中国电源学会

电源科技奖获奖展示 | 二等奖：节能提效型电除尘器大功率高压电源关键技术开发及应用

更新日期：2019/11/18 17:38:51 浏览量：629

完成单位：南京国电环保科技有限公司、东南大学主要完成人：陈武、刘宇芳、凌雁波、曲震、黄艺、虞敏、宁光富项目亮点历时10年先后研制了高频高压除尘电源、高压脉冲除尘电源、高压纳秒电源三代节能环保产品，拥有多项技术创新，累计销售额达12亿元，国内市场占有率第一，经济效益和社会效益显著。项目介绍 本项目涉及的大功率高压除尘电源属于环保设备领域。为满足日益严格的环保标准要求，保证燃煤电厂烟尘减排的同时最大幅度节约电能，加快我国烟尘深度净化技术的工业化应用进程，项目自主研发了电除尘器用高压直流除尘电源和高压脉冲除尘电源。 首次发现了工作于电流断续模式的串联谐振变换器具有两种磁密完全不同的工作模式，提出了一种定脉宽变频调制策略，不但实现了IGBT的零电流开关，降低了开关损耗，还彻底解决了高频变压器磁饱和问题，大幅降低了高频变压器的设计难度与成本，同时设计了一款能够有效满足高绝缘耐压要求的高压侧多绕组骨架结构。随着国家对烟气排放标准的越加严格，在高压直流除尘电源基础上，开发了除尘和节能效果更佳的高压脉冲电源，提出了具有完全自主知识产权的高压脉冲电路拓扑，主开关器件电压应力降低一半，大幅降低成本。 项目研发的高压直流电源已成功应用于全国最大（至2011年）的上海外高桥第三发电有限责任公司1000MW机组，除尘器出口烟尘浓度由35~50 mg/m3降低到10~23 mg/m3，烟尘排放浓度下降25%~60%；同时电除尘器高压电源的总功耗由871kW降低到266kW，节能69.5%。高压脉冲电源成功应用于多家火力发电厂的300MW~1000MW燃煤机组，打破了国外产品在行业内垄断的局面，可实现烟尘减排30%~70%、PM2.5减排≥50%，节约能耗40%~80%，具有显著的烟尘减排和节能降耗效果。 截止到目前，已有6000多台高压直流电源、500多台高压脉冲电源覆盖了我国火电企业400多台机组，累计销售额达12亿元，国内市场占有率第一，达到40%。根据火电企业除尘电源改造前后的检测数据统计，项目研制的大功率高压电源应用每年可为企业减排烟尘45000吨，节电31500万度，相当于节约标准煤9.9万吨，折合每年减排二氧化碳22万吨、二氧化硫2000吨和氮氧化物950吨，年节电效益约12100万元，经济效益和社会效益十分显著。南京国电环保科技有限公司是全国最大的除尘电源生产与研发基地，建有国内唯一的省级电除尘器高压电源研究中心，有效地促进了我国电除尘器电源行业的科技进步。项目图片<img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370969561472819577966052.png" title="序号5_12_1_6.脉冲电源现场应用-国电谏壁.png" alt="序号5_12_1_6.脉冲电源现场应用-国电谏壁.png" width="300" height=""/><img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370969563652996171707213.jpg" title="序号5_12_2_一体式脉冲电源现场照片2.jpg" alt="序号5_12_2_一体式脉冲电源现场照片2.jpg" width="300" height=""/><img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370969565338932802524388.png" title="序号5_12_3_HF-01型电除尘器高频电源.png" alt="序号5_12_3_HF-01型电除尘器高频电源.png" width="300" height=""/><img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370969566881510298640564.jpg" title="序号5_12_4_分体式脉冲电源.jpg" alt="序号5_12_4_分体式脉冲电源.jpg" width="300" height=""/><img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370969570517448137398551.jpg" title="序号5_12_5_1.jpg" alt="序号5_12_5_1.jpg" width="300" height=""/>   <img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370969573264911002907151.jpg" title="序号5_12_6_HF-03D型高频电源照片3.jpg" alt="序号5_12_6_HF-03D型高频电源照片3.jpg" width="300" height=""/>项目完成单位 1. 南京国电环保科技有限公司南京国电环保科技有限公司是专注于电力环保新技术、新产品开发的国家火炬计划重点高新技术企业，是国内首台具有完全自主知识产权的电除尘器高频电源、便携式氨逃逸分析仪和超低排放气态污染物监测仪的诞生地。公司主营产品包括烟尘治理系列化产品（HF系列高频电源、HFPPS系列脉冲电源、湿式除尘器）、超低排放监测仪器（在线/便携式烟气分析仪、便携/在线氨逃逸分析仪）、燃料智能管控产品（等，均具有自主知识产权。公司是烟尘治理行业的龙头企业，HF系列高频电源填补了国产高频电源在大型燃煤机组应用的技术空白，已有6000多台应用于电力、钢铁等行业；研制的HFPPS系列脉冲电源对细微粉尘尤其是PM2.5具有良好的脱除能力，可实现烟尘减排30%~70%、PM2.5减排≥50%，技术水平达到国内领先、国际先进，可完全替代同类进口产品，已在我国四十多家燃煤电厂得到推广应用。南京国电环保公司负责该项目中产品总体技术需求分析、可行性研究、技术路线的确定和产品定型等。东南大学东南大学作负责整体技术方案制定、技术难题攻关、提出优质高效的技术解决方案等。发现了工作于DCM的串联谐振变换器具有两种磁密完全不同的工作模式，推导出了两种不同工作模式的临界条件和各自磁密的精确表达式，确定了谐振电容电压高于输入电压是引起变压器易饱和的根本原因，并从硬件与软件两个方面提出了变压器饱和问题的解决方案。提出了非对称定脉宽变频调制策略的变压器饱和问题解决方案，彻底避免了变压器工作磁密在LC串联谐振周期结束之后继续变化的现象，有效控制了变压器的最大工作磁密，消除了大功率高频变压器易饱和问题，降低了变压器的生产成本与制造难度，同样实现所有开关管的零电流开关，降低开关损耗。提出了一种具有对称串联结构的高压脉冲电源电路拓扑，可有效降低主开关器件IGBT与电感、电容、二极管等无源元器件的电压应力，大幅降低成本，还有效避免了开关管简单直接串联时存在的驱动不同步和均压问题。第一完成人简介    <img src="http://file.cpss.org.cn/Resource/UploadFile/6370969578846647554023698.jpg" title="序号5_12_7_陈武2寸.jpg" alt="序号5_12_7_陈武2寸.jpg" width="" height="400"/>   陈武 教授   东南大学先进电能变换技术与装备研究所所长陈武，工学博士，教授，博士生导师，东南大学先进电能变换技术与装备研究所所长。2009年获得南京航空航天大学工学博士学位（获全国优秀博士学位论文提名奖），2009年至2010年，香港城市大学高级研究助理，从事LED驱动技术研究；2010年至2011年，美国北卡罗来纳州立大学博士后（于ABB美国研究中心工作），从事基于中压直流汇集的海上风电并网技术研究，2011年任东南大学电气工程学院副研究员，2016年破格晋升教授。主持国家自然科学基金优秀青年基金等3项，国家重点研发计划子课题2项、江苏省自然科学基金、教育部博士点基金等省部级项目5项。在国内外学术期刊和会议上发表论文70余篇，其中SCI收录论文20余篇，出版专著2部。已获4项美国发明专利、23项中国发明专利授权。入选江苏省“六大人才高峰”高层次人才计划，获2014年教育部自然科学一等奖。主要研究方向为新能源发电及并网、特种工业电源等。

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