西门子首开节能效益分享商业模式

西门子（中国）有限公司

西门子首开节能效益分享商业模式

西门子（中国）有限公司

1 应用背景介绍

当下，环境效益和经济效益，已经交汇成高耗能产业未来发展的合力。龙钢，西北三大钢铁集团之一，尽管据有“三秦钢魂”的历史与荣耀，却也不可避免地要应对市场和环境的瓶颈之困。作为唯一一家坚守在黄土地上的国有钢厂，龙钢收获的是赞誉与毁誉并重的双面评价：他们一方面给陕西省的经济发展、西部的开发建设提供了大量的钢铁建材；另一方面，也确实遭遇了尖锐的环境污染和治理改造的问责。

随着环保问题的日益突出，政府对环保治理要求的不断提高，再不变革就可能成为大浪中沉寂的沙子。新时代的巨大挑战，鞭策着龙钢不断超越自我，开展大规模的节能改造项目。

2 应用目标

历经20余年的长期合作，龙钢决定以时间作价，与西门子相约6年为期，共享烧结风机变频改造的节能收益。项目实施后，根据实际测定的节能指标，西门子可每年帮助龙钢节省近6000吨标准煤，实现节能环境效益和经济效益的双丰收。而整个项目成功的关键，是一场只有52小时的攻坚战。

采用变频器之前，风机的转速不能调节，一旦启动就全速运转，只能依靠挡板阻挡多余的风量，就像一条河道，水量太大的时候会泛滥，只好不断修筑和加固堤岸来防洪。有了变频器之后，送风量就可以按需调节了，挡板自动“下课”，就像河道上游建设了水库和大坝，水量可调可控，用多少给多少，最大限度地提升了资源利用率。

3 实施情况

龙钢的烧结面积超过400m2，面积越大，风机变频节能改造的技术难度越大。对龙钢来说，这种“大工程”不同其它节能改造的“小手术”，烧结风机的安全稳定、可靠运行直接影响到整个钢铁企业的生产运转。

西门子与龙钢虽然已经是老搭档，但此次节能改造却是双方迄今最大的合作项目。龙钢两台烧结风机的功率都达到8000kW，如何满足如此大功率的控制需求，是首先要解决的难题。

经过西门子的技术专家和工程师的技术探讨，一个大胆的想法诞生了，采取罗宾康变频器的双冗余方案，以两台4200 kW的变频器驱动一台风机，这样一来，在大幅提高节能效果的同时，还能大幅节约节能成本。

这是一次重大的技术创新，罗宾康变频器冗余堪称尖端应用。一般情况下，一台电机只搭载一个变频器；而冗余变频器，意味着让两台变频器协调做一件事。这不仅在国内同行业没有先例可循，而且，龙钢的烧结风机改造又是一次投产，没有试验时间，是绝不能有差池的项目。为了确保冗余变频器的安全可靠，工程技术人员在西门子（上海）电气传动设备有限公司进行了长达3个月的变频器空载模拟实验，最后集结成厚厚的可行性分析报告，力保万无一失。

龙钢烧结风机节能改造监控系统图

4 应用难点

2013年4月，西门子与陕西龙钢项目的最终合同签订，至9月底，所有的准备工作都已就绪，项目进入最后的攻坚。由于是节能改造项目，系统的带电调试和系统切换工作只能在龙钢可能的设备检修期进行，成为难题。

按照计划，龙钢公布的生产检修时间为72小时，可到了停电检修的前一天，情况再生变数，由于龙钢检修时间变更，留给西门子工程师们的系统切换时间缩短为60个小时。这一通知不仅打乱了西门子工程项目组预定的工作安排，而且，从时间长度来说，也明显低于常规的系统切换时间。

2013年10月9日早上8点，龙钢烧结风机正式停机，早已等待在烧结操作车间的西门子工程师们，迅速投入工作。转眼白昼变成深夜。在高压室完成穿线接线的同时，控制室也完成了新旧系统控制部分切换逻辑调试。其他，如冷却水源的接入、连轴器断开、变压器上电冲击、变频器升压也相继到位。至此，变频器调试前的准备全部完成。

在整个系统切换工程中，变频器的调试是核心工作。龙钢的两台烧结风机由两台同型号电机驱动，但1、2号电机的励磁特性却存在很大差别，西门子既定的方案两台变频器冗余空载调试在2号机很快完成，然而1号电机的冗余空载起动却一直不稳定。突发性的难题让原本紧张而顺利的系统切换过程疑云陡增，在尝试其他方案无果的情况下，西门子的工程师们当机立断，决定不再进行空载调试，直接带载风机进行调试。

52小时，风机顺利上电启动，烧结正式投料点火运行。西门子在给定的系统切换时间的基础上再缩短了8小时。

5 创新与优势

经济和环境双重压力重压之下的龙钢，对于节能改造的投入慎之又慎。又是一次跳出盒子的思考之后，西门子给出新的提议——果断拉入“第三方”参与商业合作。这个“第三方”不是其他厂商，正是时间。通过时间作价，把项目实际投产后实实在在的节能收益提前变现，西门子与龙钢共享节能收益。

这就是西门子“节能效益分享”的商业模式。其创新之处在于，烧结风机的变频器设备由西门子先行提供，龙钢不需要花一分钱。西门子与龙钢以六年为期，每年从烧结风机节省的电费当中，按比例进行节能收益分成，偿还西门子的设备成本。六年期满，不仅设备归龙钢所有，西门子也将退出分成，所有从风机节能中产生的后续收益全部归龙钢所有。

对于西门子，这都是一次崭新的尝试。利用合同能源管理（EMC）变生出的“节能效益分享”商业模式，是西门子在工业上的首次运用，也是国内企业节能改造案例中一声惊天的春雷。达成这份能效契约，实则把节能的压力从龙钢转向了西门子。西门子必须达到相当高的节能率才能确保六年收回设备成本，才能践行商业合同的承诺。

6 效果分析

从2013年4月到10月，短短6个月的时间，西门子完成了普通工期一年的项目。而根据测定的节能指标来看，每个月稳定在16.1%左右的节能率均超过了合同预期。以此计算，西门子将每年帮助龙钢节省15,800吨标准煤，兑换为710千瓦时，即一天3万，一年900万，六年5000万以上的节能收益。龙钢，在节能的环境效益和经济效益上，找到了最佳的平衡点。

表3 牵引变频器参数

表4 收线变频器参数

3.3 控制系统

主捻和牵引对速度稳定性要求高，因此需要做闭环速度矢量控制（FOCPG）；过捻在整个过程为恒速运行，对速度稳定性要求不高，所以使用VF控制；收线由于收卷的卷径变化，为了实现其与牵引的线速度同步，使用闭环转矩控制（TQCPG）；另外为了牵引与主捻较高的速度同步，牵引的频率给定方式为脉冲给定。

3.4 调试要点

关闭过电压失速防止功能（06-01=0）。由于主捻、牵引和收线都配有刹车电阻，为保证其更快的减速而不触发过电压失速防止功能，因此建议关闭此项功能。

4 效果分析

台达C2000和CH2000功能强大，调试简单，能满足双捻机较高的控制要求，有较高的行业竞争优势。另外，C2000和CH2000一脉相承，除过载能力不同外，其参数设定、扩展卡选型等都有一致性，给使用者带来方便。