低碳經(jīng)濟(jì)時代 變頻節(jié)能領(lǐng)風(fēng)騷

　　星光燦爛的變頻器

　　變頻時代到來

　　發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)已成全球共識。節(jié)能能源、降低消耗，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會已是當(dāng)今社會發(fā)展的一個永恒的話題。這場綠色革命的浪潮中，節(jié)能環(huán)節(jié)是極具邊際經(jīng)濟(jì)效益和推廣價值的。相較于清潔能源在全球能源供應(yīng)端較低的占比和較高的邊際成本，節(jié)能仍是綠色革命中最具推廣意義和邊際經(jīng)濟(jì)效益的領(lǐng)域。

　　低能耗、低污染的低碳經(jīng)濟(jì)將是中國未來發(fā)展的必由之路。如今，中國正在堅定不移地推動低碳經(jīng)濟(jì)，相關(guān)政策已密集出臺。電動機(jī)做為最重要的電力設(shè)備，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以電機(jī)做為驅(qū)動的電力源，其耗用的電能占用全國總發(fā)電量的60%以上。為此，國家規(guī)劃2011年7月后禁售非高效中小型電機(jī)，但到目前高效電機(jī)市場滲透率僅3%左右。

　　電機(jī)能耗占比高，節(jié)能潛力大。通過對電機(jī)變頻調(diào)速可平均節(jié)能30%以上，節(jié)能效果顯著，電機(jī)節(jié)能空間巨大。伴隨著節(jié)能政策的推廣，變頻器行業(yè)將迎來新一輪發(fā)展。摩根士丹利預(yù)測，中國潛在的節(jié)能市場規(guī)模達(dá)8000億元。

　　果不其然，無論是消費(fèi)電子還是在工業(yè)領(lǐng)域，利用變頻技術(shù)達(dá)到節(jié)能的目的成為人們追求的目標(biāo)。在超市中，一排排的變頻空調(diào)、變頻風(fēng)扇吸引消費(fèi)者的目光；在工廠中，伺服電機(jī)、變頻器現(xiàn)身生產(chǎn)線上，正為企業(yè)達(dá)到節(jié)能降耗的指標(biāo)作出貢獻(xiàn)。

　　市場前景無限

　　中國變頻器市場正在呈迅速擴(kuò)大的趨勢，根據(jù)一份中國國內(nèi)的權(quán)威統(tǒng)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(yè)之首位。機(jī)械工業(yè)信息研究院產(chǎn)業(yè)與市場研究所發(fā)布數(shù)據(jù)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(jù)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(rèn)可，本土品牌憑借良好的性價比優(yōu)勢正在逐步擴(kuò)大在國內(nèi)的市場份額。預(yù)計2010年僅國內(nèi)高壓變頻器的市場容量就將超過50億元。

　　威爾凱中國區(qū)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(shí)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(fā)展成熟并逐漸飽和。

　　中國電器工業(yè)協(xié)會變頻器分會副理事長付強(qiáng)表示，2009年國家制定的應(yīng)對金融危機(jī)的一攬子計劃，使機(jī)械工業(yè)產(chǎn)銷率回到了上升軌道，全年產(chǎn)銷達(dá)到了15%左右的增長，增長速度高于全國工業(yè)平均水平2.5個百分點(diǎn)。作為機(jī)械工業(yè)細(xì)分行業(yè)之一的變頻器行業(yè)也同樣保持了高速發(fā)展態(tài)勢。

　　變頻器是電機(jī)變頻調(diào)速的核心部件，根據(jù)測算高壓變頻器市場潛在規(guī)模約810億元。目前已經(jīng)配置變頻器的高壓電機(jī)不到10%，預(yù)計未來3年高壓變頻器復(fù)合增長率達(dá)45%以上。中低壓變頻器市場將保持15%左右的持續(xù)增長，預(yù)計到2012年達(dá)190億元。

　　創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展

　　變頻器在節(jié)能上具有獨(dú)一無二的特質(zhì)，非常符合中國政府的綠色政策，變頻器行業(yè)在中國的快速發(fā)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(chǎn)品的出現(xiàn)，都是為了滿足用戶的多樣需求。同時，伴隨著電機(jī)變頻調(diào)速節(jié)能效果顯著、變頻器產(chǎn)品日趨成熟、價格下降顯著、企企業(yè)投資改造電機(jī)積極性高，節(jié)能降耗目標(biāo)責(zé)任制的實(shí)施，驅(qū)動了電機(jī)變頻調(diào)速行業(yè)快速發(fā)展。

　　當(dāng)然，變頻器行業(yè)的高速發(fā)展離不開優(yōu)勢企業(yè)的快速成長和帶動作用。變頻器企業(yè)通過自主創(chuàng)新來應(yīng)對不同應(yīng)用領(lǐng)域的挑戰(zhàn)，變頻器也不斷在更新?lián)Q代，功能得到提升、產(chǎn)品越來越多樣化。其中，智能化、全數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的產(chǎn)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(jìn)入市場。

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

　　目前，國內(nèi)變頻器企業(yè)順勢而為，摸索出適合自己企業(yè)的發(fā)展之路，在各自擅長的領(lǐng)域中嶄露頭角。新產(chǎn)品成為公司發(fā)展的主力。利德華福、智光電氣、英威騰、九洲電氣、森蘭、中達(dá)電通等眾多知名國內(nèi)企業(yè)提供量身定制的整體方案及全球聯(lián)保服務(wù)。

　　例如，由利德華福歷經(jīng)多年打造的高壓變頻成套服務(wù)便是變頻器企業(yè)創(chuàng)新服務(wù)的典型代表。該服務(wù)以“為客戶創(chuàng)造價值、為企業(yè)實(shí)現(xiàn)增值，提升品牌競爭力”作為價值核心；以高壓變頻應(yīng)用技術(shù)為基礎(chǔ)、高壓變頻成套產(chǎn)品為依托；以高壓變頻系統(tǒng)化成套服務(wù)為根本的成套服務(wù)理念。隨著高壓變頻成套產(chǎn)品的應(yīng)用，高壓變頻器的技術(shù)優(yōu)勢、安全、穩(wěn)定性和節(jié)能收益等方面得到進(jìn)一步的提高，成為高壓變頻制造行業(yè)新興利潤增長點(diǎn)，大大延伸了高壓變頻行業(yè)的產(chǎn)品線，提高了企業(yè)對客戶的綜合技術(shù)服務(wù)能力和水平。

　　據(jù)悉，目前高壓變頻器的成套產(chǎn)品配套率已經(jīng)超過30％，在逐步開啟高壓變頻應(yīng)用行業(yè)大門之際，高壓變頻的成套產(chǎn)品配套率將逐步提升到50％，最終實(shí)現(xiàn)70～80％的配套率目標(biāo)；真正促成高壓變頻成套產(chǎn)品的規(guī)模化。
變頻節(jié)能常用手段

　　通過研究和分析，液力耦合、內(nèi)反饋調(diào)速逐步被變頻器所替代，為此現(xiàn)階段實(shí)施變速驅(qū)動的主要手段是變頻器。對于電機(jī)節(jié)能來說，常包括電機(jī)外部調(diào)速與電機(jī)調(diào)速。電機(jī)外部調(diào)速常用手段是電磁滑差調(diào)速，它是利用電機(jī)和驅(qū)動設(shè)備之間用電磁離合器控制調(diào)速，也是非常傳統(tǒng)的調(diào)速方式，適合于小功率調(diào)速，現(xiàn)已被變頻器替代。

　　電機(jī)高速的常用手段有繞線電機(jī)調(diào)速、內(nèi)反饋串級調(diào)速、變頻器調(diào)速三種，前兩種電機(jī)調(diào)速方法因自身的限制而逐漸被變頻器調(diào)速所取代。變頻器調(diào)速是改變供給電動機(jī)定子驅(qū)動電源的頻率（和電壓），從而實(shí)現(xiàn)連續(xù)無沖擊的實(shí)施調(diào)速，調(diào)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(lián)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(yùn)行，適合與礦井提升機(jī)、電力機(jī)車等應(yīng)用，正弦變頻器是電壓源型變頻器，采用低壓變頻器串聯(lián)的方式實(shí)現(xiàn)高壓，輸出側(cè)采用多級PWM技術(shù)，dv/dt小，諧波少，滿足普通異步電機(jī)的需要。可根據(jù)負(fù)載的需要設(shè)計變頻器的輸出電壓，是解決6KV、10KV電機(jī)調(diào)速的較好辦法。因此5000KW以下的設(shè)備優(yōu)先采用功率模塊串聯(lián)多電平變頻器。高于5000KW以上電動機(jī)變頻改造應(yīng)選用三電平技術(shù)的變頻器，近年來大容量串聯(lián)多電平變頻器也廣泛使用。
　　變頻改造的建議

　　變頻調(diào)速以其優(yōu)良的調(diào)速和節(jié)電性能為業(yè)界公認(rèn)，除節(jié)電方面帶來的效益外，還實(shí)現(xiàn)了電機(jī)的軟啟動、降低了設(shè)備運(yùn)行的噪音、解決了一些工藝系統(tǒng)運(yùn)行的隱患、減少設(shè)備改造的數(shù)量和企業(yè)成本等效益。

　　然而，實(shí)施變頻改造是一個系統(tǒng)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(tǒng)的認(rèn)識水平有關(guān)，也與改造后的管理有關(guān)，若不能系統(tǒng)地論證和有效地管理，項目不會達(dá)到預(yù)期效果。因此，變頻改造應(yīng)當(dāng)注意以下問題。

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

　　2、要三分技術(shù)七分管理，確保變頻長期安全地運(yùn)行。由于變頻裝置的運(yùn)行涉及電氣一次、繼電保護(hù)、機(jī)爐、熱控等專業(yè)和電廠設(shè)備、檢修、運(yùn)行等多個部門，因此應(yīng)重視相關(guān)人員培訓(xùn)和管理制度的建立，變頻裝置必須從系統(tǒng)設(shè)計、選型、交接驗收、運(yùn)行規(guī)程的修改、運(yùn)行操作、日常維護(hù)、隨機(jī)組檢修進(jìn)行的檢查和試驗等多方面進(jìn)行有效的管理。

　　3、實(shí)施變頻調(diào)速改造，電氣二次回路必須配合一次回路的接入方式進(jìn)行必要的改進(jìn)，變頻器改造后應(yīng)保留原有的6KV（10KV）開關(guān)的保護(hù)（如速斷、過電流等）；新增設(shè)的變頻器應(yīng)配置一套變壓器綜合保護(hù)裝置，專門對變頻器進(jìn)行保護(hù)，變頻器在工頻運(yùn)行時采用原有的保護(hù)對電機(jī)及其高壓電纜進(jìn)行保護(hù)；而在變頻方式運(yùn)行時電動機(jī)的保護(hù)由變頻器自身的電動機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn) 。

　　4、變頻器保護(hù)定值的設(shè)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(jī)保護(hù)為：當(dāng)電動機(jī)電流達(dá)到額定電流的1.2倍時延時120秒后將變頻器停止運(yùn)行；二是當(dāng)電流達(dá)到額定電流的1.5倍時延時44秒(3倍安全系數(shù))后將變頻器停止運(yùn)行；三是當(dāng)電流達(dá)到額定電流的2～3倍時無延時將變頻器停止運(yùn)行。這樣即能對電動機(jī)起保護(hù)作用，同時又不過保護(hù)，能夠確保機(jī)組運(yùn)行中的安全。

　　變頻器企業(yè)現(xiàn)狀

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

　　國外廠家基本能夠生產(chǎn)全范圍的高壓變頻器，但是在國內(nèi)制造廠的競爭下，小容量的變頻器市場已經(jīng)競爭優(yōu)勢不大，現(xiàn)在主要生產(chǎn)大容量的變頻器，最大能夠生產(chǎn)容量達(dá)到36000kVA，單價為1200～1000元/kW。主要生產(chǎn)廠家有：西門子、ABB、日立、東芝等。

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