一、技术名称:高压变频调速技术
二、适用范围:电力、轧钢、造纸、化工、水泥、煤炭、纺织、铁路、食品、船舶、机床等工业1kV以上的高压交流电机。
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状:
全国电动机装机总容量已达4亿多kW,年耗电量达12000亿kWh,占全国总用电量的60%,占工业用电量的80%;其中风机、水泵、压缩机的装机总容量已超过2亿kW,年耗电量达8000亿kWh,占全国总用电量的40%左右。目前,仅有约15%左右变频调速运行。
四、技术内容:
1.技术原理
高压变频调速技术采用单元串联多电平技术或者IGBT元件直接串联高压变频器等技术,实现变频调速系统的高输出功率(功率因数>0.95),同时消除对电网谐波的污染。对中高压、大功率风机、水泵的节电降耗作用明显,平均节电率在30%以上。
2.关键技术
单元串联多电平技术采用功率单元串联电压相加回路,采取变压器多绕组别分组分压整流单元均压,单元电平叠加,通过IGBT逆变桥进行正弦(PWM)控制,可得到单项交流输出,每个功率模块结构及电气性能上完全一致,可以互换。
3.工艺流程
具体工艺流程及原理图见图1,图2。
图1 主回路工作原理简图
图2 单元串联多电平高压变频器原理示意图
五、主要技术指标:
1)效率:≥96%;
2)输出电压范围3kV~11kV;
3)输入电流谐波总含量:≤4%;
4)输入功率因数:≥0.95。
六、技术应用情况:
该技术1997年通过了国家机械工业局组织的技术鉴定,并在部分电力,冶金推广应用,技术成熟可靠,节能经济效益好。
七、典型用户及投资效益:
典型用户:北京大唐发电公司陡河发电厂,大冶特钢第四炼钢厂
1)建设规模:1000kW/6kV风机高压变频器改造。主要技改内容:125MW调峰机组风机变频调节,主要设备为1000kW/6kV风机变频器。节能技改投资280万元,建设期18个月。每年可节能1160tce,年节能经济效益100万元,投资回收期24个月。
2)建设规模:1600kW/6kV除尘风机高压变频器改造。主要技改内容:70t交流电弧炉除尘风机变频调节,主要设备为1600KW/6KV除尘风机变频器。节能技改投资280万元,建设期12个月。每年可节能2362tce,年节能经济效益276万元,投资回收期12个月。
八、推广前景和节能潜力:
目前,我国大功率的风机、水泵等设备约有30000万台,其中只有约4000台设备进行了变频改造,预计到2015年,使用高压变频器的风机、水泵等设备将达6000台,按平均装机容量800kW计算,年节能能力为300万tce,总投资约38.4亿元。