据统计，目前中国火力发电占总发电量的69%，火力发电量仍是国内电力生产的支柱。但与此同时，在“双碳”发展目标的指引下，我国对于火力发电厂的能耗要求也越来越严格。火力发电企业的节能改造压力、面临的挑战增大，尤其是2008年之前建成的火电厂，其对于能耗较高的电动给水泵的改造需求日益凸显。
在2024年正式竣工的鄂尔多斯集团电力事业部电力一公司“#1-#4机组给水泵变频节能改造项目”中，采用了美的集团工业技术事业群旗下北京合康新能科技股份有限公司提出的创新方案——高速电机直驱+水冷变频调速，为给水泵等大功率调速设备的节能改造提供了全新的高效节能方案。方案投运后，其综合评估效果得到了鄂尔多斯集团以及多个火电市企业的肯定与认可。
耗电量高 火力发电给水泵改造迫在眉睫
在广袤的内蒙古草原上，一座座现代化的变电站、一条条飞架南北的电网交织穿梭在鄂尔多斯大地，为人民的生产、生活提供着高质量的电力保障。而这背后，不能不提“鄂尔多斯电力”这家因势而建的现代化电力集团。鄂尔多斯集团电力事业部电力一公司，是按照循环经济产业模式，实现资源优势就地转化而建设的大型火力发电企业。鄂尔多斯电力的总装机容量达到了6×330MW+6×135MW+2×65MW+2×50MW，每年的发电小时基本在8000小时以上，在为集团内部循环产业链的冶金化工系统提供充足电力的同时，其运行水平和盈利能力也均处于国内行业前茅，是当之无愧的佼佼者。
鄂尔多斯集团电力事业部电力一公司“#1-#4机组给水泵变频节能改造项目”中，由于要保证对下游循环产业链的充足供电，机组的负荷率非常高，给水泵电泵的全年耗电量约占到单元机组发电量的3.15%，是厂内机组辅机中最大的一类耗电设备。
对于鄂尔多斯电力公司机组给水泵的耗能情况，鄂尔多斯集团电力事业部电力一公司项目负责人廖永松表达了项目改造的难点与迫切：“#1-#4机组投入运行的时间较早，采用的是液力耦合器调速的电动给水泵结构，在节能降耗的技术水平上与目前的先进方案有较大的差距，为了保证整体机组的供电煤耗能够达到国家标准，急需针对电动给水泵进行节能改造，并且由于项目关乎集团节能降耗，因此作为重要项目被提上日程。”
在接触合康新能技术团队之初，鄂尔多斯电力公司的项目人员就已对这个团队非常熟悉：在鄂尔多斯集团多个电厂中密集分布着一百多台合康新能品牌的高压变频器。作为工业传动解决方案专家和绿色能源引领者，合康新能在煤电、矿山、冶炼等传统行业应用了大量的变频节能方案。据统计，目前合康新能有超过22000台高压变频器运行在全球30多个国家和地区，助力企业实现精细化工艺控制，提升设备稳定性及运行效率，为这些行业的增效、智能转型之路提供了关键助力。
技术+实践 合康新能“首创”变频节能方案
因此，凭借着在火电行业节能改造领域的丰富经验和技术实力，在与鄂尔多斯集团电力事业部工作人员深入沟通后，合康新能提出了业内首创的——高速电机直驱+变频调速解决方案。据合康新能业务人员介绍，该创新方案瞄准液耦调速电动给水泵的三大能耗关键环节，即液耦传动、电机效率、给水泵组效率，提出了更有针对性的改造方案：
♦高速直驱变频方案直接去掉了原来给水系统调速用的液力耦合器，彻底消除了液耦传动产生的机械能量损耗；
♦将原电机替换为高速电动机，并与给水泵直连，再通过高压变频调速系统，来负责调节高速电动机的转速，从而大幅提升了电机的整机效率以及整体泵组运行的总效率；
♦高速直驱变频方案保证系统的节电效果更加显著，超越客户预期。
对于此次创新应用方案的提出，北京合康新能科技股份有限公司内蒙古市场经理陈敬表示，以往国内很多电厂都是采用设备替换的方式来进行节能改造，例如电泵改为汽泵、增加行星齿轮装置、液耦改造为增速齿轮箱等等，但合康新能此次提出‘高速电机直驱+变频调速’电动给水泵节能方案，并不仅仅是一种简单的设备替代，而是在整个系统架构上做了创新性开发，将设备型节能转变为方案型节能。
“这样改造后，项目系统结构简洁、高效节能，运营及维护经济，是现阶段火力发电给水泵领域首次运用的一种节能改造方式，对于后续相关节能技术开发与实践将产生积极的推动作用。”
对于此次创新尝试，鄂尔多斯集团电力事业部项目负责人廖工表示了认可与支持。“这种高速直驱变频方案目前在国内还没有应用先例，是一种全新的节能方案，”廖工说道，“我们在前期经历了一段很长的调研和论证，通过对变频器、电机、液力耦合器、给水泵泵体等多个环节的节电率计算，我们认定，高速直驱变频节能方案的平均节电率更突出，且投资回报率更高。”
(改造前）
（改造后）
基于鄂尔多斯电力、合康新能双方相互信任，最终，在#1-#4机组给水泵变频节能改造项目分为两期进行，均采用高速电机直驱+变频调速解决方案。而这不仅是鄂尔多斯集团电力事业部的一次勇敢尝试，也是在“双碳”目标下，双方携手为新时期全国火力发电企业节能降耗打了个样。
从方案到落地，节能改造精益求精
鄂尔多斯电力#1-#4机组给水泵高速直驱变频节能改造项目方案确定后，合康新能技术团队开始牵头，全面负责施工、组织、设计以及设备的制造、购买、集成等工作。
作为该项目合康新能方面的总项目负责人，陈敬深有体会。“在一期给水泵的改造过程中确实遇到了很多困难，我们采用的高速直驱变频节能方案是业内首创，目前国内在这一领域的系统集成商还较少，没有太多可以借鉴的成功经验，一切只能靠我们自己去摸索和解决。也正是靠着每一位现场工作人员都保持着积极的心态和高度的责任感，大家朝着一个共同的目标去努力，最后才能顺利完成这个项目。”
实际上，在该项目中，给水泵、高速电机、变频器等主设备的供应是一大难题，也花费了大量的时间，特别是项目采用的高速电机功率为5500kW、转速高达6300rpm，这对于电机的转速震动性能要求较高；此外，项目中的高压变频器主要用于升频运动（最高至108Hz左右），结合现场实际工况，还需要采用闭式循环纯水冷散热方式，这些都需要合康新能进行定制化开发制造，无疑也拉长了交付周期。
另一方面，为了让给水泵的扬程和流量设置尽可能地符合现场实际使用情况，令泵与电机、变频器达到最佳的匹配状态，在项目改造之前，合康技术团队对电厂的负荷情况、给水泵的用水流量、扬程、水温变化等现场重要数据进行了三次仔细的测量，再根据测得的这些数据，量身定制了一整套给水泵调速自动控制方案，进一步确保了给水泵变频改造后的整体节电率能够实现更大幅度的提升。
得益于鄂尔多斯集团电力事业部与合康新能高层领导的大力支持和协调，双方的技术工程人员的全面配合、齐心协力，甚至到了项目后期，合康新能项目团队基本上处于全员驻厂、夜以继日的工作状态，终于在2024年底，#1-#4机组给水泵高速直驱变频节能改造项目，第二期正式完工，成功投运。标志着整个改造项目画上了圆满的句点。
合康新能技术团队的努力也得到了鄂尔多斯集团电力事业部的充分认可。
（改造后现场）
（设备现场运行图）
“无论是从前期彼此之间的磨合、建设过程中大家共同往前推进这个项目，还是从后期项目完工后的评估效果来看，都让我们真正感受到，合康新能是一支在技术设计、产品、工程施工方面都十分优秀的团队，具备的深厚的技术实力以及认真负责的工作态度，让我们备受感动。”廖工说道。
节能成果显著 携手打造火力发电节能标杆
在鄂尔多斯电力一期水泵高速直驱变频节能项目投入运营之后，经过对厂电指标、节电率等多个数据进行比较分析，卓越的节能减排效果在鄂尔多斯集团内部引起强烈反响：
♦改造前，给水泵的耗电量占整个机组发电量的3.15%左右，改造完成、两台泵投运之后，这个数据降到了2.3%左右；
♦厂用电率则从8.1%降到6.9%，实现了质的飞跃；
♦在机组高负荷发电的条件下，项目的综合节电率达到了25%~50%，节电率提升明显；
♦年化收益非常可观，预计3-4年可收回投资成本。
卓越的节能效果让鄂尔多斯集团总公司高度肯定了此次节能改造，第二期项目投入使用后预计全年节电费用可达900多万，助力鄂尔多斯集团煤电事业部用电损耗大幅下降，简化人员用工，为设备稳定高效运转提供坚实保障，让效益全方位驰骋。
美的工业技术旗下合康新能这次在鄂尔多斯电力集团的创新型应用，充分验证了在火电厂给水泵改造中，高速电机直驱+高压变频方案的正确性和可行性，为火力发电行业树立起了节能示范新标杆，为大功率设备变频节能改造开创了国内应用先河，对后续行业节能与可持续发展以及相关解决方案的探索与推出产生积极作用。
