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1、1.1高压变频器相关背景资料一、项目背景? 高压变频项目的节能意义? 高压变频项目的环保意义? 国内高压变频器的发展现状? 国内高压变频市场容量分析? 国内高压变频市场及用户特点高压变频项目的节能意义我国目前电动机总装机容量已超过4 亿 kW，而高压电机约占一半，高压电机中近 70%拖动的负载是风机、泵类、压缩机，其中一半适合调速，即有约 7500 万 kW的高压电机处在浪费运行的状态。 与之相对应的是， 我国单位 GNP能耗（吨标准煤 / 千美元）是发达国家的 48 倍，能源利用效率则不到发达国家的 70%，而煤炭、石油等一次能源又日益紧缺， 能源问题已成为目前中国最大的战略问题，节能也因此
2、变得攸关重要。从目前高压变频器的一般使用情况来看，平均节电可达 30%，因而，无论是在新建项目中，还是在技改项目中， 高压变频系统的投入和使用， 是非常有效的节能手段，若在政府有关部门和相关行业的支持下，每年有计划的改造500-600万 kW的低效风机、 水泵，平均年投入 70-80 亿元人民币， 当年即可产生直接节电效益约为 50-60 亿元，占投资额的 70%，而该类设备的使用期限至少为 15 年，长期经济效益十分明显。 若坚持不懈地十余年的改造， 不仅可以大大提高我国这一行业的技术水平和发展， 而且每年为国家节约数百亿元人民币的用电损耗， 有关专家估计 : 整体节能效果可为国家在今后十年
3、内减少 1520 个 30 万 kW燃煤发电机组的投资。1.2高压变频项目的环保意义据统计，在中国约65%的用电量是通过电机来消耗的。而中国的电力供应是以火电为主的。 火力发电机组燃煤后排放出来的二氧化碳则是产生大气污染，别是全球温室效应的主要原因之一。世界环境组织要求各国签署京都议定书就是特CO2的要解决这一问题。 而我国也对联合国 全球气候变化框架公约 做出了庄严承诺。相信国际组织今后对各国 CO2的排放量和标准会日益严格，那么鼓励各行业在高压电机上采用变频器以节能，从而从整体上减少火力发电厂的建设，减少排放，减少不可再生资源的浪费， 就是各国政府乃至全人类共同追求的目标。 因此，无论是生
4、产制造，还是运行使用高压变频器，都是为了为我们的美好生活打造一个“绿色动力” 。1.3国内高压变频器的发展现状变频技术的发展始终与电力电子元器件的发展密不可分， 从大功率二极管到可控硅器件，再从 IGBT到 IGCT，每一次元器件的飞跃都会带动变频器技术的发展。八十年代早期， 美国 RCA公司和 GE公司推出新的 IGBT元器件之后， 就在低压变频领域产生了一次变革。从日本三垦公司 1988 年第一台低压变频器进入中国后，上世纪九十年代初， 中国企业才开始认识变频器的作用并尝试使用。 当时的年销售量仅在 3,000-4,000 万元人民币， 而且几乎全部是国外品牌。 经过近十余年的推广和使用，
5、 低压变频器已得到广大企业用户的认可并显示出它卓越的节能效果。大功率高压变频器由于其技术的复杂性和高昂的采购价格，从八十年代开始，我国某些行业在必需的前提下，从国外进口了少量的该类装置 ( 含采用 GTO 器件制造的 ) 比如 : 冶金系统使用高压变频器的历史较长， 78 年宝山钢铁公司在设计时，就考虑采用了交 - 交方式的大功率高压变频器 ; 河北迁西潘家口水库 ( 为天津供水 )88 年从欧洲 BBC公司 (ABB合并前三公司之一 ) 进口一套 60,000kW的高压变频装置，采用一拖三方式， 为三台水轮发电机组并网实现变频启动送电， 据说同为 60,000kW 的变频器在三峡葛洲坝水库还
6、有一台。但真正在全国各行业中的大功率风机、 水泵上使用变频调速装置仍远没有普及，为了满足工艺工况和节能的迫切需要，许多企业采取了例如: 液力藕合，串极调速等其它调速方式。同时，随着通用变频器市场的不断扩大和发展，企业用户越来越需要一种性能优越，质量可靠，价格合理的高压变频调速装置。应对这种情况， 不仅国外产品纷纷抢滩中国市场，而国内一些如湖北三环发展股份公司等也开始进行这类产品的开发和研制，经过近几年的努力，技术上逐渐缩短了与国外品牌间的距离，初步形成产业规模，已有少数几家产品进入国内市场。1.4国内高压变频器市场容量分析目前，大功率高压变频器的使用范围基本上覆盖了我国各主要行业，如 : 电力
7、、市政供水、冶金、石油、化工、采矿、煤炭、造纸、建材等。产品电压等级包括 3kV、6kV 和 10kV 以及油田专用潜油电泵使用的 1,140V-2,400V 产品。基本可拖动风机、水泵、压缩机等各类负载。据统计 : 截至 2003 年底，全国高压变频器的累计市场销售额不到 20 亿元人民币。与潜在的巨大市场相比，仍处在启动和增长期，还需要政企，银企、制造厂各方面共同推动。据国家电动机调速技术产业化途径与对策的研究的报告，我国发电总量的 66%消耗在电动机上，截止到 1999 年底，我国具有各类风机约 780 万台，水泵 4,000 万台，空压机 560 万台，这些装置又占去了电机耗电的一半以
8、上。 据统计：低压电机 (690V 以下 ) 的数量是高压的几十倍，但所消耗的电能仅为高压的八分之一左右。截止到 2003 年底，我国 3kV 以上高压电机的总容量已超过 2 亿kW，每年还以 600 万 kW以上的速度在增长，我们不妨设想一下，如果这其中约三分之一电机 (35%)需要调速，今后十年， 2 亿 kW35%=0.7 亿 kW，若按照我们目前平均 1500 元/kW 的价格计算，未来 10 年的市场总额大致应在 15000.7 亿kW=1050亿，考虑价格等其他因素实际总额应在 800-900 亿之间。年平均数应在80-90 亿元之间，当然这是在市场稳定之后的年平均市场容量，实际容
9、量应该更大。1.5国内高压变频市场及用户特点中国的市场有着其极其的特殊性， 高压变频器的使用环境、 用户特点与国外差别很大，主要有以下几点 :1) 行业性很强。集中在冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等几个国有行业。其中 : 工业用电中石油、煤炭等能源行业耗电占 22.34%; 化工占 14.73%; 冶金占14.18%; 机械建材 10.96%; 供水 10.53%等等。2) 上述行业中大都为国有控股企业，定购产品涉及动力、计划、技术改造等部门，购买决策周期长。3) 一次性投资购买设备金额较大，若能采用卖方信贷、租赁、节能效益还款等方式促销，会使用户更快接收。4) 各类负载工况差异大，使用经
10、验相对少。5) 目前全国各行业只有少数高压电机使用变频或其它调速方式， 市场空白点多。6) 政府行为和市场的不确定性。高压变频器属于投资类设备，主要用于节能和改善生产工艺工况。 用户是否购买此类设备与政府的政策关联度很大。 如政府推广力度较大，市场启动会更快一些，反之则慢。另一方面受国际、国内经济大环境的影响及国内用户 ( 行业 ) 整体经济效益好坏的影响，也会关系到市场的大小，快慢。因此，在未来市场发展过程中仍会存在着一些不确定的因素。二、基础知识? 电机调速方式简析? 变频调速节能原理? 高压变频基本知识2.1 电机调速方式简析电机转速 n 取决于旋转磁场速度，可表示为n（ 1 s） f
11、/ p因此要改变电机速度，可以改变：1）电机极对数 p2）电机转差率 s3）电机电源频率fn（ 1s） f / pn（ 1s） f / p极对数转差率频率转子定子电压电阻串级耦合2.3变频调速节能原理节能原理：流量 n?压力功率 n 3? n 2?流量： Qn压力： Hn 2功率： Pn 3从理论上讲，流量减少1/8 ，功率将减低 50%，因为 1/8= （1/2 ）3变频器与阀门控制的比较阀门控制变频控制扬程扬程H2H2H1节约能量H3吸收功率 kW流量%Q2吸收功率 kW流量%Q2Q1由上图可看出，使用变频器后，在满足系统的要求情况下，可以有大量的节能效果。2.4高压变频器基本知识1）高压
12、变频器的分类： a. 根据高压组成方式分为： 直接高压型和高低高型；b. 根据有无中间直流环节分为： 交交型和交直交型； c. 根据中间直流滤波环节的不同分为：电压源型和电流源型。SH-HVF 高压变频器属于 电压源型直接高压交直交变频器2）高压变频器的三种典型结构a. 电流源型变频器（ Current Source InverterCSI）：美国 ABb. 三电平（也称中心点箝位， Netural Point Clamped NPC）PWM电压源型变频器：德国 Siemens（西门子）；德国 ABBc. 单元串联多电平PWM电压源型变频器：美国罗宾康，SH-HVF3）高压变频器三种典型结构性
13、能对比单元串联多电平三电平高低高型电流源型PWM型输入整流电路结36 脉冲12 脉冲18 脉冲构输入谐波电流失2% 7%4%真输入电流谐波滤不需要需要需要波器输出功率因数0.950.950.8输出滤波器不需要需要需要对电机要求任何普通高压电专用电机或加输普通高压电机机出滤波器逆变功率器件IGBTIGBTSGCT输出电流谐波2% 5%输出谐波较大对电网电压的敏可承 受 10%/-30%敏感，最多承受对电网波动很敏10%/-15%电 压 变感性电压变化感化三、公司介绍湖北三环发展股份有限公司是由自然人、 国家电网公司华中公司、 湖北省电力公司、武汉大学科技园、三峡投资公司、武汉钢铁集团经营公司、东风汽车集团公司等单位共同发起成立的新型股份制企业，注册资本4000 万元人民币。公司自成立以来，始终坚持以市场为导向， 立足电力系统， 发挥股东优势，通过聚合精英人才， 始终致力于电力系统自动化、 火电厂热工自动化等领域的发展， 并取得了长足的进步。 先后投资参与创办了海南南山电力股份有限公司， 武汉钢电股份有限公司， 并在华中各省电厂及
