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低碳經濟時代 變頻節能領風騷

時間:2010-9-3 點擊數:4809次
    導讀:節能能源、降低消耗,構建資源節約型、環境友好型社會已是當今社會發展的一個永恒的話題。這場綠色革命的浪潮中,節能環節是極具邊際經濟效益和推廣價值的。相較于清潔能源在全球能源供應端較低的占比和較高的邊際成本,節能仍是綠色革命中最具推廣意義和邊際經濟效益的領域。因此,本文就變頻器市場、變頻器行業現狀、變頻器企業生產力、電機變頻改造的手段和注意事項進行了精要的剖析和探討。

  星光燦爛的變頻器

  變頻時代到來

  發展低碳經濟已成全球共識。節能能源、降低消耗,構建資源節約型、環境友好型社會已是當今社會發展的一個永恒的話題。這場綠色革命的浪潮中,節能環節是極具邊際經濟效益和推廣價值的。相較于清潔能源在全球能源供應端較低的占比和較高的邊際成本,節能仍是綠色革命中最具推廣意義和邊際經濟效益的領域。

  低能耗、低污染的低碳經濟將是中國未來發展的必由之路。如今,中國正在堅定不移地推動低碳經濟,相關政策已密集出臺。電動機做為最重要的電力設備,將電能轉換為機械能,以電機做為驅動的電力源,其耗用的電能占用全國總發電量的60%以上。為此,國家規劃2011年7月后禁售非高效中小型電機,但到目前高效電機市場滲透率僅3%左右。

  電機能耗占比高,節能潛力大。通過對電機變頻調速可平均節能30%以上,節能效果顯著,電機節能空間巨大。伴隨著節能政策的推廣,變頻器行業將迎來新一輪發展。摩根士丹利預測,中國潛在的節能市場規模達8000億元。

  果不其然,無論是消費電子還是在工業領域,利用變頻技術達到節能的目的成為人們追求的目標。在超市中,一排排的變頻空調、變頻風扇吸引消費者的目光;在工廠中,伺服電機、變頻器現身生產線上,正為企業達到節能降耗的指標作出貢獻。

  市場前景無限

  中國變頻器市場正在呈迅速擴大的趨勢,根據一份中國國內的權威統計,在過去的幾年,中國變頻器市場保持著25%-35%的年增長率,增長速度排在電氣行業之首位。機械工業信息研究院產業與市場研究所發布數據稱,我國變頻器市場至少在10年以后才能趨于飽和,總體市場潛力為1200億~1800億元。

  據悉,近兩年我國高壓變頻器市場平均增速超過40%,而隨著本土高壓變頻器得到更多用戶的認可,本土品牌憑借良好的性價比優勢正在逐步擴大在國內的市場份額。預計2010年僅國內高壓變頻器的市場容量就將超過50億元。

  威爾凱中國區CEO陳建義透露,目前中國市場上變頻器安裝容量(功率)的增長率實際上在20%左右,按照這樣的增長速度計算,中國的變頻器市場至少要到15年后才能發展成熟并逐漸飽和。

  中國電器工業協會變頻器分會副理事長付強表示,2009年國家制定的應對金融危機的一攬子計劃,使機械工業產銷率回到了上升軌道,全年產銷達到了15%左右的增長,增長速度高于全國工業平均水平2.5個百分點。作為機械工業細分行業之一的變頻器行業也同樣保持了高速發展態勢。

  變頻器是電機變頻調速的核心部件,根據測算高壓變頻器市場潛在規模約810億元。目前已經配置變頻器的高壓電機不到10%,預計未來3年高壓變頻器復合增長率達45%以上。中低壓變頻器市場將保持15%左右的持續增長,預計到2012年達190億元。

  創新引領發展

  變頻器在節能上具有獨一無二的特質,非常符合中國政府的綠色政策,變頻器行業在中國的快速發展將是必然。從需求方面看,變頻器也正逐漸走向多元化,通用型、專用型產品的出現,都是為了滿足用戶的多樣需求。同時,伴隨著電機變頻調速節能效果顯著、變頻器產品日趨成熟、價格下降顯著、企企業投資改造電機積極性高,節能降耗目標責任制的實施,驅動了電機變頻調速行業快速發展。

  當然,變頻器行業的高速發展離不開優勢企業的快速成長和帶動作用。變頻器企業通過自主創新來應對不同應用領域的挑戰,變頻器也不斷在更新換代,功能得到提升、產品越來越多樣化。其中,智能化、全數字化、網絡化的產品日趨成熟。另外,矩陣式變頻器、綠色變頻器等新型變頻器也開始進入市場。

  而且,變頻器企業也更加注重產品質量和使用安全,加大研發投資,積極尋求更大的突破,使得變頻器在惡劣的環境也能很好地工作,并確保使用安全和用戶的正常生產。

  目前,國內變頻器企業順勢而為,摸索出適合自己企業的發展之路,在各自擅長的領域中嶄露頭角。新產品成為公司發展的主力。利德華福、智光電氣、英威騰、九洲電氣、森蘭、中達電通等眾多知名國內企業提供量身定制的整體方案及全球聯保服務。

  例如,由利德華福歷經多年打造的高壓變頻成套服務便是變頻器企業創新服務的典型代表。該服務以“為客戶創造價值、為企業實現增值,提升品牌競爭力”作為價值核心;以高壓變頻應用技術為基礎、高壓變頻成套產品為依托;以高壓變頻系統化成套服務為根本的成套服務理念。隨著高壓變頻成套產品的應用,高壓變頻器的技術優勢、安全、穩定性和節能收益等方面得到進一步的提高,成為高壓變頻制造行業新興利潤增長點,大大延伸了高壓變頻行業的產品線,提高了企業對客戶的綜合技術服務能力和水平。

  據悉,目前高壓變頻器的成套產品配套率已經超過30%,在逐步開啟高壓變頻應用行業大門之際,高壓變頻的成套產品配套率將逐步提升到50%,最終實現70~80%的配套率目標;真正促成高壓變頻成套產品的規?;?。
變頻節能常用手段

  通過研究和分析,液力耦合、內反饋調速逐步被變頻器所替代,為此現階段實施變速驅動的主要手段是變頻器。對于電機節能來說,常包括電機外部調速與電機調速。電機外部調速常用手段是電磁滑差調速,它是利用電機和驅動設備之間用電磁離合器控制調速,也是非常傳統的調速方式,適合于小功率調速,現已被變頻器替代。

  電機高速的常用手段有繞線電機調速、內反饋串級調速、變頻器調速三種,前兩種電機調速方法因自身的限制而逐漸被變頻器調速所取代。變頻器調速是改變供給電動機定子驅動電源的頻率(和電壓),從而實現連續無沖擊的實施調速,調速范圍0~120%。變頻器主要有電流源型變頻器、電壓源型三電平變頻器、功率模塊串聯多電平變頻器(正弦變頻器)三種類型。

  其中,電流源型變頻器可四象限運行,適合與礦井提升機、電力機車等應用,正弦變頻器是電壓源型變頻器,采用低壓變頻器串聯的方式實現高壓,輸出側采用多級PWM技術,dv/dt小,諧波少,滿足普通異步電機的需要??筛鶕撦d的需要設計變頻器的輸出電壓,是解決6KV、10KV電機調速的較好辦法。因此5000KW以下的設備優先采用功率模塊串聯多電平變頻器。高于5000KW以上電動機變頻改造應選用三電平技術的變頻器,近年來大容量串聯多電平變頻器也廣泛使用。
  變頻改造的建議

  變頻調速以其優良的調速和節電性能為業界公認,除節電方面帶來的效益外,還實現了電機的軟啟動、降低了設備運行的噪音、解決了一些工藝系統運行的隱患、減少設備改造的數量和企業成本等效益。

  然而,實施變頻改造是一個系統工程,項目成功與否與改造前的方案論證和參與人員對系統的認識水平有關,也與改造后的管理有關,若不能系統地論證和有效地管理,項目不會達到預期效果。因此,變頻改造應當注意以下問題。

  1、變頻改造后系統的振動、潤滑、諧波影響、電動機冷卻、軸電流影響、變頻器自身冷卻系統、電氣與熱工控制以及相關連鎖保護、變頻設備管理與維護和改造項目的空間布置等。

  2、要三分技術七分管理,確保變頻長期安全地運行。由于變頻裝置的運行涉及電氣一次、繼電保護、機爐、熱控等專業和電廠設備、檢修、運行等多個部門,因此應重視相關人員培訓和管理制度的建立,變頻裝置必須從系統設計、選型、交接驗收、運行規程的修改、運行操作、日常維護、隨機組檢修進行的檢查和試驗等多方面進行有效的管理。

  3、實施變頻調速改造,電氣二次回路必須配合一次回路的接入方式進行必要的改進,變頻器改造后應保留原有的6KV(10KV)開關的保護(如速斷、過電流等);新增設的變頻器應配置一套變壓器綜合保護裝置,專門對變頻器進行保護,變頻器在工頻運行時采用原有的保護對電機及其高壓電纜進行保護;而在變頻方式運行時電動機的保護由變頻器自身的電動機保護實現 。

  4、變頻器保護定值的設定要合理。由于變頻器具有軟啟動功能,為此建議變頻器廠配置的電動機保護為:當電動機電流達到額定電流的1.2倍時延時120秒后將變頻器停止運行;二是當電流達到額定電流的1.5倍時延時44秒(3倍安全系數)后將變頻器停止運行;三是當電流達到額定電流的2~3倍時無延時將變頻器停止運行。這樣即能對電動機起保護作用,同時又不過保護,能夠確保機組運行中的安全。

  變頻器企業現狀

  目前國內生產廠主要生產能力是單機5000kW及以下容量的變頻器,部分公司能夠生產10000KW以上的高壓變頻器。主要生產廠家有:北京利得華福、哈爾濱九州電氣、廣州智光電機、廣東明陽龍源電力、合康億盛、上海國機能源等。

  國外廠家基本能夠生產全范圍的高壓變頻器,但是在國內制造廠的競爭下,小容量的變頻器市場已經競爭優勢不大,現在主要生產大容量的變頻器,最大能夠生產容量達到36000kVA,單價為1200~1000元/kW。主要生產廠家有:西門子、ABB、日立、東芝等。

  據國華研究中心數據顯示,500kW及以下,平均改造費用是1500元/kW(包括改造的電纜開關等費用-下同);500~1000kW,平均改造費用是800元/kW;1000~5000kW,平均改造費用是600~500元/kW。變頻器的造價已經與液力偶合器相近(800~600元/kW)。

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