技术与应用
合同能源管理在发电厂的应用
曾 玲
（广州市旺隆热电有限公司，广州 511340）
摘要 本文首先对合同能源管理在电厂中应用进行了可行性分析，然后介绍了合同能源管理在旺隆电厂的6kV高压电机节能改造中的实施情况及采用的控制策略。改造后设备运行情况良好，尤其是排风风机高压变频器的投入，使得我厂制粉电耗从往年的34kW·h/t降到26kW·h，厂用电率也有所下降，节能效果显著。最后提出合同能源管理在电网企业中具有良好的推广意义。
关键词：合同能源管理；发电厂；高压变频；节能
Application of Energy Management Contract in Power Plant
Zeng Ling
(Guangzhou Wanglong Thermoelectricity Co., Ltd, Guangzhou 511340)
Abstract Firstly,the feasibility of energy management contract in power plant are analyzed in this paper. Based on this, the implementation of contract energy management in Wanglong power plants is introduced，including the application of control strategies. After renovation, the equipment is running in good condition.Especially the renovation of powder exhaust fan, makes milling electric cost from 34kW·h/t to 26kW·h/t and lift the boiler operation economy. Power consumption rate is also reduced. Finally, it is proposed that contract energy management contract in the grid enterprises has good marketing sense.
Key words：energy management contract; high voltage inverter; power plant; energy saving
合同能源管理[1]，在国外简称ESCO（Energy 提供的设备[3]。 Service Company），在国内广泛地被称为合同能源基于以上合同能源管理的优势，2010年国务院管理（Energy Management Contract，EMC），是20办公厅转发了发展改革委等部门关于加快推行合同世纪70年代在西方发达国家开始发展起来一种基能源管理促进节能服务产业发展意见的通知（国办于市场运作的全新的节能新机制。合同能源管理不发〔2010〕25号）大力推广能源合同管理模式。 是推销产品或技术，而是推销一种减少能源成本的
1 旺隆电厂合同能源管理可行性分析
财务管理方法。其经营机制是一种节能投资服务管理；客户见到节能效益后，EMC公司才与客户一起1.1 项目概况 共同分享节能成果，取得双赢的效果。 本次项目针对#1、#2炉4台排粉风机以及#1、
合同能源管理是EMC公司通过与客户签订节#2炉2台增压风机的高压电机进行高压变频节能改能服务合同，为客户提供包括：能源审计、项目设造。经过实地调研：这些电机在实际的生产过程中计、项目融资、设备采购、工程施工、设备安装调通过挡板或导叶来调节所需的风量大小。变频改造试、人员培训、节能量确认和保证等一整套的节能后，通过改变原始的挡板控制，不论是从生产工艺服务[2]，并从客户进行节能改造后获得的节能效益控制还是用电损耗、减少设备维护量以及自动化程中收回投资和取得利润的一种商业运作模式。 度上都能带来极大的改善。
EMC公司服务的客户不需要承担节能实施的1.2 风机变频调速节能原理及节能计算分析简介 资金、技术及风险，并且可以更快的降低能源成本，1）风机变频调速节能原理 获得实施节能后带来的收益，并可以获取EMC公司从流体力学的原理得知[4]，使用感应电动机驱
120
2014年第5期
动的风机、水泵负载，轴功率P与流量Q，扬程H的关系为：P∝Q×H。
当电动机的转速由n1变化到n2时，Q、H、P与转速的关系如下：
Qn
2=Q1×2n （1）
1
2
HH⎛n⎞
2=1×⎜2n⎟ （2）
⎝1⎠3p⎛n2⎞
2=p1×⎜⎟ （3）
⎝n1⎠
可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80%的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%，即调节频率到40Hz即可，这时所需功率将仅为原来的51.2%。
如图1所示，从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。
图1 风机、水泵的运行曲线图
当所需风量、流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率p2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机、水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机、水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点[5]。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与(H2−HB)×(C−B)的面积成正比。
考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机泵类通过调速控制可节能20%～50%，有些风机负载节能比例达60%以上。
2）变频改造节能分析
改造前工频运行功率计算公式
P1=U×I×1.732×cosφ
技术与应用
式中，U为电机电压，kV；I为电机电流，A；P1为单一负荷下工频运行功率，kW；cosφ为单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。
C1=T×∑(P1×δ) 式中，T为全年平均运行时间，h；P1为单一负荷下
的运行功率，kW；δ为这种负荷下的全年运行时间比例；C1为改造前总耗电量，kW·h。
改造后变频运行预计功率计算公式为
利用公式：Q1PHηQ=1额1H计算出Q
1的比。
额P额1η额Q额式中，P1为工频运行功率，kW；P额为额定轴功率，kW；
H额η1
Hη为运行工况与额定工况下的效率、压力1额
比，小功率电机取1，大功率电机取0.9。
根据改造风量不变的原则，有Q1=Q2，其中Q2
为改造后的风量。所以Q1QP
Q=2。再根据2=
额Q额P额⎛3
3
⎜Q⎜2⎞Q⎟⎟/η，即P⎛Q⎜2⎞
2=P额×⎜Q⎟⎟/η计算出P2。其中P⎝⎝2
额⎠额⎠
是变频改造后预计运行功率，η为变频装置的效率。
C2=T×∑(P2×δ)
式中，C2为改造后总耗电量，kW·h。 1.3 各台风机变频改造节电分析
根据上述节能原理对#1、2炉排粉风机/增压风机进行节能计算，见表1。
表1 各风机的节能量
工频功率/变频功率/ 估算节能率/ 年节省电量/名称 kW
kW
%
万kW·h
#1A排粉风机59.26 #1B排粉风机59.48 #2A排粉风机74.51 #2B排粉风机74.01 #1炉增压风机
101.43 #2炉增压风机
70.30
综上所述，通过对旺隆电厂相关设备工况详细
调查及对现场的实际勘测、论证并综合理论计算，得出此项目相关设备在电机系统全部改造措施实施后，与改造前比较，测算每年可以节约用电量（生产性负载设备年的年运行小时按照7000h计算）共计约439万kW· h，按每度电0.498元/kW· h计算，年节约电费约218.62万元；按3.45×10−4t标煤/kW· h计算，年节约标煤约1514.55t。
2014年第5期 121
技术与应用
合同能源管理在发电厂的应用
曾 玲
（广州市旺隆热电有限公司，广州 511340）
摘要 本文首先对合同能源管理在电厂中应用进行了可行性分析，然后介绍了合同能源管理在旺隆电厂的6kV高压电机节能改造中的实施情况及采用的控制策略。改造后设备运行情况良好，尤其是排风风机高压变频器的投入，使得我厂制粉电耗从往年的34kW·h/t降到26kW·h，厂用电率也有所下降，节能效果显著。最后提出合同能源管理在电网企业中具有良好的推广意义。
关键词：合同能源管理；发电厂；高压变频；节能
Application of Energy Management Contract in Power Plant
Zeng Ling
(Guangzhou Wanglong Thermoelectricity Co., Ltd, Guangzhou 511340)
Abstract Firstly,the feasibility of energy management contract in power plant are analyzed in this paper. Based on this, the implementation of contract energy management in Wanglong power plants is introduced，including the application of control strategies. After renovation, the equipment is running in good condition.Especially the renovation of powder exhaust fan, makes milling electric cost from 34kW·h/t to 26kW·h/t and lift the boiler operation economy. Power consumption rate is also reduced. Finally, it is proposed that contract energy management contract in the grid enterprises has good marketing sense.
Key words：energy management contract; high voltage inverter; power plant; energy saving
合同能源管理[1]，在国外简称ESCO（Energy 提供的设备[3]。 Service Company），在国内广泛地被称为合同能源基于以上合同能源管理的优势，2010年国务院管理（Energy Management Contract，EMC），是20办公厅转发了发展改革委等部门关于加快推行合同世纪70年代在西方发达国家开始发展起来一种基能源管理促进节能服务产业发展意见的通知（国办于市场运作的全新的节能新机制。合同能源管理不发〔2010〕25号）大力推广能源合同管理模式。 是推销产品或技术，而是推销一种减少能源成本的
1 旺隆电厂合同能源管理可行性分析
财务管理方法。其经营机制是一种节能投资服务管理；客户见到节能效益后，EMC公司才与客户一起1.1 项目概况 共同分享节能成果，取得双赢的效果。 本次项目针对#1、#2炉4台排粉风机以及#1、
合同能源管理是EMC公司通过与客户签订节#2炉2台增压风机的高压电机进行高压变频节能改能服务合同，为客户提供包括：能源审计、项目设造。经过实地调研：这些电机在实际的生产过程中计、项目融资、设备采购、工程施工、设备安装调通过挡板或导叶来调节所需的风量大小。变频改造试、人员培训、节能量确认和保证等一整套的节能后，通过改变原始的挡板控制，不论是从生产工艺服务[2]，并从客户进行节能改造后获得的节能效益控制还是用电损耗、减少设备维护量以及自动化程中收回投资和取得利润的一种商业运作模式。 度上都能带来极大的改善。
EMC公司服务的客户不需要承担节能实施的1.2 风机变频调速节能原理及节能计算分析简介 资金、技术及风险，并且可以更快的降低能源成本，1）风机变频调速节能原理 获得实施节能后带来的收益，并可以获取EMC公司从流体力学的原理得知[4]，使用感应电动机驱
120
2014年第5期
动的风机、水泵负载，轴功率P与流量Q，扬程H的关系为：P∝Q×H。
当电动机的转速由n1变化到n2时，Q、H、P与转速的关系如下：
Qn
2=Q1×2n （1）
1
2
HH⎛n⎞
2=1×⎜2n⎟ （2）
⎝1⎠3p⎛n2⎞
2=p1×⎜⎟ （3）
⎝n1⎠
可见流量Q和电机的转速n是成正比关系的，而所需的轴功率P与转速的立方成正比关系。所以当需要80%的额定流量时，通过调节电机的转速至额定转速的80%，即调节频率到40Hz即可，这时所需功率将仅为原来的51.2%。
如图1所示，从风机、水泵的运行曲线图来分析采用变频调速后的节能效果。
图1 风机、水泵的运行曲线图
当所需风量、流量从Q1减小到Q2时，如果采用调节阀门的办法，管网阻力将会增加，管网特性曲线上移，系统的运行工况点从A点变到新的运行工况点B点运行，所需轴功率p2与面积H2×Q2成正比；如果采用调速控制方式，风机、水泵转速由n1下降到n2，其管网特性并不发生改变，但风机、水泵的特性曲线将下移，因此其运行工况点由A点移至C点[5]。此时所需轴功率P3与面积HB×Q2成正比。从理论上分析，所节约的轴功率Delt(P)与(H2−HB)×(C−B)的面积成正比。
考虑减速后效率下降和调速装置的附加损耗，通过实践的统计，风机泵类通过调速控制可节能20%～50%，有些风机负载节能比例达60%以上。
2）变频改造节能分析
改造前工频运行功率计算公式
P1=U×I×1.732×cosφ
技术与应用
式中，U为电机电压，kV；I为电机电流，A；P1为单一负荷下工频运行功率，kW；cosφ为单一负荷下运行功率因数，小于额定功率因数。
C1=T×∑(P1×δ) 式中，T为全年平均运行时间，h；P1为单一负荷下
的运行功率，kW；δ为这种负荷下的全年运行时间比例；C1为改造前总耗电量，kW·h。
改造后变频运行预计功率计算公式为
利用公式：Q1PHηQ=1额1H计算出Q
1的比。
额P额1η额Q额式中，P1为工频运行功率，kW；P额为额定轴功率，kW；
H额η1
Hη为运行工况与额定工况下的效率、压力1额
比，小功率电机取1，大功率电机取0.9。
根据改造风量不变的原则，有Q1=Q2，其中Q2
为改造后的风量。所以Q1QP
Q=2。再根据2=
额Q额P额⎛3
3
⎜Q⎜2⎞Q⎟⎟/η，即P⎛Q⎜2⎞
2=P额×⎜Q⎟⎟/η计算出P2。其中P⎝⎝2
额⎠额⎠
是变频改造后预计运行功率，η为变频装置的效率。
C2=T×∑(P2×δ)
式中，C2为改造后总耗电量，kW·h。 1.3 各台风机变频改造节电分析
根据上述节能原理对#1、2炉排粉风机/增压风机进行节能计算，见表1。
表1 各风机的节能量
工频功率/变频功率/ 估算节能率/ 年节省电量/名称 kW
kW
%
万kW·h
#1A排粉风机59.26 #1B排粉风机59.48 #2A排粉风机74.51 #2B排粉风机74.01 #1炉增压风机
101.43 #2炉增压风机
70.30
综上所述，通过对旺隆电厂相关设备工况详细
调查及对现场的实际勘测、论证并综合理论计算，得出此项目相关设备在电机系统全部改造措施实施后，与改造前比较，测算每年可以节约用电量（生产性负载设备年的年运行小时按照7000h计算）共计约439万kW· h，按每度电0.498元/kW· h计算，年节约电费约218.62万元；按3.45×10−4t标煤/kW· h计算，年节约标煤约1514.55t。
2014年第5期 121