1、引言
我国电力工业目前发电装机容量达到3.16亿kw，年发电量达到了13500亿kwh。我国的电力消耗仅次于美国位居世界第二位，但我国人均用电只有1038kwh，还不到发达国家用电水平的10%。
去年夏天，我国南方持续高温酷热，导致部分城市由于电力供应紧张拉闸限电。据预测2004年广东省电力需求将达到2325亿kwh，增长15%，用电紧张从往年的季节性转变为全年性，出现电力、电量双缺口，机组长期高负荷运转，故障增多。我国正处于向大规模工业化和城市化过渡的快速发展阶段，能源消费增长巨大。目前我国电力能源利用效率较低、消耗高、浪费大。在过去的20年里，我国已在能源利用上取得“gdp翻两番而能源消费仅翻一番”的令人瞩目的成绩，但我国能源消耗，尤其工业用电设备浪费电能严重。据有关专家介绍:2002年我国能源消费强度为1.18吨标准煤/千美元gdp，远远高于发达国家;创造每万美元gdp所消耗的能源数量，我国是美国的3倍、德国的5倍、日本的近6倍;能源系统效率为33.4%，低于国际先进水平10个百分点左右。当前建筑能耗也相当巨大，夏季空调用电量大，冬季采暖能耗高。面对用电效率不高，电力供应形势不容乐观的现实，如何科学节约用电的话题今天又引起各方关注。
2、交流电动机的变频调速原理
根据交流异步电动机转速公式
n=60f（1-s）/p
其中:n—电机转速; f—电源频率; s—转差率; p—电机极对数。只要改变电源频率f就可调节电动机的转速n，如图1所示。
大型变频装置可在效率基本不变的情况下，通过改变驱动电源的电压和频率，平滑地调节电机转速，根据输出量的要求改变输出功率。
3、变频调速提高效率、节约电能的原理
电动机制动时，处于再生发电状态。要加速制动过程，通常的方法是加入制动电阻来消耗电动机制动发出的能量，这就造成不小浪费。假如采用有源逆变技术将这部分能量回馈到电网，就会达到显著的节能效果。
使用交流异步电动机的地方，如风机、水泵、牵引及拖动等，当负载变化时，传统的调节方法是改变电动机的通电时间所占比例（占空比），那样电动机就会频繁地制动和起动。由于电动机的起动、制动消耗的能量很大，如采用变频调速来调节电动机功率，则可以节约很多电能。
对风机水泵类，根据流体力学原理，风量q与转速n的一次方成正比，风压h与转速n的二次方成正比，轴功率p与转速n的三次方成正比。
当所需风量减少，风机转速降低时，其功率按转速的三次方下降。如所需风量下降为80%，则转速也下降为额定转速的80%，理论上轴功率降为51.2%;当所需风量为而额定风量的50%时，而轴功率降为13%。当然，转速降低时，效率也会有所下降，还应考虑控制装置的附加损耗等影响。如图2所示，当风量需从q1减少到q2时，如采用调节风门方法，管网阻力增加，系统工况点由a变到新的工况点b运行，轴功率p2与面积bh2×bq2成正比;如果采用调速控制方式，风机转速由n1降到n2，风压大幅度降低到h3，功率p3（相当于面积ch3×cq2）显著减少，节省的功率损耗△p=△h×q2与面积bh2×cb成正比。通过实践统计，风机水泵类调速控制可节能30%左右。
例如，某学生饭堂采用变频调速鼓风机前后用电分析:
a:阀门控制时，两台各5kw鼓风机，每年工作300天，每天工作7h，电费0.65元/kwh，则
每年电费=0.65×7×5×2×300元=13650元
b:变频调速控制时，平均输出频率40hz，平均输入功率3kwh/台，则
每年电费=0.65×7×3×2×300元=7905元
由二者差额可知，每年节约5745元电费。
传统空调压缩机依靠其不断地开-停来调整室内温度，其开-停之间容易造成室温忽冷忽热，并消耗较多电能。变频空调把50hz的固定电网频率改为变频器控制调节空调电机转速。运用变频控制技术的变频空调，可根据环境温度自动选择制热、制冷和除湿运转方式，每次开始使用时，通常是让空调以最大功率、最大风量进行制热或制冷，使居室在短时间内迅速达到所需要的温度，并在低转速、低能耗状态下以较小的温差波动，实现了快速、节能和舒适控温效果。变频空调节电率可达30%左右，同时保护电动机及负载设备免受瞬时启动的冲击，延长其工作寿命，还提高电动机及负载设备的工作精确度。
4、变频调速技术的节能应用
随着电力电子技术的飞速发展出和各行各业对电气设备控制性能要求的提高，在许多领域变频调速应用越来越广泛。这里只是列举其中主要的几方面应用。
4.1 变频空调
与普通空调相比，有着舒适、静音、恒温、高效运转、使用寿命长等显著优势。目前，变频空调是世界家用空调消费的流行趋势。据了解，在日本，变频空调从80年代中期刚一出现，销量就迅速上升到25%左右，目前变频空调数量已占家用空调总数的95%以上。
1996年，变频空调进入我国，但由于技术、资金、生产条件等因素的制约，变频空调成为“贵族”，其价格比定速空调贵千元以上。近两年，国内企业开始大规模进军变频空调领域。业内人士指出，随着整体经济形势好转、企业技术进步以及人们消费观念的变化，关注产品的环保、舒适等方面，原本属于高档次消费品的变频空调获得了走向寻常百姓家的有利契机，成为空调市场的新消费热点。有关资料显示，去年我国空调产量超过1500万台，增长率达到20%，但变频空调的总比例仍在20%以下。有关人士认为，随着消费者增加对变频空调的了解以及产品价格走低，今年我国变频空调的销量会进一步增长。
4.2 风机和输送泵
在矿山、冶金、石化等工业中，大量使用风机、水泵、搅拌机和压缩机。这些机械一般用交流电机驱动，功率都在几百kw以上，有的高达数千甚至上万kw,消耗的电能非常大。但大部分都不是常年工作在额定功率，经常只有50%～70%甚至更低的负荷率。目前这类机械大多还使用恒速交流传动,用挡板、阀门或空放回流的办法进行调节，损失大量电能。
用变频调速取代能源浪费较为严重的挡风板调节风量方式，减少风机振动消除大电机起动的电流冲击，避免机械振荡，大大降低设备故障率，减轻设备维修工作量。浙江临安青山水泥厂等建材行业厂家的变频调速排风机节能效果高达50%左右。
4.3 恒定水位和水压控制
水泵消耗功率与转速的三次方成正比。水泵设计是按工频运行时设计的，但除供水高峰时间外，大部分时间流量较小，采用变频技术及微机控制，可使水泵运行的转速随流量的变化而变化，达到节能的目的。实践证明，使用变频设备可使水泵运行平均转速比工频转速降低20%，从而大大降低能耗，节能率可达20%～40%。
使用变频设备于循环水系统、污水处理、高层建筑供水等系统中，节能30%～50%，节约基建投资70%左右。在扬子石化水厂排污水泵等设备应用，取得较好的经济效益。
5、结束语
据统计，2002年我国消耗电力16200亿kwh，其中有60%～70 %的电能（约1万亿kwh）被各种类型电动机所消耗。到2002年底，我国的各类电动机的总容量是5亿kw，一亿台左右，85%是异步电机，其中只有不到2000万kw的电动机是带变频器控制的，节能潜力广阔。我国的变频调速市场目前正处于一个高速增长的时期。过去几年保持着12%～15%的增长率，而且至少在未来的5年内保持着10%以上的增长率。考虑到变频器大约每年6% 的价格下降，实际安装容量（功率）的增长在20%左右。
