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低碳经济时代 变频节能领风骚

时间:2010-9-3 点击数:4784次
    导读:节能能源、降低消耗,构建资源节约型、环境友好型社会已是当今社会发展的一个永恒的话题。这场绿色革命的浪潮中,节能环节是极具边际经济效益和推广价值的。相较于清洁能源在全球能源供应端较低的占比和较高的边际成本,节能仍是绿色革命中最具推广意义和边际经济效益的领域。因此,本文就变频器市场、变频器行业现状、变频器企业生产力、电机变频改造的手段和注意事项进行了精要的剖析和探讨。

  星光灿烂的变频器

  变频时代到来

  发展低碳经济已成全球共识。节能能源、降低消耗,构建资源节约型、环境友好型社会已是当今社会发展的一个永恒的话题。这场绿色革命的浪潮中,节能环节是极具边际经济效益和推广价值的。相较于清洁能源在全球能源供应端较低的占比和较高的边际成本,节能仍是绿色革命中最具推广意义和边际经济效益的领域。

  低能耗、低污染的低碳经济将是中国未来发展的必由之路。如今,中国正在坚定不移地推动低碳经济,相关政策已密集出台。电动机做为最重要的电力设备,将电能转换为机械能,以电机做为驱动的电力源,其耗用的电能占用全国总发电量的60%以上。为此,国家规划2011年7月后禁售非高效中小型电机,但到目前高效电机市场渗透率仅3%左右。

  电机能耗占比高,节能潜力大。通过对电机变频调速可平均节能30%以上,节能效果显著,电机节能空间巨大。伴随着节能政策的推广,变频器行业将迎来新一轮发展。摩根士丹利预测,中国潜在的节能市场规模达8000亿元。

  果不其然,无论是消费电子还是在工业领域,利用变频技术达到节能的目的成为人们追求的目标。在超市中,一排排的变频空调、变频风扇吸引消费者的目光;在工厂中,伺服电机、变频器现身生产线上,正为企业达到节能降耗的指标作出贡献。

  市场前景无限

  中国变频器市场正在呈迅速扩大的趋势,根据一份中国国内的权威统计,在过去的几年,中国变频器市场保持着25%-35%的年增长率,增长速度排在电气行业之首位。机械工业信息研究院产业与市场研究所发布数据称,我国变频器市场至少在10年以后才能趋于饱和,总体市场潜力为1200亿~1800亿元。

  据悉,近两年我国高压变频器市场平均增速超过40%,而随着本土高压变频器得到更多用户的认可,本土品牌凭借良好的性价比优势正在逐步扩大在国内的市场份额。预计2010年仅国内高压变频器的市场容量就将超过50亿元。

  威尔凯中国区CEO陈建义透露,目前中国市场上变频器安装容量(功率)的增长率实际上在20%左右,按照这样的增长速度计算,中国的变频器市场至少要到15年后才能发展成熟并逐渐饱和。

  中国电器工业协会变频器分会副理事长付强表示,2009年国家制定的应对金融危机的一揽子计划,使机械工业产销率回到了上升轨道,全年产销达到了15%左右的增长,增长速度高于全国工业平均水平2.5个百分点。作为机械工业细分行业之一的变频器行业也同样保持了高速发展态势。

  变频器是电机变频调速的核心部件,根据测算高压变频器市场潜在规模约810亿元。目前已经配置变频器的高压电机不到10%,预计未来3年高压变频器复合增长率达45%以上。中低压变频器市场将保持15%左右的持续增长,预计到2012年达190亿元。

  创新引领发展

  变频器在节能上具有独一无二的特质,非常符合中国政府的绿色政策,变频器行业在中国的快速发展将是必然。从需求方面看,变频器也正逐渐走向多元化,通用型、专用型产品的出现,都是为了满足用户的多样需求。同时,伴随着电机变频调速节能效果显著、变频器产品日趋成熟、价格下降显著、企企业投资改造电机积极性高,节能降耗目标责任制的实施,驱动了电机变频调速行业快速发展。

  当然,变频器行业的高速发展离不开优势企业的快速成长和带动作用。变频器企业通过自主创新来应对不同应用领域的挑战,变频器也不断在更新换代,功能得到提升、产品越来越多样化。其中,智能化、全数字化、网络化的产品日趋成熟。另外,矩阵式变频器、绿色变频器等新型变频器也开始进入市场。

  而且,变频器企业也更加注重产品质量和使用安全,加大研发投资,积极寻求更大的突破,使得变频器在恶劣的环境也能很好地工作,并确保使用安全和用户的正常生产。

  目前,国内变频器企业顺势而为,摸索出适合自己企业的发展之路,在各自擅长的领域中崭露头角。新产品成为公司发展的主力。利德华福、智光电气、英威腾、九洲电气、森兰、中达电通等众多知名国内企业提供量身定制的整体方案及全球联保服务。

  例如,由利德华福历经多年打造的高压变频成套服务便是变频器企业创新服务的典型代表。该服务以“为客户创造价值、为企业实现增值,提升品牌竞争力”作为价值核心;以高压变频应用技术为基础、高压变频成套产品为依托;以高压变频系统化成套服务为根本的成套服务理念。随着高压变频成套产品的应用,高压变频器的技术优势、安全、稳定性和节能收益等方面得到进一步的提高,成为高压变频制造行业新兴利润增长点,大大延伸了高压变频行业的产品线,提高了企业对客户的综合技术服务能力和水平。

  据悉,目前高压变频器的成套产品配套率已经超过30%,在逐步开启高压变频应用行业大门之际,高压变频的成套产品配套率将逐步提升到50%,最终实现70~80%的配套率目标;真正促成高压变频成套产品的规模化。
变频节能常用手段

  通过研究和分析,液力耦合、内反馈调速逐步被变频器所替代,为此现阶段实施变速驱动的主要手段是变频器。对于电机节能来说,常包括电机外部调速与电机调速。电机外部调速常用手段是电磁滑差调速,它是利用电机和驱动设备之间用电磁离合器控制调速,也是非常传统的调速方式,适合于小功率调速,现已被变频器替代。

  电机高速的常用手段有绕线电机调速、内反馈串级调速、变频器调速三种,前两种电机调速方法因自身的限制而逐渐被变频器调速所取代。变频器调速是改变供给电动机定子驱动电源的频率(和电压),从而实现连续无冲击的实施调速,调速范围0~120%。变频器主要有电流源型变频器、电压源型三电平变频器、功率模块串联多电平变频器(正弦变频器)三种类型。

  其中,电流源型变频器可四象限运行,适合与矿井提升机、电力机车等应用,正弦变频器是电压源型变频器,采用低压变频器串联的方式实现高压,输出侧采用多级PWM技术,dv/dt小,谐波少,满足普通异步电机的需要。可根据负载的需要设计变频器的输出电压,是解决6KV、10KV电机调速的较好办法。因此5000KW以下的设备优先采用功率模块串联多电平变频器。高于5000KW以上电动机变频改造应选用三电平技术的变频器,近年来大容量串联多电平变频器也广泛使用。
  变频改造的建议

  变频调速以其优良的调速和节电性能为业界公认,除节电方面带来的效益外,还实现了电机的软启动、降低了设备运行的噪音、解决了一些工艺系统运行的隐患、减少设备改造的数量和企业成本等效益。

  然而,实施变频改造是一个系统工程,项目成功与否与改造前的方案论证和参与人员对系统的认识水平有关,也与改造后的管理有关,若不能系统地论证和有效地管理,项目不会达到预期效果。因此,变频改造应当注意以下问题。

  1、变频改造后系统的振动、润滑、谐波影响、电动机冷却、轴电流影响、变频器自身冷却系统、电气与热工控制以及相关连锁保护、变频设备管理与维护和改造项目的空间布置等。

  2、要三分技术七分管理,确保变频长期安全地运行。由于变频装置的运行涉及电气一次、继电保护、机炉、热控等专业和电厂设备、检修、运行等多个部门,因此应重视相关人员培训和管理制度的建立,变频装置必须从系统设计、选型、交接验收、运行规程的修改、运行操作、日常维护、随机组检修进行的检查和试验等多方面进行有效的管理。

  3、实施变频调速改造,电气二次回路必须配合一次回路的接入方式进行必要的改进,变频器改造后应保留原有的6KV(10KV)开关的保护(如速断、过电流等);新增设的变频器应配置一套变压器综合保护装置,专门对变频器进行保护,变频器在工频运行时采用原有的保护对电机及其高压电缆进行保护;而在变频方式运行时电动机的保护由变频器自身的电动机保护实现 。

  4、变频器保护定值的设定要合理。由于变频器具有软启动功能,为此建议变频器厂配置的电动机保护为:当电动机电流达到额定电流的1.2倍时延时120秒后将变频器停止运行;二是当电流达到额定电流的1.5倍时延时44秒(3倍安全系数)后将变频器停止运行;三是当电流达到额定电流的2~3倍时无延时将变频器停止运行。这样即能对电动机起保护作用,同时又不过保护,能够确保机组运行中的安全。

  变频器企业现状

  目前国内生产厂主要生产能力是单机5000kW及以下容量的变频器,部分公司能够生产10000KW以上的高压变频器。主要生产厂家有:北京利得华福、哈尔滨九州电气、广州智光电机、广东明阳龙源电力、合康亿盛、上海国机能源等。

  国外厂家基本能够生产全范围的高压变频器,但是在国内制造厂的竞争下,小容量的变频器市场已经竞争优势不大,现在主要生产大容量的变频器,最大能够生产容量达到36000kVA,单价为1200~1000元/kW。主要生产厂家有:西门子、ABB、日立、东芝等。

  据国华研究中心数据显示,500kW及以下,平均改造费用是1500元/kW(包括改造的电缆开关等费用-下同);500~1000kW,平均改造费用是800元/kW;1000~5000kW,平均改造费用是600~500元/kW。变频器的造价已经与液力偶合器相近(800~600元/kW)。

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