神华亿利能源有限责任公司电厂2x400MW机组二次风机、引风机高压变频节能改造项目

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一、案例名称

神华亿利能源有限责任公司电厂4x200MW机组二次风机、引风机高压变频节能改造项目

二、案例业主

神华亿利能源有限责任公司电厂位于内蒙古鄂尔多斯市达拉特旗树林召镇。全厂容量4x200MW，一次全部建成。采用循环流化床锅炉、直接空冷凝汽式汽轮机，发电机采用空冷式。

三、案例内容

1.技术原理及适用领域

(1)变频调速的方法。

变频调速就是通过改变输入到交流电机的电源频率，从而达到调节交流电动机的输出转速的目的。变频调速系统是从电网直接接收工频50Hz的交流电，经过交-直-交变频方式，将输入的工频交流电变换成为频率和幅值都可调节的交流电直接输出到交流电动机，实现交流电动机的变速运行，

(2)变频调速的节能原理。

风机(水泵)类负载设备的工作特性如图1。曲线①为负载按转速N1工作时的特性曲线，曲线②为负载按转速N,工作时的特性曲线，③4为管网的阻力曲线。在第一种负载工况下，负载工作在A点，流量为Q1，压力为H。如果负载仍然按N,速度定速运行，用挡板将流量调节为0,时，压力将上升到H;，负载工作点移到B点。由于挡板的截流作用，管网阻力曲线由③变为④。在A、B两点，负载功率分别为P^=HxQ1，Pв=H;xQz，虽然Q<Q1，但H;>H，实际减小的功率有限。如果不采用挡板调节，这时管网阻力特性保持曲线③不变，改用调节负载速度来减小流量，负载改按速度N，运行，工作特性为曲线②，负载工作在C点，流量仍然为Q，但压力为H。相比B、C两点，负载减少的轴功率为:AP-PB-Pc=(H;H)xQ2。

在风道阻力特性不变的情况下，离心式风机的风量O、压力H、轴功率P和转速N之间满足如下关系(相似定理):

Q*N，HN，P*N:

图1 风机特性曲线

所以有:

就是说，通过调速方式改变风机风量风量下降一半时,在不考虑到效率的情况下风机轴功率将下降87.5%。这也是为什么变频调速在风机应用上节能十分显著的原因。

另外，工频50Hz电网直接启动，对电网和机械冲击较大，声响很大，估算其启动-次的损耗:Ws=0.5J o(1+r1/r2)Tm/Tm-T，风机、水泵类负载的平方转矩特性与异步电动机起动时的机械特性曲线部分相似，可以Tm/Tm-Ti=1计。而变频软起动损耗很小，只有上述Ws十分之一，则每年的起动节能也是很可观的。

当采用变频调速时，50Hz满载时功率因数为接近1，工作电流比电机额定电流值要低许多，这是由于变频装置的内滤波电容产生的改善功率因数的作用，可以为电网节约容量20%左右。

2.节能改造具体内容

改造前，四台机组共配套8台引风机均采用液耦来调节风量、压力。虽然，液耦调速在调速范围内也能起到一定的节约电能的作用，但是液耦存在着调速精度低、稳定性差、调速范围较小、维护工作量大、消耗润滑油数量大、噪音大、本身消耗一定的能量、节能效果不彻底等缺点。更为重要的是由于引风机设计冗余容量比较大，风机低负荷运行时间比较长，而低负荷状态下，液耦节能效果及稳定性大大降低。所以有必要用变频调速方式代替液耦调节，减少设备维护工作量和成本，实现更好的节能效果，以便降低神华亿利电厂的厂用电率。

该项目对神华亿利能源有限责任公司1~4号机组200MW循环流化床汽轮发电机组配套的二次风机、锅炉引风机进行变频改造;包括变频器室的建设，高压变频器等设备的提供和安装，与电厂原有系统的联接改造等。该项目工程实施方案主要包括土建施工、变频器安装方案、散热方案以及设备调试等。

电气安装主要包括柜体到现场的输入输出高压电缆、柜体之间的连接线、柜体和现场的控制及信号线的配线。本着就近本体设备、降低成本的原则，原有电机高压电缆可直接使用。新增高压开关柜与变频器之间的电缆及开关柜到电动机之间的高压电缆和控制电缆、电源电缆等。

由于变频器本体在运行过程中有一定的热量散失，为保证变频器具有良好的运行环境，需要为变频器室配备独立的冷却系统，根据现场的实际情况，综合冷却系统的投资和运营成本、设备维护量、无故障运行时间针对实际安装位置、发热总量、运营成本施工费用等因素，提出以下解决方案:由于变频器中的电力电子功率器件在正常的运行

过程中会发热，而这些热量又都散失在柜体内部，最终使得变频器内的温度升高。因为电力电子功率器件处于正常工作时的壳体温度不能超过85°C，如果温度过高，变频器就会过热保护，自动跳闸。这就要求设计中须保证高压变频设备的柜体内部温度在65°C以下，以确保高压变频设备处于正常、稳定的工作状态。而要使柜内温度降下来，就要采取一些冷却措施。空气冷水系统见图2。

图2 空气冷水系统图

3.项目实施情况

该项目于2012年9月20日正式开工，2013年12月完工。项目已通过业主验收，运行稳定，节能效果显著。

四、项目年节能量及节能效益

1.年节能量

(1)改造前后系统(设备)用能情况及主要参数。

项目改造前，经双方确认，2013年1-6月二次风机引风机耗电量为7297万千瓦时。

项目实施后，经鄂尔多斯市节能监察中心核查，2014年1-6月，二次风机引风机耗电量为5022万千瓦时。

(2)节能量计算方法及项目年节能量。

该项目实施后，1~4号机组二次风机耗电率分别下降44.58%、20.02%、32.97%、24.40%;引风机耗电率分别下降35.47%38.90%、44.51%、46.94%，2014年上半年

节电2766.35万kW·h，折标准煤9682.23吨预计年节约电量为5532万千瓦时，折标准煤19364吨。

2.年节能效益年节能收益为910万元。

五、商业模式

该项目采用节能效益分享型合同能源管理模式，节能服务合同的合同期为60个月，节能效果的测定以双方协商与第三方节能量审核机构验证相结合的方式实施，节能效益的分享比例为双方合作期内，乙方分享100%的项目节能效益;合作结束后甲方享受100%的项目节能效益。双方合作期满之后，乙方无论是否收回合同总额，该项目的设备及其附属的其他权益全部归甲方所有，乙方继续分享节能效益至收回合同总额止。如果在合作期未满时，乙方已收取到与合同总额相等的节能效益，请该项目的设备及其附

属的其他权益全部归甲方所有，其效益也全部由甲方分享，但乙方继续承担后期服务至合作期满。

六、融资渠道

该项目投资额4550万元，全部为节能服务公司自有资金。