前言

據(jù)統(tǒng)計，目前中國火力發(fā)電占總發(fā)電量的69%，火力發(fā)電量仍是國內(nèi)電力生產(chǎn)的支柱。但與此同時，在“雙碳”發(fā)展目標的指引下，我國對于火力發(fā)電廠的能耗要求也越來越嚴格。火力發(fā)電企業(yè)的節(jié)能改造壓力、面臨的挑戰(zhàn)增大，尤其是2008年之前建成的火電廠，其對于能耗較高的電動給水泵的改造需求日益凸顯。

在2024年正式竣工的鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司“#1-#4機組給水泵變頻節(jié)能改造項目”中，采用了美的集團工業(yè)技術事業(yè)群旗下北京合康新能科技股份有限公司提出的創(chuàng)新方案——高速電機直驅(qū)+水冷變頻調(diào)速，為給水泵等大功率調(diào)速設備的節(jié)能改造提供了全新的高效節(jié)能方案。方案投運后，其綜合評估效果得到了鄂爾多斯集團以及多個火電市企業(yè)的肯定與認可。

耗電量高 火力發(fā)電給水泵改造迫在眉睫

在廣袤的內(nèi)蒙古草原上，一座座現(xiàn)代化的變電站、一條條飛架南北的電網(wǎng)交織穿梭在鄂爾多斯大地，為人民的生產(chǎn)、生活提供著高質(zhì)量的電力保障。而這背后，不能不提“鄂爾多斯電力”這家因勢而建的現(xiàn)代化電力集團。鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司，是按照循環(huán)經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)模式，實現(xiàn)資源優(yōu)勢就地轉化而建設的大型火力發(fā)電企業(yè)。鄂爾多斯電力的總裝機容量達到了6×330MW+6×135MW+2×65MW+2×50MW，每年的發(fā)電小時基本在8000小時以上，在為集團內(nèi)部循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的冶金化工系統(tǒng)提供充足電力的同時，其運行水平和盈利能力也均處于國內(nèi)行業(yè)前茅，是當之無愧的佼佼者。

鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司“#1-#4機組給水泵變頻節(jié)能改造項目”中，由于要保證對下游循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈的充足供電，機組的負荷率非常高，給水泵電泵的全年耗電量約占到單元機組發(fā)電量的3.15%，是廠內(nèi)機組輔機中最大的一類耗電設備。

對于鄂爾多斯電力公司機組給水泵的耗能情況，鄂爾多斯集團電力事業(yè)部電力一公司項目負責人廖永松表達了項目改造的難點與迫切：“#1-#4機組投入運行的時間較早，采用的是液力耦合器調(diào)速的電動給水泵結構，在節(jié)能降耗的技術水平上與目前的先進方案有較大的差距，為了保證整體機組的供電煤耗能夠達到國家標準，急需針對電動給水泵進行節(jié)能改造，并且由于項目關乎集團節(jié)能降耗，因此作為重要項目被提上日程。”

在接觸合康新能技術團隊之初，鄂爾多斯電力公司的項目人員就已對這個團隊非常熟悉：在鄂爾多斯集團多個電廠中密集分布著一百多臺合康新能品牌的高壓變頻器。作為工業(yè)傳動解決方案專家和綠色能源引領者，合康新能在煤電、礦山、冶煉等傳統(tǒng)行業(yè)應用了大量的變頻節(jié)能方案。據(jù)統(tǒng)計，目前合康新能有超過22000臺高壓變頻器運行在全球30多個國家和地區(qū)，助力企業(yè)實現(xiàn)精細化工藝控制，提升設備穩(wěn)定性及運行效率，為這些行業(yè)的增效、智能轉型之路提供了關鍵助力。

技術+實踐 合康新能“首創(chuàng)”變頻節(jié)能方案

因此，憑借著在火電行業(yè)節(jié)能改造領域的豐富經(jīng)驗和技術實力，在與鄂爾多斯集團電力事業(yè)部工作人員深入溝通后，合康新能提出了業(yè)內(nèi)首創(chuàng)的——高速電機直驅(qū)+變頻調(diào)速解決方案。據(jù)合康新能業(yè)務人員介紹，該創(chuàng)新方案瞄準液耦調(diào)速電動給水泵的三大能耗關鍵環(huán)節(jié)，即液耦傳動、電機效率、給水泵組效率，提出了更有針對性的改造方案：

• 高速直驅(qū)變頻方案直接去掉了原來給水系統(tǒng)調(diào)速用的液力耦合器，徹底消除了液耦傳動產(chǎn)生的機械能量損耗；
• 將原電機替換為高速電動機，并與給水泵直連，再通過高壓變頻調(diào)速系統(tǒng)，來負責調(diào)節(jié)高速電動機的轉速，從而大幅提升了電機的整機效率以及整體泵組運行的總效率；
• 高速直驅(qū)變頻方案保證系統(tǒng)的節(jié)電效果更加顯著，超越客戶預期。

對于此次創(chuàng)新應用方案的提出，北京合康新能科技股份有限公司內(nèi)蒙古市場經(jīng)理陳敬表示，以往國內(nèi)很多電廠都是采用設備替換的方式來進行節(jié)能改造，例如電泵改為汽泵、增加行星齒輪裝置、液耦改造為增速齒輪箱等等，但合康新能此次提出‘高速電機直驅(qū)+變頻調(diào)速’電動給水泵節(jié)能方案，并不僅僅是一種簡單的設備替代，而是在整個系統(tǒng)架構上做了創(chuàng)新性開發(fā)，將設備型節(jié)能轉變?yōu)榉桨感凸?jié)能。

“這樣改造后，項目系統(tǒng)結構簡潔、高效節(jié)能，運營及維護經(jīng)濟，是現(xiàn)階段火力發(fā)電給水泵領域首次運用的一種節(jié)能改造方式，對于后續(xù)相關節(jié)能技術開發(fā)與實踐將產(chǎn)生積極的推動作用。”

對于此次創(chuàng)新嘗試，鄂爾多斯集團電力事業(yè)部項目負責人廖工表示了認可與支持。“這種高速直驅(qū)變頻方案目前在國內(nèi)還沒有應用先例，是一種全新的節(jié)能方案，”廖工說道，“我們在前期經(jīng)歷了一段很長的調(diào)研和論證，通過對變頻器、電機、液力耦合器、給水泵泵體等多個環(huán)節(jié)的節(jié)電率計算，我們認定，高速直驅(qū)變頻節(jié)能方案的平均節(jié)電率更突出，且投資回報率更高。”

(改造前）

（改造后）

基于鄂爾多斯電力、合康新能雙方相互信任，最終，在#1-#4機組給水泵變頻節(jié)能改造項目分為兩期進行，均采用高速電機直驅(qū)+變頻調(diào)速解決方案。而這不僅是鄂爾多斯集團電力事業(yè)部的一次勇敢嘗試，也是在“雙碳”目標下，雙方攜手為新時期全國火力發(fā)電企業(yè)節(jié)能降耗打了個樣。

從方案到落地，節(jié)能改造精益求精

鄂爾多斯電力#1-#4機組給水泵高速直驅(qū)變頻節(jié)能改造項目方案確定后，合康新能技術團隊開始牽頭，全面負責施工、組織、設計以及設備的制造、購買、集成等工作。

作為該項目合康新能方面的總項目負責人，陳敬深有體會。“在一期給水泵的改造過程中確實遇到了很多困難，我們采用的高速直驅(qū)變頻節(jié)能方案是業(yè)內(nèi)首創(chuàng)，目前國內(nèi)在這一領域的系統(tǒng)集成商還較少，沒有太多可以借鑒的成功經(jīng)驗，一切只能靠我們自己去摸索和解決。也正是靠著每一位現(xiàn)場工作人員都保持著積極的心態(tài)和高度的責任感，大家朝著一個共同的目標去努力，最后才能順利完成這個項目。”

實際上，在該項目中，給水泵、高速電機、變頻器等主設備的供應是一大難題，也花費了大量的時間，特別是項目采用的高速電機功率為5500kW、轉速高達6300rpm，這對于電機的轉速震動性能要求較高；此外，項目中的高壓變頻器主要用于升頻運動（最高至108Hz左右），結合現(xiàn)場實際工況，還需要采用閉式循環(huán)純水冷散熱方式，這些都需要合康新能進行定制化開發(fā)制造，無疑也拉長了交付周期。

另一方面，為了讓給水泵的揚程和流量設置盡可能地符合現(xiàn)場實際使用情況，令泵與電機、變頻器達到最佳的匹配狀態(tài)，在項目改造之前，合康技術團隊對電廠的負荷情況、給水泵的用水流量、揚程、水溫變化等現(xiàn)場重要數(shù)據(jù)進行了三次仔細的測量，再根據(jù)測得的這些數(shù)據(jù)，量身定制了一整套給水泵調(diào)速自動控制方案，進一步確保了給水泵變頻改造后的整體節(jié)電率能夠?qū)崿F(xiàn)更大幅度的提升。

得益于鄂爾多斯集團電力事業(yè)部與合康新能高層領導的大力支持和協(xié)調(diào)，雙方的技術工程人員的全面配合、齊心協(xié)力，甚至到了項目后期，合康新能項目團隊基本上處于全員駐廠、夜以繼日的工作狀態(tài)，終于在2024年底，#1-#4機組給水泵高速直驅(qū)變頻節(jié)能改造項目，第二期正式完工，成功投運。標志著整個改造項目畫上了圓滿的句點。

合康新能技術團隊的努力也得到了鄂爾多斯集團電力事業(yè)部的充分認可。

（改造后現(xiàn)場）

（設備現(xiàn)場運行圖）

“無論是從前期彼此之間的磨合、建設過程中大家共同往前推進這個項目，還是從后期項目完工后的評估效果來看，都讓我們真正感受到，合康新能是一支在技術設計、產(chǎn)品、工程施工方面都十分優(yōu)秀的團隊，具備的深厚的技術實力以及認真負責的工作態(tài)度，讓我們備受感動。”廖工說道。

節(jié)能成果顯著 攜手打造火力發(fā)電節(jié)能標桿

在鄂爾多斯電力一期水泵高速直驅(qū)變頻節(jié)能項目投入運營之后，經(jīng)過對廠電指標、節(jié)電率等多個數(shù)據(jù)進行比較分析，卓越的節(jié)能減排效果在鄂爾多斯集團內(nèi)部引起強烈反響：

• 改造前，給水泵的耗電量占整個機組發(fā)電量的3.15%左右，改造完成、兩臺泵投運之后，這個數(shù)據(jù)降到了2.3%左右；
• 廠用電率則從8.1%降到6.9%，實現(xiàn)了質(zhì)的飛躍；
• 在機組高負荷發(fā)電的條件下，項目的綜合節(jié)電率達到了25%~50%，節(jié)電率提升明顯；
• 年化收益非常可觀，預計3-4年可收回投資成本。

卓越的節(jié)能效果讓鄂爾多斯集團總公司高度肯定了此次節(jié)能改造，第二期項目投入使用后預計全年節(jié)電費用可達900多萬，助力鄂爾多斯集團煤電事業(yè)部用電損耗大幅下降，簡化人員用工，為設備穩(wěn)定高效運轉提供堅實保障，讓效益全方位馳騁。

美的工業(yè)技術旗下合康新能這次在鄂爾多斯電力集團的創(chuàng)新型應用，充分驗證了在火電廠給水泵改造中，高速電機直驅(qū)+高壓變頻方案的正確性和可行性，為火力發(fā)電行業(yè)樹立起了節(jié)能示范新標桿，為大功率設備變頻節(jié)能改造開創(chuàng)了國內(nèi)應用先河，對后續(xù)行業(yè)節(jié)能與可持續(xù)發(fā)展以及相關解決方案的探索與推出產(chǎn)生積極作用。