火电厂应用变频与永磁节能技术经济比较

仲伟龙

摘 要：该文针对当前常规火电厂应用前景广泛的永磁调速和变频调速两种节能技术进行研究，通过两种技术在工作原理、工程设计、制造、安装、运行、维护、寿命、工程造价、运行费用、节约电量及动态回收年限等方面详细比较，帮助用户合理选择最佳节能技术方案。永磁技术在减震降噪、运行环境、启动方式、对电网影响、使用寿命及安装调试运行检修等方面的性能优于变频调速，目前永磁技术初投资高，但比变频技术节能。永磁引进中国不久，运行情况有待验证，也是电厂节能技术的一种新选择。

关键词：永磁 变频 火电厂 节能 技术经济比较

中图分类号：TM92 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）11（a）-0080-02

随着我国雾霾天气增多，节能减排压力加大，对现役和在建电厂供电煤耗要求日益提高。减少厂用电耗是降低供电煤耗的主要途径之一。该文针对有广泛前景的变频和永磁调速进行技术经济研究。

1 变频技术特点

变频调速是通过改变电源频率达到调节功能。变频器的精确调节优势明显，随着现代电子元器件快速发展，控制技术日益成熟，变频器价格不断下降，已逐步在常规火电厂普及。但近年来高压变频也暴露出一些问题：如电子元器件寿命短，可靠性差；输入谐波影响电力系统运行；输出波形影响电机运行；设备占地大等。

2 永磁技术特点

永磁调速本质上是扭矩调节，通过调节气隙改变磁场力矩，间接改变转速实现调节。根据相似，定律扭矩与转速的平方成正比，永磁比变频调速有更大转差率，设备运行负荷越低，转差率越高，属于“滑差”调速。

永磁调速具有简单可靠、震动噪音小、无谐波、占地小、可在恶劣环境使用等优点，但也存在不足之处。

（1）适用范围有限，目前可适配电机功率为5～3 000 kW，可调转速范围为700～3 000 rmp。

（2）产品核心部件需进口。国产自主化质量待验证。

（3）滑差调速，低转速节能效率低。

（4）调速散热较大，600 kW以上需水或油冷却系统。

3 技术经济对比

3.1 技术比较分析

3.1.1 设计、制造及安装方面

变频进口效率98%，国产96%，永磁为96%～99%；变频对输出电压有限制，产品质量要求高，永磁无要求；变频输入电流谐波大，降低继电保护可靠性、影响计量控制精度和通讯工作，永磁不产生谐波；变频安装需精密轴校准，永磁轴系找中允许公差大。

3.1.2 运行、维护及寿命方面

变频属于低频启动，电机易发热影响寿命，永磁是调节气隙至最大，相当于空载启动；变频输入电压等级越高越复杂，永磁要求低；变频需过载保护，永磁自动实现；变频电机负载刚接，震动易传递，永磁不传递；变频需防雷防尘，永磁可用于高粉尘、高海拔、矿井、轮船等恶劣环境；永磁可频繁启停而变频不能；变频比永磁调节精度高、响应速度快；变频寿命10年，永磁达25～30年；变频查找故障难维护麻烦，永磁维护简单。

3.2 经济性分析

以某300 MW工程凝结水泵为例，在造价（设备费和安装调试费）和运行费用进行经济性比较，如表1。

变频器第11年和21年需重购，年利率按5%，变频初投资为181.2×1.1+35.2×1.1/1.0511+35.2×1.1/1.0521=235.86万元。

永磁无更换可用30年，其初投资为190.6×1.01=192.51万元。

从表3可以看出，永磁调速比变频调速节省电耗152 783

（kW·h/年），按照上网电价价格0.49元/kW·h（不含税）计算，每年增加发电收益7.49万元。

如采用2×100%凝泵配2台永磁装置方案，初投资较变频方案高出29.46万元，以动态投资回收期法，内部收益率按7%，投资回收年限为4.76年，即5年内可回收投资。

4 结语

（1）技术方面，永磁技术在减震降噪、运行环境、启动方式、对电网影响、使用寿命、及安装调试运行检修等方面的性能优于变频调速。

（2）经济性方面，永磁初投资稍高，但比变频技术节能。

（3）永磁引进中国不久，运行情况有待验证，但目前已在诸多改造工程及小型新建项目中应用。大型火力发电厂、供热机组等的高能耗设备，如6 kV等级的凝结水泵，热网循环水泵、一次风机等因无需精确控制转速，采用永磁调速可满足运行和节能要求，是电厂节能技术的一种新选择和新方向。

参考文献

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