載仍然按N,速度定速運行，用擋板將流量調節為0,時，壓力將上升到H;，負載工作點移到B點。由于擋板的截流作用，管網阻力曲線由③變為④。在A、B兩點，負載功率分別為P^=HxQ1，Pв=H;xQz，雖然Q<Q1，但H;>H，實際減小的功率有限。如果不采用擋板調節，這時管網阻力特性保持曲線③不變，改用調節負載速度來減小流量，負載改按速度N，運行，工作特性為曲線②，負載工作在C點，流量仍然為Q，但壓力為H。相比B、C兩點，負載減少的軸功率為:AP-PB-Pc=(H;H)xQ2。

在風道阻力特性不變的情況下，離心式風機的風量O、壓力H、軸功率P和轉速N之間滿足如下關系(相似定理):

Q*N，HN，P*N:

圖1 風機特性曲線

所以有:

就是說，通過調速方式改變風機風量風量下降一半時,在不考慮到效率的情況下風機軸功率將下降87.5%。這也是為什么變頻調速在風機應用上節能十分顯著的原因。

另外，工頻50Hz電網直接啟動，對電網和機械沖擊較大，聲響很大，估算其啟動-次的損耗:Ws=0.5J o(1+r1/r2)Tm/Tm-T，風機、水泵類負載的平方轉矩特性與異步電動機起動時的機械特性曲線部分相似，可以Tm/Tm-Ti=1計。而變頻軟起動損耗很小，只有上述Ws十分之一，則每年的起動節能也是很可觀的。

當采用變頻調速時，50Hz滿載時功率因數為接近1，工作電流比電機額定電流值要低許多，這是由于變頻裝置的內濾波電容產生的改善功率因數的作用，可以為電網節約容量20%左右。

2.節能改造具體內容

改造前，四臺機組共配套8臺引風機均采用液耦來調節風量、壓力。雖然，液耦調速在調速范圍內也能起到一定的節約電能的作用，但是液耦存在著調速精度低、穩定性差、調速范圍較小、維護工作量大、消耗潤滑油數量大、噪音大、本身消耗一定的能量、節能效果不徹底等缺點。更為重要的是由于引風機設計冗余容量比較大，風機低負荷運行時間比較長，而低負荷狀態下，液耦節能效果及穩定性大大降低。所以有必要用變頻調速方式代替液耦調節，減少設備維護工作量和成本，實現更好的節能效果，以便降低神華億利電廠的廠用電率。

該項目對神華億利能源有限責任公司1~4號機組200MW循環流化床汽輪發電機組配套的二次風機、鍋爐引風機進行變頻改造;包括變頻器室的建設，高壓變頻器等設備的提供和安裝，與電廠原有系統的聯接改造等。該項目工程實施方案主要包括土建施工、變頻器安裝方案、散熱方案以及設備調試等。

電氣安裝主要包括柜體到現場的輸入輸出高壓電纜、柜體之間的連接線、柜體和現場的控制及信號線的配線。本著就近本體設備、降低成本的原則，原有電機高壓電纜可直接使用。新增高壓開關柜與變頻器之間的電纜及開關柜到電動機之間的高壓電纜和控制電纜、電源電纜等。

由于變頻器本體在運行過程中有一定的熱量散失，為保證變頻器具有良好的運行環境，需要為變頻器室配備獨立的冷卻系統，根據現場的實際情況，綜合冷卻系統的投資和運營成本、設備維護量、無故障運行時間針對實際安裝位置、發熱總量、運營成本施工費用等因素，提出以下解決方案:由于變頻器中的電力電子功率器件在正常的運行

過程中會發熱，而這些熱量又都散失在柜體內部，最終使得變頻器內的溫度升高。因為電力電子功率器件處于正常工作時的殼體溫度不能超過85°C，如果溫度過高，變頻器就會過熱保護，自動跳閘。這就要求設計中須保證高壓變頻設備的柜體內部溫度在65°C以下，以確保高壓變頻設備處于正常、穩定的工作狀態。而要使柜內溫度降下來，就要采取一些冷卻措施。空氣冷水系統見圖2。

圖2 空氣冷水系統圖

3.項目實施情況

該項目于2012年9月20日正式開工，2013年12月完工。項目已通過業主驗收，運行穩定，節能效果顯著。

四、項目年節能量及節能效益

1.年節能量

(1)改造前后系統(設備)用能情況及主要參數。

項目改造前，經雙方確認，2013年1-6月二次風機引風機耗電量為7297萬千瓦時。

項目實施后，經鄂爾多斯市節能監察中心核查，2014年1-6月，二次風機引風機耗電量為5022萬千瓦時。

(2)節能量計算方法及項目年節能量。

該項目實施后，1~4號機組二次風機耗電率分別下降44.58%、20.02%、32.97%、24.40%;引風機耗電率分別下降35.47%38.90%、44.51%、46.94%，2014年上半年

節電2766.35萬kW·h，折標準煤9682.23噸預計年節約電量為5532萬千瓦時，折標準煤19364噸。

2.年節能效益年節能收益為910萬元。

五、商業模式

該項目采用節能效益分享型合同能源管理模式，節能服務合同的合同期為60個月，節能效果的測定以雙方協商與第三方節能量審核機構驗證相結合的方式實施，節能效益的分享比例為雙方合作期內，乙方分享100%的項目節能效益;合作結束后甲方享受100%的項目節能效益。雙方合作期滿之后，乙方無論是否收回合同總額，該項目的設備及其附屬的其他權益全部歸甲方所有，乙方繼續分享節能效益至收回合同總額止。如果在合作期未滿時，乙方已收取到與合同總額相等的節能效益，請該項目的設備及其附

屬的其他權益全部歸甲方所有，其效益也全部由甲方分享，但乙方繼續承擔后期服務至合作期滿。

六、融資渠道

該項目投資額4550萬元，全部為節能服務公司自有資金。