基于鋼鐵生產(chǎn)方式的供配電系統(tǒng)節(jié)能管理措施

周佃民

（寶鋼股份公司 能源環(huán)保部，上海 200941）

伴隨著現(xiàn)代化大生產(chǎn)的發(fā)展和全球市場化進(jìn)程的深入，根據(jù)市場需求變化，柔性地組織生產(chǎn)日益成為必須。作為為企業(yè)生產(chǎn)進(jìn)行供電的企業(yè)電網(wǎng)，也必須相應(yīng)地在設(shè)計(jì)規(guī)劃和運(yùn)行管理上做出調(diào)整。

具體到鋼鐵企業(yè)來說，企業(yè)需要根據(jù)市場要求，在不同的鋼鐵產(chǎn)品之間，動態(tài)地優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來組織生產(chǎn)，這就產(chǎn)生了在企業(yè)的不同生產(chǎn)線之間，進(jìn)行生產(chǎn)負(fù)荷的動態(tài)最優(yōu)分配問題，也就是說企業(yè)的生產(chǎn)方式由原有的連續(xù)生產(chǎn)變?yōu)楦鶕?jù)市場需求組織間斷生產(chǎn)。

作為為企業(yè)生產(chǎn)提供安全可靠優(yōu)質(zhì)電能的企業(yè)供配電系統(tǒng)，往往是按照滿負(fù)荷生產(chǎn)設(shè)計(jì)和運(yùn)行的。顯然，在這種生產(chǎn)方式變化的情況下，為了提高供電和用電的經(jīng)濟(jì)性，供配電系統(tǒng)的運(yùn)行管理措施必須相應(yīng)地進(jìn)行調(diào)整。

本文正是針對這種情況，討論和分析在生產(chǎn)方式多變的情況下，企業(yè)供配電網(wǎng)的相應(yīng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行管理措施，對降低企業(yè)用電成本、節(jié)能降耗具有重要意義。

1 企業(yè)生產(chǎn)方式多變對企業(yè)供配電系統(tǒng)的要求分析

工業(yè)企業(yè)的供電系統(tǒng)往往是按照企業(yè)連續(xù)生產(chǎn)設(shè)計(jì)運(yùn)行（通常還要保留一定的裕度）。但是，在實(shí)際運(yùn)行中，在基于市場的優(yōu)化組織生產(chǎn)中，某些生產(chǎn)線并不能一直保持連續(xù)生產(chǎn)。也就是，存在連續(xù)生產(chǎn)和間斷生產(chǎn)2種生產(chǎn)組織形式。

連續(xù)生產(chǎn)與間斷生產(chǎn)顯然具有不同的特點(diǎn)。相應(yīng)地，反應(yīng)在用電上，2種生產(chǎn)方式的用電特點(diǎn)明顯不同，主要體現(xiàn)在以下2個方面。

（1）生產(chǎn)組織的靈活性與供電可靠性的要求不同

連續(xù)生產(chǎn)時期，生產(chǎn)任務(wù)安排較多，產(chǎn)品的量是主要追求目標(biāo)，一般按照生產(chǎn)設(shè)備的最大產(chǎn)能組織生產(chǎn)。在這種時期，盡可能地多生產(chǎn)產(chǎn)品是主要目的，這就決定了連續(xù)生產(chǎn)時，安排生產(chǎn)的方式比較固定，難以按照需求側(cè)用電管理經(jīng)濟(jì)性的要求對用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整和轉(zhuǎn)移，造成用電負(fù)荷曲線剛性較強(qiáng)；而從供電來說，連續(xù)的生產(chǎn)方式需要持續(xù)可靠的供電，對供電可靠性要求較高。

而在間斷生產(chǎn)時期，產(chǎn)品的產(chǎn)量不再是主要矛盾。在這種時期，可根據(jù)設(shè)備、庫存、人員情況或供能的條件（包括供電）組織生產(chǎn)，可安排的生產(chǎn)方式較多。在經(jīng)濟(jì)性綜合考慮占優(yōu)的情況下，可以對用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)整和轉(zhuǎn)移；而且在這種情況下，由于生產(chǎn)負(fù)荷不高，可間斷組織生產(chǎn)，某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)的供電可靠性要求可適當(dāng)降低。

（2）用電負(fù)荷特點(diǎn)

從用電負(fù)荷來說，顯而易見，連續(xù)滿負(fù)荷生產(chǎn)的負(fù)荷曲線較高，而由于是連續(xù)組織生產(chǎn)，相應(yīng)地，負(fù)荷曲線相對平穩(wěn)。而間斷生產(chǎn)對應(yīng)的負(fù)荷曲線較低且波動相對較大，負(fù)荷曲線的大幅度波動主要決定于企業(yè)生產(chǎn)（及檢修計(jì)劃）的安排。

以上進(jìn)行的分析是連續(xù)生產(chǎn)和間斷生產(chǎn)的用電特點(diǎn)。

下面針對這些特點(diǎn)提出不同生產(chǎn)方式下的供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施。

2 生產(chǎn)方式變化下的企業(yè)供配電經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施

在連續(xù)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變?yōu)殚g斷生產(chǎn)方式的形勢下，如不進(jìn)行運(yùn)行措施的調(diào)整，勢必造成企業(yè)供電與企業(yè)生產(chǎn)之間的“大馬拉小車”的現(xiàn)象，從而造成能源浪費(fèi)，加大企業(yè)生產(chǎn)成本。

在生產(chǎn)方式多變的情況下，企業(yè)供配電系統(tǒng)可以采用的運(yùn)行措施有以下幾種。

2.1 加強(qiáng)電力負(fù)荷管理，調(diào)整負(fù)荷曲線

電力負(fù)荷管理在大型耗電企業(yè)中具有重要的意義，主要體現(xiàn)在2個方面，其一是對分時電價的企業(yè)用戶可以將主要的用電負(fù)荷安排在低電價的區(qū)段；其二是對具有自備電廠的大型企業(yè)，可根據(jù)與所在電網(wǎng)簽訂合同的不同，充分利用本廠自備電廠發(fā)出的低成本電能。

在滿負(fù)荷生產(chǎn)的時候，由于生產(chǎn)和檢修計(jì)劃調(diào)整相對比較困難，造成用電負(fù)荷曲線剛性較強(qiáng)，而在間斷生產(chǎn)的時候，由于生產(chǎn)計(jì)劃可調(diào)整的幅度較大，從而電力負(fù)荷曲線可進(jìn)行一定的調(diào)整，充分利用低成本的電能，而把檢修和停限產(chǎn)的時段安排在用電成本較高的時段，從而降低用電成本。

2.2 變壓器的優(yōu)化運(yùn)行與潮流優(yōu)化

企業(yè)供配電系統(tǒng)的可靠性要求比較高，根據(jù)企業(yè)的特點(diǎn)，往往是靠近負(fù)荷中心建設(shè)變電站，且企業(yè)供電回路主要采用電纜進(jìn)行敷設(shè)，在這種情況下，系統(tǒng)的網(wǎng)損主要表現(xiàn)為變壓器的損耗。

企業(yè)的生產(chǎn)環(huán)節(jié)一般為2回路或者3回路供電，這主要是考慮到以下原因：其一是企業(yè)在滿負(fù)荷生產(chǎn)的情況下，電力負(fù)荷較大；其二就是為了可靠性的要求，幾個變壓器互為備用。

而在間斷生產(chǎn)的情況下，如果某個生產(chǎn)環(huán)節(jié)停產(chǎn)，則可直接停用變壓器，以降低變壓器的空載損耗和無功消耗；而由于生產(chǎn)負(fù)荷不高，生產(chǎn)節(jié)奏變慢，對可靠性的要求也會相應(yīng)降低，可以改為單回路供電或者3回路供電變?yōu)?回路供電。這樣可有效地降低網(wǎng)損。

2.3 合理安排檢修

電力設(shè)備的維修是企業(yè)供配電管理的重要內(nèi)容，傳統(tǒng)的計(jì)劃維修是目前企業(yè)采用的主要方式，但這種方式具有明顯的弊端，例如不能充分利用設(shè)備的使用壽命，影響設(shè)備的可靠性，而且需要支付大量的檢修費(fèi)用。而采用狀態(tài)檢修可在一定程度上克服以上弊端，大幅度降低檢修費(fèi)用。而且在生產(chǎn)方式變化的情況下，如某些生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)奏變慢，則具有更加充裕的時間進(jìn)行電力設(shè)備的狀態(tài)跟蹤，從而為實(shí)施狀態(tài)檢修提供了有利的條件。

2.4 電能質(zhì)量治理設(shè)備的停用

在鋼鐵企業(yè)中，存在大量的電能質(zhì)量治理設(shè)備，比如，許多企業(yè)中存在工業(yè)電爐，而工業(yè)電爐在生產(chǎn)時會造成無功需求的大幅度變動，一般來說，為了治理電能質(zhì)量，會安裝動態(tài)無功補(bǔ)償（SVC）設(shè)備。這種設(shè)備對提供動態(tài)無功補(bǔ)償、濾除諧波具有重要意義，但這種設(shè)備本身也存在一定的電能損耗。因此，可在電爐停產(chǎn)或檢修的時候，除了停用相關(guān)變壓器之外停用SVC，可大幅度降低損耗。其它的無功補(bǔ)償設(shè)備、諧波治理裝置等也可依照具體需要進(jìn)行停用。

但是，這里應(yīng)該指出的是，以上這些方式需要供配電運(yùn)行人員加強(qiáng)對生產(chǎn)的跟蹤和信息溝通，一旦生產(chǎn)恢復(fù)連續(xù)生產(chǎn)方式，需及時投入這些設(shè)備，以保證必要的電能質(zhì)量。

3 供電安全與經(jīng)濟(jì)性的討論

對企業(yè)供電來說，為正常生產(chǎn)提供服務(wù)是根本任務(wù)，安全可靠性始終是第一位的。而在節(jié)能降耗和壓縮生產(chǎn)成本的推進(jìn)過程中，經(jīng)濟(jì)性的重要越來越凸顯出來。供電安全和經(jīng)濟(jì)性二者之間是存在一定矛盾的。因此在具體操作之中，必須有針對性、有側(cè)重地統(tǒng)籌考慮。

這就需要對企業(yè)的具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)具體分析，研究具體生產(chǎn)環(huán)節(jié)在企業(yè)整個生產(chǎn)過程中的重要性，根據(jù)情況，確定不同的供電可靠性的需求，從而作為制定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施的參考。

不同生產(chǎn)環(huán)節(jié)的可靠性需求也是變動的，在滿負(fù)荷快節(jié)奏生產(chǎn)的過程中，對可靠性的要求較高，而在低負(fù)荷慢節(jié)奏的生產(chǎn)過程中，則對可靠性的要求相對低些。因此，相應(yīng)的，企業(yè)需要對供配電網(wǎng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行措施進(jìn)行及時調(diào)整。既符合安全性的要求，又體現(xiàn)出電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

鋼鐵企業(yè)供配電系統(tǒng)的主要任務(wù)是安全可靠、經(jīng)濟(jì)、優(yōu)質(zhì)的為企業(yè)生產(chǎn)提供電能。不同的生產(chǎn)安排對應(yīng)著不同的供電要求，相應(yīng)地，供配電系統(tǒng)的運(yùn)行方式也應(yīng)該隨之進(jìn)行調(diào)整。針對鋼鐵企業(yè)不同生產(chǎn)方式下的具體供電特點(diǎn)，有針對性地實(shí)施需求側(cè)用電管理措施，是一個非常有意義的研究課題。