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1、高压变频器相关背景资料一、项目背景 高压变频项目的节能意义 高压变频项目的环保意义 国内高压变频器的发展现状 国内高压变频市场容量分析 国内高压变频市场及用户特点1.1 高压变频项目的节能意义 我国目前电动机总装机容量已超过4亿kW，而高压电机约占一半，高压电机中近70%拖动的负载是风机、泵类、压缩机，其中一半适合调速，即有约7500万kW的高压电机处在浪费运行的状态。与之相对应的是，我国单位GNP能耗（吨标准煤/千美元）是发达国家的48倍，能源利用效率则不到发达国家的70%，而煤炭、石油等一次能源又日益紧缺，能源问题已成为目前中国最大的战略问题，节能也因此变得攸关重要。从目前高压变频器的一般
2、使用情况来看，平均节电可达30%，因而，无论是在新建项目中，还是在技改项目中，高压变频系统的投入和使用，是非常有效的节能手段，若在政府有关部门和相关行业的支持下，每年有计划的改造500-600万kW的低效风机、水泵，平均年投入70-80亿元人民币， 当年即可产生直接节电效益约为50-60亿元，占投资额的70%，而该类设备的使用期限至少为15年，长期经济效益十分明显。若坚持不懈地十余年的改造，不仅可以大大提高我国这一行业的技术水平和发展，而且每年为国家节约数百亿元人民币的用电损耗，有关专家估计:整体节能效果可为国家在今后十年内减少1520个30万kW燃煤发电机组的投资。1.2 高压变频项目的环保
3、意义 据统计，在中国约65%的用电量是通过电机来消耗的。而中国的电力供应是以火电为主的。火力发电机组燃煤后排放出来的二氧化碳则是产生大气污染，特别是全球温室效应的主要原因之一。世界环境组织要求各国签署京都议定书就是要解决这一问题。而我国也对联合国全球气候变化框架公约做出了庄严承诺。相信国际组织今后对各国CO2的排放量和标准会日益严格，那么鼓励各行业在高压电机上采用变频器以节能，从而从整体上减少火力发电厂的建设，减少CO2的排放，减少不可再生资源的浪费，就是各国政府乃至全人类共同追求的目标。因此，无论是生产制造，还是运行使用高压变频器，都是为了为我们的美好生活打造一个“绿色动力”。 1.3 国内
4、高压变频器的发展现状 变频技术的发展始终与电力电子元器件的发展密不可分，从大功率二极管到可控硅器件，再从IGBT到IGCT，每一次元器件的飞跃都会带动变频器技术的发展。八十年代早期，美国RCA公司和GE公司推出新的IGBT元器件之后，就在低压变频领域产生了一次变革。从日本三垦公司1988年第一台低压变频器进入中国后，上世纪九十年代初，中国企业才开始认识变频器的作用并尝试使用。当时的年销售量仅在3,000-4,000万元人民币，而且几乎全部是国外品牌。经过近十余年的推广和使用，低压变频器已得到广大企业用户的认可并显示出它卓越的节能效果。 大功率高压变频器由于其技术的复杂性和高昂的采购价格，从八十
5、年代开始，我国某些行业在必需的前提下，从国外进口了少量的该类装置(含采用GTO器件制造的)比如:冶金系统使用高压变频器的历史较长，78年宝山钢铁公司在设计时，就考虑采用了交-交方式的大功率高压变频器;河北迁西潘家口水库(为天津供水)88年从欧洲BBC公司(ABB合并前三公司之一)进口一套60,000kW的高压变频装置，采用一拖三方式，为三台水轮发电机组并网实现变频启动送电，据说同为60,000kW的变频器在三峡葛洲坝水库还有一台。但真正在全国各行业中的大功率风机、水泵上使用变频调速装置仍远没有普及，为了满足工艺工况和节能的迫切需要，许多企业采取了例如:液力藕合，串极调速等其它调速方式。同时，随
6、着通用变频器市场的不断扩大和发展，企业用户越来越需要一种性能优越，质量可靠，价格合理的高压变频调速装置。应对这种情况，不仅国外产品纷纷抢滩中国市场，而国内一些如湖北三环发展股份公司等也开始进行这类产品的开发和研制，经过近几年的努力，技术上逐渐缩短了与国外品牌间的距离，初步形成产业规模，已有少数几家产品进入国内市场。 1.4 国内高压变频器市场容量分析 目前，大功率高压变频器的使用范围基本上覆盖了我国各主要行业，如:电力、市政供水、冶金、石油、化工、采矿、煤炭、造纸、建材等。产品电压等级包括3kV、6kV和10kV以及油田专用潜油电泵使用的1,140V-2,400V产品。基本可拖动风机、水泵、压
7、缩机等各类负载。据统计:截至2003年底，全国高压变频器的累计市场销售额不到20亿元人民币。与潜在的巨大市场相比，仍处在启动和增长期，还需要政企，银企、制造厂各方面共同推动。 据国家电动机调速技术产业化途径与对策的研究的报告，我国发电总量的66%消耗在电动机上，截止到1999年底，我国具有各类风机约780万台，水泵4,000万台，空压机560万台，这些装置又占去了电机耗电的一半以上。据统计：低压电机(690V以下)的数量是高压的几十倍，但所消耗的电能仅为高压的八分之一左右。截止到2003年底，我国3kV以上高压电机的总容量已超过2亿kW，每年还以600万kW以上的速度在增长，我们不妨设想一下，
8、如果这其中约三分之一电机(35%)需要调速，今后十年，2亿kW35%=0.7亿kW，若按照我们目前平均1500元/kW的价格计算，未来10年的市场总额大致应在15000.7亿kW=1050亿，考虑价格等其他因素实际总额应在800-900亿之间。年平均数应在80-90亿元之间，当然这是在市场稳定之后的年平均市场容量，实际容量应该更大。1.5 国内高压变频市场及用户特点 中国的市场有着其极其的特殊性，高压变频器的使用环境、用户特点与国外差别很大，主要有以下几点: 1) 行业性很强。集中在冶金、电力、供水、石油、化工、煤炭等几个国有行业。其中:工业用电中石油、煤炭等能源行业耗电占22.34%;化工占
9、14.73%;冶金占14.18%;机械建材10.96%;供水10.53%等等。 2) 上述行业中大都为国有控股企业，定购产品涉及动力、计划、技术改造等部门，购买决策周期长。 3) 一次性投资购买设备金额较大，若能采用卖方信贷、租赁、节能效益还款等方式促销，会使用户更快接收。 4) 各类负载工况差异大，使用经验相对少。 5) 目前全国各行业只有少数高压电机使用变频或其它调速方式，市场空白点多。 6) 政府行为和市场的不确定性。高压变频器属于投资类设备，主要用于节能和改善生产工艺工况。用户是否购买此类设备与政府的政策关联度很大。如政府推广力度较大，市场启动会更快一些，反之则慢。另一方面受国际、国内
10、经济大环境的影响及国内用户(行业)整体经济效益好坏的影响，也会关系到市场的大小，快慢。因此，在未来市场发展过程中仍会存在着一些不确定的因素。二、基础知识 电机调速方式简析 变频调速节能原理 高压变频基本知识2.1电机调速方式简析电机转速n取决于旋转磁场速度，可表示为n（1s）f / p因此要改变电机速度，可以改变：1）电机极对数p2）电机转差率s3）电机电源频率fn（1s）f / pn（1s）f / p频率转差率极对数定子电压转子串级耦合电阻2.3 变频调速节能原理节能原理：流量 n 流量： Q n 压力： H n 2 功率： P n 3 压力 n2功率 n3从理论上讲，流量减少1/8，功率将
11、减低50%，因为1/8=（1/2）3变频器与阀门控制的比较变频控制阀门控制扬程扬程H2H2节约能量 kWH1H3吸收功率kWQ2吸收功率kWQ1Q2流量%流量%由上图可看出，使用变频器后，在满足系统的要求情况下，可以有大量的节能效果。2.4 高压变频器基本知识1）高压变频器的分类：a.根据高压组成方式分为：直接高压型和高低高型；b.根据有无中间直流环节分为：交交型和交直交型；c.根据中间直流滤波环节的不同分为：电压源型和电流源型。SH-HVF高压变频器属于电压源型直接高压交直交变频器2）高压变频器的三种典型结构a.电流源型变频器（Current Source InverterCSI）：美国AB
12、b.三电平（也称中心点箝位，Netural Point ClampedNPC）PWM电压源型变频器：德国Siemens（西门子）；德国ABBc.单元串联多电平PWM电压源型变频器：美国罗宾康，SH-HVF3）高压变频器三种典型结构性能对比单元串联多电平PWM型三电平高低高型电流源型输入整流电路结构36脉冲12脉冲18脉冲输入谐波电流失真2%7%4%输入电流谐波滤波器不需要需要需要输出功率因数0.950.950.8输出滤波器不需要需要需要对电机要求任何普通高压电机专用电机或加输出滤波器普通高压电机逆变功率器件IGBTIGBTSGCT输出电流谐波2%5%输出谐波较大对电网电压的敏感性可承受10%/
13、-30%电压变化敏感，最多承受10%/-15%电压变化对电网波动很敏感三、公司介绍湖北三环发展股份有限公司是由自然人、国家电网公司华中公司、湖北省电力公司、武汉大学科技园、三峡投资公司、武汉钢铁集团经营公司、东风汽车集团公司等单位共同发起成立的新型股份制企业，注册资本4000万元人民币。公司自成立以来，始终坚持以市场为导向，立足电力系统，发挥股东优势，通过聚合精英人才，始终致力于电力系统自动化、火电厂热工自动化等领域的发展，并取得了长足的进步。先后投资参与创办了海南南山电力股份有限公司，武汉钢电股份有限公司，并在华中各省电厂及电网的配套建设、技术改造、节能投资方面取得了优异的成绩，现正在全国全
14、面展开高压变频EMC（节能服务）项目。我们始终秉承“用科技降低成本，以服务提升价值”的客户理念，采用先进的高压变频技术，针对不同用户的要求对各类交流电机进行变频调速改造，为客户提供优良的工程服务和技术支持。公司实行董事会领导下的总经理负责制，下设经理工作部、证券财务部、自动化事业部、市场营销部、工程技术部、物资采购部6个部门，共有正式员工87人，其中工程技术人员61人，90%为本科以上（含本科）学历。占地37亩，现代化标准生产厂房2000平方米，制造工艺先进，检测手段完善。四、产品介绍 产品简介 结构简介4.1 产品简介：SH-HVF系列高压变频器是由湖北三环公司研制开发新一代高压变频器，采用
15、直接高高变换的方式，多电平串联倍压的技术方案，优化的PWM控制算法，实现优质的可变频变压（VVVF）的正弦电压和正弦电流的输出，以下是我们典型的1500KW高压变频器现场图片。4.2 结构简介：SH-HVF系列高压变频器柜由单元柜（含控制柜）、隔离移相变压器柜、工频旁路柜（含变频器进线柜、变频器出线柜）三部分组成，第一代产品典型的SH-HVF-Y6000/700/50各部分尺寸如下：4.2.1 单元柜：长3200mm深1200mm高2200mm4.2.2 隔离移相变压器柜：长2100mm深1200mm高2200mm4.2.3 工频旁路柜：长1000mm深1200mm高2200mm4.2.4 整
16、个柜体总尺寸：6300 mm深1200mm高2200mm4.2.5在运输过程中，单元柜、隔离变压器柜、工频旁路柜可拆开运输，单元柜在长为2400mm的地方二次拆装。在安装过程中，其高度还需增加100mm的底座六、相关法规 中华人民共和国节约能源法 节约用电管理办法（国家经贸委、国家计委） 能源节约与资源综合利用“十五”规划主要目标 技术改造国产设备投资抵免企业所得税暂行办法 国家经贸委关于 企业技术改造购买国产设备抵免企业所得税参考操作流程中华人民共和国节约能源法第七条 任何单位和个人都应当履行节能义务，有权检举浪费能源的行为。各级人民政府对在节能或者节能科学技术研究、推广中有显著成绩的单位和
17、个人给予奖励。第三十三条 国家制定优惠政策，对节能示范工程和节能推广项目给予支持。第三十九条 逐步实现电动机、风机、泵类设备和系统的经济运行，发展电机调速节电和电力电子节电技术，开发、生产、推广质优价廉的节能器材，提高节能利用效率。节约用电管理办法（国家经贸委、国家计委）第三条 本办法所称节约用电，是指加强用电管理，采取技术上可行、经济上合理的节电措施，减少电能的直接和间接损耗，提高能源效率和保护环境。第十七条 鼓励下列节约用电措施：(1)推广用电设备经济运行方式；(2)加快低效风机、水泵、电动机、变压器的更新改造，提高系统运行效率；(3)推广高频可控硅调压装置、节能型变压器；(4)推广交流电
18、动机调速节电技术。第二十二条 国家鼓励、支持先进节约用电技术的创新，公布先进节约用电技术的开发重点和方向，建立和完善节约用电技术服务体系，培育和规范节约用电技术市场。第二十三条 国家组织实施重大节约用电科研项目、节约用电示范工程，组织提出节约用电产品的节能论证和推广目录。国家制定优惠政策，支持节约用电示范工程和节约用电推广目录中的技术、产品并鼓励引进国外先进的节约用电技术和产品。第二十四条 地方财政安排的科学研究经费应当支持先进节约用电技术的研究和应用。第二十五条 国家经济贸易委员会、国家发展计划委员会和地方各级人民政府节约用电主管管理部门对在节电降耗中成成绩显著的集体和个人应当给予表彰和奖励
19、。第二十六条 企业应当制定奖惩办法，对在单位产品电力消耗管理中取得成绩集体和个人给予奖励，对单位产品电力消耗超过最高限额的集体和个人给予惩罚。能源节约与资源综合利用“十五”规划主要目标在能源节约与资源综合利用“十五”规划中提出的主要目标是：到2005年，每万元国内生产总值能耗降至2.2吨标准煤(1990年不变价)，累计节约和少用3.4能源亿吨标准煤，年均节能率为4.5%，节约和替代燃料油1600万吨、成品油500万吨。发展重点中指出：重点发展技术中的节电技术，重点发展高效电动机、高压大功率变频调速技术等。重大示范工程：电机调速示范工程，包括以元器件、电工技术变频装置制造、相关配套设备一体化开发
20、为主要内容的高压大功率变频调速示范工程；以结构简化型专用变频装置为主要内容的低压中小功率变频调速示范工程；以高效电动机及其拖动风机、水泵和调速器系统优化匹配的硬件与软件结合为主要内容的风机、消耗系统优化示范工程，促进电机系统效率提高1012百分点。节能技术服务体系市场化示范工程：在“九五”对节能技术服务市场化试点的基础上，选择若干节能技术服务中心通过改组、改制、推行合同能源管理服务新机制，提高节能技术服务水平，促进先进实用技术在中小企业的推广应用。在政策与措施中，提出探索建立市场经济条件下推动能源节约与资源综合利用的新机制。转变政府职能，必须探索建立适应市场经济要求的推动能源节约与资源综合利用
21、的新机制，包括以下几方面：(1)基于市场的节能信息传播机制，通过制作和发布节能安全，促进节能新技术、新工艺、新设备的推广应用，引导企业进行节能技术改造。(2)合同能源管理的技术服务机制，以克服节能新技术、新产品推广中的市场障碍。(3)综合资源和需求侧管理方法，以引导资源利用的合理规划和配置。(4)节能产品政府采购机制，以实现节能产品进入政府采购目录，加速节能新技术、新产品的推广应用。(5)政府机构自身节能，以减少政府在能源消费方面的巨大开支，率先示范以推动全社会的节能。(6)企业自愿协议，以引导企业与政府和协会之间采取自愿方式实现节能目标。财政部、国家税务总局财税字【1999】290号技术改造
22、国产设备投资抵免企业所得税暂行办法第二条 凡在我国境内投资于符合国家产业的技术改造项目的企业，其项目所需国产设备投资的40%可从企业技术改造项目设备购置当年比前一年新增的企业所得税中抵免。第六条 本办法所称的技术改造是指企业为了提高经济效益、提高产品质量、增加花色品种、促进产品升级换代、扩大出口、降低成本、节约能源等目的，采用先进的、适用的、新工艺、新设备、新材料等对现有设施、生产工艺条件进行的改造。企业技术改造购买国产设备抵免企业所得税操 作 流 程一、依据法律文件财政部、国家税务总局关于印发技术改造国产设备投资抵免企业所得税暂行办法的通知，文件号为（财税字1999290号）。二、适用范围本
23、文件事用于实行独立经济核算，向当地税务机关自行申报并且按自核自销征收征收方式纳税的所有性质企业。三、申报程序1、 递交申请报告凡申请抵免所得税的企业，应直接到当地市经委或国经委出具的符合国家产业政策的技术改造项目确认书后，并在规定的时间内，向当地的税务机关递交抵免所得税申请报告。2、 递交相关资料1）技术改造国产设备投资抵免企业所得税申请表2）有加盖“技术改造项目审查专用章”的符合国家产业政策的技术改造项目确认书3）国产设备订购清单4）按现行审批权限，由国家经贸委、市经委、区县级经委、各总公司或公司所在地的开发区管委会批复的技术改造项目有关文件。5）当地税务部门要求上报的其他资料四、抵免税1、
24、 经当地税务部门核准准许抵免企业所得税企业，应在购买设备年度次年的1月10日前，递交技术改造国产设备投资抵免企业所得税审核表2、 购置设备的增值税专用发票或普通发票3、 实际购买国产设备的有关资料，包括：国产设备的名称、产地、规格、型号、数量、单价等情况4、 税务机关批复的准予抵免企业所得税的核准文件复印件以上操作流程仅供参考。高压变频项目商务问题集注：1.高压变频器主要应用范围？答：就负载而言：主要是风机、泵类、压缩机的高压单机（3kV以上）；就行业分类有以下类：（1）电力：火电厂单机容量25MW100MW循环流化床热电联产机组，或125MW以上，可以是非循环流化床非热电联产机组；（2）石化
25、：集团化企业；（3）化肥：尿素企业，要求至少是年产4万吨合成氨7万吨尿素；（4）冶金：普钢年产100万吨以上；特钢年产30万吨以上；若是其他冶金企业，必须有炼炉；（5）供水及污水处理：日产10万吨以上自来水或日处理10万吨以上污水；（6）水泥：日产2500吨以上干法旋窑（即回转窑）生产线；（7）造纸、制药及其他大型工业企业或市政工程。2.高压变频器为什么能够节能？怎样实现的？答：高压变频器通过改变电机电源的供电频率以实现改变电机转速的目的，随着电机转速的改变，电机功耗会显著下降实现节能。3.变频器一般能够节能多少？答：30%70%；但节能并不一定节钱，所以有时虽然节能率低些，但节能效益并不低，
26、这也是为什么有时节能率没达到30%我们也做的原因。4.变频器能否完全满足生产需要而不用任何系统改动？答：正常使用时，由于变频器是从电源和电机中间串联进去的，所以它所需要改变的是找个地方放变频器，连接电缆能放到位就可以了，所以主要是部分土建和电缆敷设。至于控制部分，无论是人工还是自动，无论是远控还是就地，我们的变频器都可满足需要。因此，正常使用时，除部分土建工作和电缆连接外，变频器能完全满足生产需要而不用任何系统改动。若是故障状况下不用任何系统改动也能完全满足生产需要，就需要变频器有自动切换功能，这个我们也可以实现，但这会增加部分设备成本，需要用户从安全和经济多角度综合考虑。5 变频器如何控制？
27、控制方式有哪些？答：通过机器触摸屏和按钮就地人工控制（极少采用）；通过远程控制箱（选件）上的调节旋钮在值班地远程人工控制（无DCS系统的大多采用）；通过用户远程控制系统（如DCS）在控制室由值班人员人工控制；通过用户远程控制系统（如DCS）由参数反馈自动控制。6.变频器的运行是否稳定？使用寿命多长？答：变频器的运行稳定取决于四个要素：一是变压器、电力电子器件、控制器件、电缆等硬件的运行稳定，二是控制软件的运行稳定，三是负载本身的运行稳定，四是变频器使用环境是否清洁干净、散热良好。SH-HVF变频器的变压器为干式整流变，20年免维护；电力电子器件、控制器件全部采用进口器件；电缆采用国内优质生产商
28、产品；且全部进行了出厂前的分别测试和最后的整机测试。SH-HVF变频器的控制软件平台采用美国VxWorks系统，该系统为美国F16战斗机任务电脑所用操作平台，可靠性极高。电机在应用高压变频器后，其运行状况会得到改善，但负载（如：风机等）本身的故障不会因为应用高压变频器而改善，同时它会反过来影响变频器的正常运行。变频器使用环境的清洁干净、散热良好是使用高压变频器的首要条件。变频器的设计使用寿命为40，满载情况下15年，实际使用寿命在20年以上。6 三环变频器与进口变频器有哪些区别及特点？答：最大的不同商务上，价格低、服务好；技术上我们有冗余模块。关键是委婉地告诉用户，我们有罗宾康的渊源，我们做得最接近罗宾康，这才是最重要的。8.变频器如何维护及检修？答：清灰、紧固。要告诉用户，这很简单。9 变频器保修期多久？答：一般12个月；个别可以承诺36个月；EMC项目以投资期为准。
