节能评估电气部分的讨论

1、关于固定资产投资项目节能评估报告电气专业部分一些问题的讨论沈阳机电研究设计院 鄢光远2015年10月 为进一步做好固定资产投资项目节能评估工作，国家节能中心编制发布了固定资产投资项目节能评估报告编写指南（总纲2014年本）。以下简称“能评总纲”。“能评总纲”实际上已成为各咨询机构编写“固定资产投资项目节能评估报告”的规范性指导文件。笔者根据参与能评报告编写和评审的体会，仅就工业项目节能评估报告中有关电气专业的部分内容的编写进行讨论。1.关于电气建设方案节能评估工业项目节能评估报告中，有关电气建设方案节能评估内容建议放在“3.4 辅助生产和附属生产设施节能评估”一节，可单列一小节，主要包括供配电

2、设施方案节能评估、照明设施方案节能评估。1.1 供配电设施方案评估1.1.1评估步骤及要求首先，介绍节能评估前供配电设施方案（供配电电压等级、供配电系统及变配电所设置方案、主要供配电设备选型等）；其次，对原方案进行全面深入的分析、评估，从节能角度查找存在的问题；再次，提出改进建议及拟采取的节能措施，确定评估推荐方案；最后进行推荐方案评估（必要时进行相关能评基础数据、指标的计算）。1.1.2 主要供配电设备选型的评估主要供配电设备选型的评估，重点是对变压器的节能评估。变压器节能评估应包括两个方面。其一，对照三相配电变压器能效限定值及能效等级GB20052-2013或电力变压器能效限定值及能效等级

3、GB24790-2009，对所选变压器进行能效等级评估。具体评估方法参见评估指南2014年本附件2的示例。其二，参照电力变压器经济运行GB/T13462-2008，进行变压器容量（变压器负荷率）选择合理性评估。对双绕组变压器而言，通过计算变压器经济负载系数JZ，并根据1.332JZ0.75公式判断所选变压器是否处在最佳经济运行区间。对于新建项目，如变压器负荷率大于80%时，则应放大一级容量选择变压器。1.2 照明设施方案评估其评估步骤及要求与“1.1”节所述一样，只是方案内容不同。照明设施方案包括：照明方式与类别、照明光源、灯具及附属装置、照明节能、照明配电与控制方案等。1.3 用电负荷计算及

4、无功功率补偿1.3.1 用电负荷计算用电负荷计算是配电设计的第一步，是确定供电方案的主要依据。其计算结果（计算有功功率）也是耗电量计算的最重要基础数据。因此能评报告电气部分也必须在确定供配电设计方案和耗电量计算前进行详细的用电负荷计算。用电负荷计算有多种方法，能评阶段，一般用电设备通常采用需要系数法、一般照明通常采用单位面积指标法进行用电负荷计算；对于某些工业建筑（如标准厂房），具体用户不明确、用电设备无法确定时，可根据城市电力规划规范、行业特点采用单位面积指标法或单位产品耗电量法进行计算。1.3.1.1 用电负荷计算一般原则（1）用电负荷计算建议采用工业与民用建筑配电设计手册（第三版）示例表

5、格式。负荷计算要有利于配电方案的确定，首先按供电单元（变电所）、建筑物（或车间）为单位进行负荷计算，然后进行全厂用电负荷汇总。不宜将全厂（或车间）设备汇集在一起进行负荷计算,然后再去平均分配变压器容量和台数。（2）用电设备中存在不同电压等级时，应按不同电压等级分别进行计算。（3）季节性、又不同时运行负荷，只计算功率大的。备用设备及消防设备不参与计算。1.3.1.2 关于需要系数的选取在采用需要系数法确定计算负荷时，有功功率计算负荷表达式为：Pjs=KxPe （1.3-1）需要系数的选取应有依据。尽量从各行业的供配电设计手册（或电力设计资料）中选取（即便同样的设备，在不同行业，由于运行工况的差异

6、，需要系数的取值也可能不同）。一般工业项目和民用建筑可参照工业与民用配电设计手册（第三版）选取。在选取需要系数时，还应结合建设项目设备的特点和具体情况。如在工业与民用配电设计手册（第三版）表1-1中所列机加设备所指是单独传动的普通机床（且数量较多时）的需要系数。现在很多企业的冷加工都采用数控机床、加工中心、柔性生产线等，由于这类设备效率高，多为连续性工作，所以需要系数应高于表中所列数据。对于一般配电设计手册中无法查对的用电设备，则要认真分析设备的运行工况，结合需要系数的含义选取。需要系数表达式：Kx=KsKt/12 （1.3-2）Ks负荷率，Ks=P/PeP 用电设备实际负荷Pe 用电设备额定

7、容量Kt设备组同时系数（单台设备时Kt=1）1用电设备实际负荷时效率2向用电设备供电的线路效率1.3.1.3 设备功率的确定进行负荷计算时，需将用电设备按其性质分为不同的用电设备组，然后确定设备功率。用电设备的额定功率或额定容量是指设备铭牌上的数据。对于不同负载持续率下的额定功率或额定容量，应换算为统一负载持续率下的有功功率，即设备功率Pe。（1） 单台用电设备的设备功率 连续工作制电动机的设备功率等于额定功率。 短期或周期性工作制的电动机（如起重机用电动机等）的设备功率是指将额定功率换算为统一负载持续率下的有功功率。当采用需要系数法计算负荷时，应统一换算到负载持续率r为25%时的有功功率。

8、Pr 电动机额定功率 （kW）r 电动机额定负载持续率 （设备铭牌上可查到） 电焊机的设备功率是将额定容量换算到负载持续率r为100%时的有功功率。 COSSr 电焊机额定容量 （kVA）COS电焊机额定功率因素r电焊机额定负载持续率 （设备铭牌上可查到） 电炉变压器的设备功率是指额定功率因数时的有功功率 Pe = Sr COSr （kW） Sr电炉变压器额定容量 （kVA）COSr电炉变压器额定功率因素 整流变压器的设备功率是指额定直流功率1.3.2 无功功率补偿一般工业企业通常采用并联电力电容器作为人工无功功率补偿。为了尽量减少线损和电压损失，宜就地平衡补偿。补偿原则：低压部分的无功功率由

9、低压电容器补偿；高压部分无功功率由高压电容器补偿；对于容量较大，负荷平稳且经常使用的用电设备的无功功率，宜单独就地补偿；补偿基本无功功率的电容器组宜在配变电所内集中补偿。无功功率补偿计算，应以相应配变电所为单元进行计算。根据供配电系统设计规范GB50052-2009、国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则，100kVA及以上高压供电的电力用户，在用户高峰时变压器高压侧功率因素不宜低于0.95；其它电力用户，功率因素不宜低于0.9。为了防止低压部分过补偿产生的不良效果，因此高压部分应由高压电容器补偿。有的能评报告不分供电单元、不分高低压用电设备，集中进行负荷计算和无功补偿计算，统一平均进行变压

10、器配置，是不对的。2.能源利用状况核算2.1 应澄清的问题“能评总纲”第五章共有三节。其中第一节，“能评前能源利用状况”。是指就当前项目建设方案，进行项目年综合能源消费量、年综合能源消耗量和主要能效指标的复核计算；第二节，“能评后能源利用状况”。是指依据能评阶段提出的节能措施后的项目用能情况，测算项目年综合能源消费量、年综合能源消耗量。当能评阶段没有采取有效的节能措施，能评前后的年综合能源消费量、年综合能源消耗量是一样的。将可研报告中能耗作为能评前的能源消耗是不对的。2.2 能源利用状况核算能源利用状况核算及能效水平评估是能评报告十分重要的内容。其基本要求是：计算方法、计算过程应清晰、准确，计

11、算中所引用的基础数据应有明确来源或核算过程，基础数据、基本参数的选择、核算过程应清晰（基础数据应有详细的基本参数支撑和明确的计算过程）。能评阶段，企业年电能消耗量计算通常采用年平均负荷来确定。使用公式 WY=aavPCTN （kWh） （2.2-1） aav-年平均有功负荷系数； PC计算有功功率（kW），通过负荷计算得出； TN年实际工作小时数。单位产品耗电量法，是根据企业年产量（m）和单位产品耗电量（w）来确定。使用公式 WY=mw （kWh） （2.2-2） m-单位产品耗电量，kWh /单位产品，由工艺设计提供或参考现有积累资料； w-产品年产量（单位与m中单位产品一致）。此法多用于项

12、目前期文件报告，如项目建议书、申请报告、可研等。能评阶段不建议采用。2.2.1 年平均有功负荷系数（aav）的确定 （1）一般工业项目年平均有功负荷系数的确定年平均有功负荷系数（aav）是指年平均用电负荷与最大用电负荷的比值。表达式为：aav =Pav/Pmax （2.2-3）aav与电力负荷运行状况密切相关，不同用户（行业）、不同车间、不同设备，其运行状况各不相同，因此不同用户（企业）、不同车间、不同设备的aav也可能各不相同。能评时应在了解、分析企业、生产车间、设备等的实际运行工况，设备能力（计算负荷率）的基础上取值。aav取值应采用同类型企业、车间、设备的多年累积的统计数据，当缺乏此数据

13、时，作为估算一般可取0.7-0.75。能评阶段计算电能消耗量时建议以设备（或设备组）为单元分别选取aav值。而不是以生产单元或多种设备一起作为单元选取aav值。（2）特殊项目（或特殊工艺设备）年平均有功负荷系数的确定对于特殊项目（或特殊工艺设备）应在认真研究相关行业设计标准（或节能设计标准）、仔细分析工艺特点的基础上确定平均有功负荷系数。由于设备利用率高，相应的年平均有功负荷系数也相应较高。这类行业多为高耗能行业，一般都有行业相关标准规范。例一：建筑卫生陶瓷工厂建筑卫生陶瓷类工厂应遵循建筑卫生陶瓷工厂设计标准（GB50560-2010）规定。该标准对主要工艺设备利用率有明确规定，现摘录如下：表

14、8.1.5 主要工艺设备设计年利用率表工艺设备名称设计年利用率（%）陶瓷砖釉烧辊道窑90陶瓷砖素烧辊道窑90卫生陶瓷烧成隧道窑90卫生陶瓷烧成梭式窑90卫生陶瓷烧成辊道窑90压砖机90喷雾干燥器90卫生陶瓷坯体干燥器90球磨机90破碎机20例二：钢铁企业钢铁企业应应遵循钢铁企业节能设计规范（GB50632-2010）有关规定，如“4.7.2.4 轧机年工作时间应不低于6500小时，多品种轧机不低于6000小时。轧机负荷率不低于80%”，其他轧机、主机也有相应规定。对暂无行业设计标准（或节能设计标准）的特殊项目，在仔细分析工艺特点的基础上，利用负荷曲线图方式求出负荷系数。2.2.2 年实际工作小

15、时数（TN）年实际工作小时数（TN）是指设备年实际运行时间（是设备设计年时基数，不是设备年公称时间）。它与企业全年工作日、工作班制有关。因其行业和工艺不同特点，年实际工作小时数各有不同。有的行业有相关设计标准，如机械工厂年时基数设计标准，规定了各类工作环境、工作性质工艺设备的公称年时基数和设计年时基数。因此要尽可能查找相关标准或设计手册。辅助生产系统设备年实际工作时间应与所服务的工艺设备设计年时基数相同；生产车间与辅助生产场地的照明设备年实际工作时间应与工艺设备的公称年时基数相同。确实无相关标准或设计手册依据时，可参考以下数据：全年工作日为251天时，一班制可取1860h、二班制可取3720h

16、、三班制可取5580h。有的企业或有的工种工作日不是251天，可按比例适当调整。对于化工、制药等流程性生产过程，虽然生产线是连续运行的。但线上设备运行工况大不相同，有的连续性运行，有的间断性运行。因此生产线上的设备运行时间各不相同，应根据生产工艺确定。个别单台大型设备工作时间数可根据实际情况确定。2.2.3 关于需要系数（Kx）与负荷系数（aav）需要系数（Kx）与负荷系数（aav）是能评阶段进行用电设备用电负荷计算和用电量计算的两个重要的基础数据。正确理解了它们的含义、区别，合理取值，是确保用电负荷计算和用电量计算符合实际的前提。3.节电量的计算 “能评总纲”要求在能评阶段应针对项目在节能方

17、面存在的问题、可以继续提高的环节等，提出节能措施、建设方案调整意见、设备选型建议等。并逐条分析计算能评阶段节能措施的节能效果等。下面讨论几种常见节电措施节电效果的计算方法。各种节电措施，理论上都有一些节电量的计算方法。但这些计算方法理论性强，往往计算过程复杂，加之能评阶段了解信息有限，难于准确计算节电效果。下面提出并讨论几种常见节电措施的节电效果的估算方法，供参考。3.1 变频调速节电量估算据统计，用电量中约有60%是通过电动机来消耗的。由于考虑起动、过载、系统安全等原因，高效的电动机也经常在低效状态下运行，采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，可使电动机重新回到高效的运行状态，这样可节省大

18、量的电能。因此，在固定资产投资项目节能评估中常常作为一种有效节能措施被提及。有的资料还提到平均可节电20%-50%等等。不可否认，采用变频器对交流异步电动机进行调速控制，确是一种有效的节电措施。但由于用电设备中电动机的负载千差万别（就其机械特性而言，将负载分为平方转矩、恒转矩和恒功率几种）、运行工况也十分复杂；所采用的变频装置是一种能改变频率的电能转换装置，能量转换过程中必然伴随着损耗。有资料介绍，低压变频装置效率=95%96%左右，高压变频装置=96%97%左右，加上设备运行工况因素。所以，并不是所有用交流异步电动机拖动的设备都值得采用变频调速控制，或者说采用变频调速控制就一定节电。如风机、

19、泵类负载变频调速节电传动系统及其应用技术条件GB/T21056-2007标准就规定了变频调速节电传动系统的应用条件：（1） 风机、泵类的运行工况点偏离高效区。（2） 压力、流量变化幅度大，运行时间长的系统。并对变化幅度、变化工况时间率、年总运行时间作了规定。（3） 流量在额定流量90%以上变化时，风机、泵类负载不宜用变频装置。（4） 风机、泵类负载变频调速节电传动系统运行状态，应符合GB/T13466交流电气传动风机（泵类、空气压缩机）系统经济运行通则并提出了风机、泵类负载变频调速节电传动系统年节电率宜15%的技术要求。因此，在确定是否采用变频调速节电措施之前，一定要认真了解该电动机的负载种类

20、、运行工况，对采取这一措施的合理性、可行性进行分析。很多资料在介绍风机、水泵变频调速控制节电技术应用时，都提到风机、泵类负载特性属平方转矩型负载。其几项性能参数的变化遵循比例定律：即流量与转速的一次方成比例；压头（扬程）与转速的二次方成比例；轴功率与转速的三次方成比例。照此定律，如果风机（水泵）转速是额定转速50%时，其功耗仅为额定功率的12.5%，节电率高达87.5%。而事实上并非如此。在实际应用中，由于风机、水泵受到系统参数和运行工况的限制，并不能完全简单地套用比例定律来计算调速范围和估算节电效果。实际上，当采用挡板、阀门控制流量时，其所消耗电功率也随流量的降低而降低。上述说法忽略了这一重

21、要因素。总之，一些资料夸大了变频调速的节电效果。下面将分别讨论风机、水泵应用变频调速技术的节电效果。3.1.1风机变频调速节电估算3.1.1.1需考虑的几个问题 首先要了解、分析风机实际运行工况，初步探讨采用变频调速可行性和意义。要注意风机在工频状态运行功率，应为采用风门调节风量时实际消耗的电功率。不同风量下，消耗的电功率也不同，而不是电动机的额定功率。工频运行时实际功率与变频运行功率之差才是变频运行所节省的功率。 要分别计算风机不同运行工况下的节电量，然后计算出综合节电量。当难于确定风机的具体运行工况时，可以中心调节频率为准，进行节电量计算。即首先根据生产工艺要求的系统最低风压、流量确定所需

22、风机最低转速，中心调节频率则为风机最低转速时的频率和额定频率（50Hz）的中心值。有时由于选配风机、和风机配电机时，设计裕量较大。即便满负荷时，风机入口风门开度也不是最大，所以系统在满负荷（风量）下运行，电动机也处在低于额定功率下运行。要扣除变频装置的损耗。3.1.1.2节电估算由于大多数风机为离心式风机，所以下面重点讨论它。有关风机变频调速节电计算方法有许多介绍，多为理论性的，往往夸大了变频调速节电效果。实际上要准确计算出变频调速节电效果十分困难。能评阶段，笔者推荐三种简单估算方法。（1）方法一如属于技术改造类项目，现有风机运行参数可通过现场实测获得。笔者推荐国家电力公司热工研究院自动化所徐

23、莆荣在风机变频调速节能讲座中提出的风量查表和有限利用比例定律计算变频与工频运行所消耗电功率差，从而计算出节电率，再扣除变频装置损耗的方法来估算风机变频调速节电效果。为方便使用，本文将摘录离心风机部分图表，以供查用。（注：图表摘自变频器世界2011年3月本。虽然这些数据是通过某风机实验、实测，但作为能评阶段粗略估算变频调速节电效果，还是具有实用意义的。）表3.1-1 离心式风机风门开度与风量、风压和节电率的关系风门开度（0）风门开度（%）风量（%）风压（%）节电率（%）1011.125.010.0901516.735.015.0802022.245.022.0702527.755.032.060

24、3033.361.742.0503538.968.350.0404044.476.760.030455081.768.0205055.683.375.0165561.185.580.0136066.788.384.0106572.290.887.377077.893.190.457583.395.193.338088.996.795.828594.498.898090100100100-4表3.1-2 离心式风机系统在不同风量（风门开度）和不同控制方式时的轴功率风门开度（%）风量（%Qe）入口控制（%Pe）出口控制（%Pe）10235260153354672042567425515881305

25、860853565638940716591457768935082719455837395608575966587789770898097.57591839880938698.58595909990979599.595999899.8100100100100图3.1-1 离心式风机在不同调节方式时的轴功率与风机效率例：某电站锅炉为75t/h循环流化床锅炉，其送风机（一次风机）为离心式风机，设计裕度较大，在满负荷时入口风门开度仅为70%（出口风门全开），每天运行时间为8h；80%负荷时风门开度为55%，每天运行时间为10h；60%负荷时风门开度45%（低于44%开度时风压报警），每天运行6h。试

26、计算变频调速节能改造后的节能效果。查风机参数：额定风压： 22000Pa、运行风压10000 Pa，10000Pa报警；额定风量： 66000m3/h，满负荷运行风量55000 m3/h；电动机参数： 额定功率560kW，额定电压6000V；额定电流： 65.4A,满负荷运行电流42A；额定转数： 1486r/min；功率因数： 0.85；额定效率： 95%解：首先确定调速范围，风机采用变频调速时，风门全开，全速运行时输出额定风压22000Pa，根据比例定律，为保证最低风压（生产工艺要求的最小风压）10000 Pa时的最低转速为额定转速的67.49%，为了留有风压裕量，最低转速取额定转速的70

27、%，变频装置的最低输出频率为35HZ。a、题意，在满负荷时入口风门开度为70%，由表3.1-1查得风量约为90%，变频调节时可在90%转速下（45 HZ）运行，此时的风压为17820 Pa（22000×0.92），满足最低风压要求。由表3.1-2可查得此时电动机功率约为全风量功率的80%。由题意，风机在满负荷时的运行电流为42A，此时电动机功率为：Pd=1.732×6000×42×0.85=371 kW当风机在90%转速运行时，其消耗的电功率为：Pb=371 kW /0.8×0.93/0.96=352 kW （0.96变频器效率，以下同）节省电

28、功率：P= Pd- Pb=371 kW -352 kW =19 kW节电率：P/ Pd=19/371=5.12%b、80%负荷时风门开度为55%，由表3.1-1查得风量约为83%，变频调节时可在83%转速下（41.5 HZ）运行，此时的风压为15155 Pa（22000×0.832），满足最低风压要求。由表3.1-2可查得此时电动机功率为全风量功率的73%。风机在80%负荷时的运行电流为40A，此时电动机功率为：Pd=1.732×6000×40×0.85=353 kW当风机在83%转速运行时，其消耗的电功率为：Pb=353 kW /0.73×0

29、.833/0.96=288 kW节省电功率：P= Pd- Pb=353 kW -288 kW =65 kW节电率：P/ Pd=65/353=18.4%c、60%负荷时风门开度为45%，由表3.1-1查得风量约为77%，变频调节时可在77%转速下（ 38.5 HZ）运行，此时的风压为13044 Pa（22000×0.772），满足最低风压要求。由表3.1-2可查得此时电动机功率为全风量功率的68%。风机在60%负荷时的运行电流为38A，此时电动机功率为：Pd=1.732×6000×38×0.85=335.6 kW当风机在77%转速运行时，其消耗的电功率为：

30、Pb=335.6 kW /0.68×0.773/0.96=234.7 kW节省电功率：P= Pd- Pb=335.6 kW -234.7 kW =100.9 kW节电率：P/ Pd=100.9/234.7=30.06%d、综合节电率与节电量综合节电率：（5.12%×8+18.4%×10+30.06%×6）÷24=16.89%日节电量：19 kW×8h+65 kW×10h+100.9 kW×6h=1407.4kWh（2）方法二当不知现有风机运行工况数据时，将无法采用方法一来进行节能效果估算。建议一，查表法：可根据风机

31、运行工况，直接查阅表3.1-1不同风量下节电率，根据不同运行工况下的节电率，求出综合节电率，再根据已计算出的未采用变频调速时（工频运行）的用电量，进行节电效果估算；建议二，查图法：直接查阅图3.1-1中不同风量下风门控制和变频调速控制所需轴功率，算出二者功率差，再计算出不同运行工况下节电率和综合节电率。再根据运行工况进行节电效果估算。还以上述风机及运行工况为例，估算变频调速节电效果。a、查表法查表3.1-1，90%负荷时节电率约为8%；80%负荷时节电率约为23.4%；60%负荷时节电率约为52.54%。综合节电率=（8%×8+23.4%×10+52.5%×6）&

32、#247;24=25.5%日节电量=工频运行时日用电量×综合节电率=工频运行时日用电量×25.5%×0.95=工频运行时日用电量×24.2%0.95变频装置效率b、查图法查图3.1-1，90%负荷时，工频运行所需功率81%，采用变频调速控制所需功率75%，节省电功率6%；80%负荷时采用变频调速控制比工频运行时约节省电功率16%；60%负荷时采用变频调速控制比工频运行时约节省电功率30%。设满负荷工频运行时所需功率为100%。则综合节电率=（6%×8+16%×10+30%×6）÷24=16.17%日节电量=工频运行

33、时日用电量×综合节电率=工频运行时日用电量×16.17%注：由于图中变频调速运行实际所需功率数据曲线已单独绘制，而非理论曲线数据，因此不必再考虑变频装置效率问题。 （3）方法三公式计算法 静扬程为零（P0=0）水泵变频调速节电估算方法也适用于一般风机变频调速运行节电估算。具体方法在“3.1.2.2 水泵变频调速节电估算”介绍。² 对上述方法的评论方法一，是通过实测数据的计算方法，因此估算结果较符合实际。方法二，所利用的图表均有一定实验基础，可作为能评阶段粗略估算风机变频调速控制节电效果的估算方法。从结果看，方法二中方法b较方法a更接近方法一。方法三，可通过公式直接

34、计算。适用于风量调节范围0.51 QN。3.1.2水泵变频调速节电估算3.1.2.1 水泵变频调速节电分析水泵变频调速节电效果计算较为复杂。除了处在一个水平面远距离输水泵外，与风机不同的是，大多数水泵输水系统的入出水口有高差或系统有最低扬程要求等，因而都存在一个静扬程。使得水泵的运行不遵循相似定律。此时水泵电机的输入功率包含消耗于静扬程（自然压头）部分和消耗于管路阻力两部分。其中管路阻力部分功耗与流量3次方成正比，而静扬程（自然压头）部分功耗只与流量1次方成正比。此时水泵电机的输入功率（总功率消耗）NP可用下式表示：NP=KQ3+P0Q （3.1.2-1)P0静扬程（自然压头），通常系一常数。

35、K管路特性系数由式可见，当P0=0时，符合相似定律。水泵变频调速运行时，流量与转速成正比，功率与转速3次方成正比；当P00时，不完全符合相似定律。变速前后，流量与转速不成正比，且流量比恒大于转速比。水泵变频调速节电效果降低。管路性能曲线的静扬程越高，水泵性能曲线和管路性能曲线的夹角就越小，则变速调节流量时，改变相同流量时的转速变化就越小，其轴功率的减小值也越小，其节电效果就越低。因此，当P00时，不能简单地套用比例定律来计算调速范围和估算节能效果。而应将实际工况转化为相似工况后，才能用比例定律进行计算。3.1.2.2 水泵变频调速节电估算（1）静扬程为零（P0=0）水泵变频调速节电估算现实水泵

36、运用中很难定义那些水泵系统属于静扬程为零。笔者认为空调冷却水系统、热水供应系统、其它流体（或水）闭式循环系统等，泵的能量增值全部（或主要）用于克服管道阻力，可认为静扬程为零。静扬程为零水泵变频调速节电估算公式：PL=0.45+0.55(Q/QN)2Pe （kW） （3.1.2.2-1)Ki=P/PL=PL-Pe(Q/QN)3/PL （3.1.2.2-2）式中：PL 采用阀门调节流量对应电机功率 （kW）Pe额定流量时电机功率 （kW）（注：通常在选配电动机时，都考虑了水泵轴功率1.1倍左右的富裕系数。因此此时额定流量时电机实际功率并非是铭牌额定功率，而是铭牌额定功率÷1.1=0.91

37、铭牌额定功率。）QN 额定流量Q 实际流量P采用阀门调节流量与变频调速调节流量电机功率之差Ki节电率（流量的调节范围0.51 QN）估算步骤：使用式3.1.2.2-1计算采用阀门调节流量时对应电机功率；根据水泵运行工况，使用式3.1.2.2-2计算不同流量时节电率（先计算变频调速调节流量时对应电机功率、再计算采用阀门调节流量与变频调速调节流量电机功率之差、然后在节流消耗功率基础上计算节电率。），扣除变频装置损耗，计算综合节电率；根据节流调节时耗电量计算结果，计算采用变频调速调节流量时的节电量。例：某水泵80%额定流量下运行时间2400h，60%额定流量下运行时间1600h，求变频调速控制节电效

38、果计算采用阀门调节流量时对应电机输入功率80%流量时：PL=0.45+0.55(Q/QN)2Pe=0.45+0.55(0.8)2×0.91Pe=0.729 Pe60%流量时：PL=0.45+0.55(Q/QN)2Pe=0.45+0.55(0.6)2×0.91Pe=0.59 Pe计算采用阀门调节流量与变频调速调节流量电机功率之差80%流量时：P= PL-Pe(Q/QN)3=0.729 Pe-0.83 Pe=0.217 Pe60%流量时：P= PL-Pe(Q/QN)3=0.59 Pe-0.63 Pe=0.374Pe计算节电率80%流量时：Ki=P/PL=0.217 Pe/0.9

39、1Pe=0.23860%流量时：Ki=P/PL=0.374 Pe/0.91Pe=0.411计算综合节电率Ki（综合）=（0.238×2400+0.411×1600）÷4000×0.95=0.292（0.95变频器效率）计算节电效果总节电量=节流调节时耗电量×0.292（2）静扬程不为零（P00）水泵变频调速节电估算当已知水泵性能曲线和管路系统性能曲线时，可通过求取水泵性能曲线相似抛物线方法找到相应流量时的转速。并以此转速来计算此时变频调速运行的实际电功率。由于能评阶段很难获得具体水泵管路系统的性能曲线，因此实际上在此阶段，此法难有实用价值。因此

40、，在能评阶段笔者还是推荐徐莆荣在水泵变频调速节能讲座中提出的某离心泵在不同静扬程和不同流量时的转速、轴功率和节电率关系表来粗略估算水泵变频调速节电效果。详见表3.1-3。 表3.1-3 水泵系统在不同静扬程和不同流量时的转速、轴功率和节电率关系表 流量Q/Qe静扬程Hst/H零流量10%20%30%40%50%60%70%80%90%10%转速%31.637.142.848.554.861.368.475.883.391.2轴功率%3.164.277.8411.416.523.13243.657.875.9节电率%90.586.782.275.570.462.551.238.320.920%转

41、速%44.749.554.459.464.569.674.880.185.892.1轴功率%8.9312.116.121.026.833.741.951.463.278.1节电率%79.475.270.865.359.251.542.431.217.030%转速%54.858.662.566.570.674.778.983.488.193.0轴功率%16.520.124.429.435.241.749.158.068.480.4节电率%65.662.259.153.449.542.635.025.814.540%转速%63.266.269.372.575.879.282.786.390.093

42、.9轴功率%25.229.033.338.143.649.756.664.372.982.8节电率%55.853.549.946.040.534.528.020.912.050%转速%70.773.175.678.180.783.486.288.991.894.8轴功率%35.539.143.247.656.758.064.170.377.485.2节电率%43.641.536.032.729.525.821.316.19.460%转速%77.579.280.982.684.586.688.891.093.395.7轴功率%46.649.752.956.460.365.070.175.481.

43、287.7节电率%30.128.426.524.522.218.915.511.96.870%转速%83.785.086.387.688.990.391.893.394.896.6轴功率%58.661.464.367.270.373.677.481.285.290.2节电率%12.411.410.39.38.37.26.25.14.280%转速%89.590.391.191.992.793.694.595.496.497.5轴功率%71.773.675.677.679.782.084.486.889.692.7节电率%5.95.14.33.63.12.62.21.81.5阀门调节功耗%7377

44、80848790939698 由表3.1-3可知，确定水泵系统静扬程与全扬程之比十分重要。由于水泵使用场合众多，具体水泵系统静扬程需要由其他相关专业提出。3.2 电动机更换改造节电量估算对原有设备的拖动电动机进行更换改造，达到节电目的是常见节电改造措施。电动机更换改造包括用高效节能电机替代高电耗落后电动机和解决“大马拉小车”的更换改造。当然，提出电动机更换改造方案节能措施的前提，必须是建立在对更换改造方案进行了充分的合理性、可行性评估的基础之上。三相异步电动机经济运行GB/T12497-2006给出了电动机更换或改造节电量计算公式：EC=（Pcai-Pcbi ）×t （3.2-1)P

45、cai原电动机的综合功率损耗，单位是为千瓦（kW）。Pcbi更换或改造后电动机的综合功率损耗，单位是为千瓦（kW）。注：指电动机运行时有功功率损耗与无功功率使电网增加有功功率损耗之和。3.2.1 电动机替换改造节电量估算由于电动机实际运行工况十分复杂，它可能处在任意负荷率下运行。要精确计算电动机更换改造节电量十分困难。建议先通过以电动机所拖动的机械最大轴功率为参考，计算出替换前后电动机总有功功率损耗之差，并忽略电动机无功功率使电网增加有功功率损耗，估算电动机替换改造节电量（然后根据运行工况进行修正）。本节主要讨论等容量替换。笔者根据功率平衡原理，推荐估算方法如下：A=ECT（kWh） （3.2

46、.1-1）式中：A节电量EC 更换前、后电动机总有功功率损耗之差，单位为千瓦（kW）T 电动机年实际运行时间，单位为小时（h）EC=Pcai-Pcbi （3.2.1-2）Pcai原电动机的总有功功率损耗，单位为千瓦（kW）Pcbi更换后电动机的总有功功率损耗，单位为千瓦（kW）Pcai=P1cai-P2cai （3.2.1-3）P1cai=U1I1COS×10-3 （3.2.1-4）P2cai=U1I1COS×10-3 （3.2.1-5）式中：P1cai 、P2cai 电动机的输入功率、输出功率，单位为千瓦（kW）U1电源电压（V）I1电动机额定电流（A）电动机效率COS电动机功率因素Pcbi的计算公式同Pcai，只是各项计算数据不同而已。以上估算结果是假设电动机持续处在额定功率运行的节电量。而任何设备都不可能始终处在这一状态运行，因此需要根据设备实际运行工况对上述估算结果进行修正。通常可利用需要系数（Kx）和年平均有功负荷系数（aav）进行修正。即：Axz