寶鋼特鋼基地節(jié)能實(shí)踐

沈南飛

（寶山鋼鐵鋼股份有限公司 特鋼事業(yè)部，上海 200940）

1 供電網(wǎng)絡(luò)

上海寶鋼特鋼事業(yè)部現(xiàn)擁有220 kV變電站1座，220 kV進(jìn)線電源2回，其中泰五2297線引自市網(wǎng)泰和站，線路容量400MVA，行五2296線引自市網(wǎng)楊行站，線路容量240MVA；35 kV保安電源1回，引自市網(wǎng)同濟(jì)站，線路容量40MVA。220 kV站配置220/35 kV主變4臺(tái)。

泰五2297線接至220 kVⅠ段母線，供1號(hào)主變（90MVA）、2號(hào)主變（120MVA），行五2296線接至220 kVⅡ段母線，供3號(hào)主變（120MVA）、4號(hào)主變（120MVA）。正常時(shí)，220 kV母線分列運(yùn)行。35 kV系統(tǒng)為雙母線分段接線形式，其中1號(hào)主變供35 kVⅠ段正母動(dòng)力負(fù)荷，4號(hào)主變供35 kV副母Ⅰ段動(dòng)力負(fù)荷，2號(hào)主變供35 kV正母Ⅱ段電爐冶煉負(fù)荷，3號(hào)主變供副母Ⅱ段電爐冶煉負(fù)荷。

特鋼事業(yè)部采取技術(shù)和管理措施，開展電力需求側(cè)管理各項(xiàng)工作。應(yīng)用削峰填谷手段降低電力負(fù)荷需求；合理配置和調(diào)整無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備來降低無(wú)功損耗；推行分時(shí)電價(jià)制，減少峰時(shí)段用電量，降低用電成本；依靠技術(shù)進(jìn)步，淘汰高能耗設(shè)備，減少電能損失；開展經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式的探究，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

2 電力需求側(cè)管理的措施

2.1 剖析電價(jià)政策，采取措施降低外購(gòu)電成本

2.1.1 外購(gòu)電價(jià)構(gòu)成與剖析

特鋼事業(yè)部執(zhí)行兩部制電價(jià)，即（基本電費(fèi)＋分時(shí)電費(fèi)）±功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)。

基本電費(fèi)指每月月底由用戶向電力公司申報(bào)次月供電線路的最大負(fù)荷需求，即最大負(fù)荷需量，單價(jià)為39元/kW。多報(bào)少用，按申報(bào)值計(jì)收；少報(bào)多用，超額部分按單價(jià)78元/kW計(jì)收。

分時(shí)電費(fèi)指分時(shí)計(jì)量的電量乘以分時(shí)電價(jià)，分時(shí)電量以電力公司多功能電能表所記錄的分時(shí)電量為依據(jù)，分時(shí)電價(jià)如表1所示。

電價(jià)非夏季單價(jià)/（元·kWh-1）各時(shí)段價(jià)格比單價(jià)/（元·kWh-1）夏 季各時(shí)段價(jià)格比峰時(shí)電價(jià)平時(shí)電價(jià)谷時(shí)電價(jià)加權(quán)平均價(jià)0.999 0.596 0.298 0.597 3.35×谷時(shí)電價(jià)2.00×谷時(shí)電價(jià)谷時(shí)電價(jià)2.00×谷時(shí)電價(jià)1.024 0.621 0.233 0.626 4.39×谷時(shí)電價(jià)2.67×谷時(shí)電價(jià)谷時(shí)電價(jià)2.69×谷時(shí)電價(jià)

功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)計(jì)算如下：

cosφ=0.90為獎(jiǎng)罰的基準(zhǔn)點(diǎn)，cosφ=0.90不獎(jiǎng)也不罰；cosφ=0.91～0.95，功率因數(shù)獎(jiǎng)勵(lì)額=總電費(fèi)×（0.15%～0.75%）；cosφ=0.70～0.89，功率因數(shù)罰款額＝總電費(fèi)×（0.5%～10%）。

2.1.2 優(yōu)化供電網(wǎng)絡(luò)，提高負(fù)荷利用率

兩部制電價(jià)收費(fèi)影響用戶的電費(fèi)結(jié)構(gòu)，由此促使用戶增強(qiáng)平衡負(fù)荷的意識(shí)，主動(dòng)優(yōu)化生產(chǎn)組織，調(diào)整供電網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，應(yīng)用計(jì)算機(jī)控制技術(shù)對(duì)可調(diào)負(fù)荷進(jìn)行削峰填谷，減少負(fù)荷需求，降低用電成本。

特鋼事業(yè)部全部以電爐冶煉，冶煉負(fù)荷占全部用電負(fù)荷的2/3，大量的沖擊性負(fù)荷是造成鋼鐵企業(yè)負(fù)荷率低下的主要原因。采用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)需量控制技術(shù)，削峰填谷，減少負(fù)荷需求，提高電力資源的利用率。目前2條220 kV進(jìn)線配置2套負(fù)荷控制系統(tǒng)，負(fù)責(zé)12臺(tái)電爐負(fù)荷的實(shí)時(shí)控制，以減少電力負(fù)荷的最高需量申報(bào)量，提高線路負(fù)荷利用率。在需量控制系統(tǒng)的穩(wěn)定、準(zhǔn)確控制下，每月降低最大需量申報(bào)量10%左右，線路最高日平均負(fù)荷率達(dá)到83%，年經(jīng)濟(jì)效益近千萬(wàn)元。圖1為負(fù)荷控制系統(tǒng)顯示的功率曲線。

圖1 負(fù)荷控制系統(tǒng)顯示的功率曲線

準(zhǔn)確預(yù)報(bào)需求，一方面可確保企業(yè)生產(chǎn)的電力需求，另一方面可充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)負(fù)荷控制系統(tǒng)的積極作用，以最低的電力成本開展生產(chǎn)活動(dòng)。電力需求計(jì)劃的申報(bào)，也是實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要一環(huán)，以往采用經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法來測(cè)算和申報(bào)，一旦遇到負(fù)荷大幅變動(dòng)的，則采取先多報(bào)，然后根據(jù)經(jīng)驗(yàn)積累逐月優(yōu)化。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)法的缺陷，造成了電力資源的浪費(fèi)和用電成本的提高。特鋼事業(yè)部通過采集用戶電力需求數(shù)據(jù)，包括冶煉品種變化帶來負(fù)荷變化情況建立數(shù)據(jù)庫(kù)，按受控和非受控進(jìn)行分類，結(jié)合受控比例等參數(shù)，建立了最大需量預(yù)報(bào)數(shù)學(xué)模型，提高了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。

2009年下半年，受宏觀經(jīng)濟(jì)的影響，特鋼事業(yè)部生產(chǎn)線開動(dòng)率大幅下降。為進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本，特鋼事業(yè)部利用35 kV負(fù)荷雙母線供電的優(yōu)勢(shì)，建立了間隙性生產(chǎn)期間大功率冶煉負(fù)荷錯(cuò)時(shí)作業(yè)制度，確保電力需求計(jì)劃以最低限額申報(bào)，大大提高線路負(fù)荷利用率，從而保證了用電成本的最低化。

2.1.3 利用電價(jià)差，降低生產(chǎn)成本

在事業(yè)部各生產(chǎn)單元，全面推行分時(shí)電價(jià)制，實(shí)現(xiàn)成本控制的下移，并制定了部門績(jī)效考評(píng)制度。

合理安排檢修計(jì)劃，將年修、大修等安排在夏季，以減少季節(jié)性電價(jià)對(duì)生產(chǎn)成本的影響；日修、定修等安排在白天，以減少生產(chǎn)線峰時(shí)、平時(shí)段的用電量。

充分利用谷時(shí)廉價(jià)電力資源，對(duì)間隙性作業(yè)的生產(chǎn)線，生產(chǎn)安排在谷時(shí)段進(jìn)行。如：水廠泵房補(bǔ)水安排在谷時(shí)段，以降低補(bǔ)水成本；研究院試驗(yàn)性電爐的生產(chǎn)執(zhí)行避峰作業(yè)，降低用電成本；100 tDC爐模鑄生產(chǎn)線實(shí)行夜間生產(chǎn)模式，在22：00～次日6：00的電價(jià)谷時(shí)段生產(chǎn)。2009年第四季度實(shí)現(xiàn)降本約900余萬(wàn)元。

優(yōu)化生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃，降低冶煉成本的案例：制造管理部對(duì)煉鋼一分廠100 tDC爐某作業(yè)計(jì)劃的調(diào)整，減少5 h峰時(shí)冶煉時(shí)間，實(shí)現(xiàn)降本16.98萬(wàn)元。

原來的生產(chǎn)計(jì)劃為9月16日11：00～9月23日22：00；改變后生產(chǎn)計(jì)劃為9月16日21：00～9月24日8：00。表2為生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)段對(duì)比表。

表2 生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)段變化對(duì)比表

冶煉耗電量：按34.5MWh/h測(cè)算，節(jié)約電費(fèi)為16.98萬(wàn)元。

2.1.4 跟蹤生產(chǎn)線變化，合理調(diào)整補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行方式

跟蹤生產(chǎn)線變化，特別是間隙性生產(chǎn)期間用電負(fù)荷變化情況，提高冶煉生產(chǎn)作業(yè)時(shí)間掌控精度，減少無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備投運(yùn)與冶煉作業(yè)時(shí)間差，減少系統(tǒng)電能損失。無(wú)功補(bǔ)償模式逐漸向下級(jí)和用戶端延伸。經(jīng)過努力，無(wú)論是正常連續(xù)生產(chǎn)還是間隙性生產(chǎn)，在電力公司交接點(diǎn)處的功率因數(shù)保持在0.95～0.97之間，實(shí)現(xiàn)獎(jiǎng)勵(lì)比例最高的目標(biāo)值，年獲電業(yè)獎(jiǎng)勵(lì)600余萬(wàn)元。

2.2 依靠節(jié)能技術(shù)改造，降低電能損失

①推進(jìn)高損耗變壓器的更新淘汰，提高供電系統(tǒng)安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平；②通過水泵、風(fēng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的變頻節(jié)能改造，降低制水、制氣成本；③應(yīng)用電爐動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)（SVC），降低冶煉成本，提高系統(tǒng)電能質(zhì)量；④完善中央變電所的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)施，實(shí)現(xiàn)就地補(bǔ)償，降低系統(tǒng)運(yùn)行損耗；⑤推廣綠色照明，實(shí)現(xiàn)節(jié)電運(yùn)行；⑥對(duì)兩相冶煉的電渣爐設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償裝置，減少負(fù)荷的不平衡度，降低無(wú)功、有功損失。

2.3 開展變壓器及供電線路經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)節(jié)電降耗

調(diào)節(jié)變壓器運(yùn)行電壓，探索終端低電壓經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式。由于電動(dòng)機(jī)負(fù)荷的電壓無(wú)功靈敏度遠(yuǎn)大于電壓的有功靈敏度，因此從節(jié)電運(yùn)行的角度，在供電電壓波動(dòng)小于2%的前提下，配電變壓器低壓側(cè)的負(fù)荷終端應(yīng)避免大于+3%電壓偏差運(yùn)行，過高的運(yùn)行電壓導(dǎo)致配電電網(wǎng)無(wú)功增大，損耗增大，運(yùn)行電壓控制在-3%～+1%為宜。

建立變壓器消耗數(shù)學(xué)模型，指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。建立中央變電所主變壓器消耗數(shù)據(jù)庫(kù)、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行數(shù)學(xué)模型，指導(dǎo)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，將節(jié)能降耗工作向精細(xì)化方向延伸。

平衡變壓器負(fù)荷，降低電能損失。某中央變電所在建成之初，3臺(tái)主變負(fù)荷分配基本平衡，但隨著用戶電力需求的變化，一段時(shí)間后，主變負(fù)荷結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，其中1臺(tái)主變負(fù)荷特別輕，而另2臺(tái)則負(fù)荷較重，影響變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。表3為中央變電所主變運(yùn)行損耗對(duì)比表。通過對(duì)用戶負(fù)荷的重新布局，實(shí)現(xiàn)主變負(fù)荷基本平衡，運(yùn)行于經(jīng)濟(jì)運(yùn)行區(qū)。經(jīng)理論計(jì)算，調(diào)整后3臺(tái)變壓器運(yùn)行損耗減少47.23 kW，年減少電能損失410MWh。

表3 中央變電所主變運(yùn)行損耗對(duì)比表

［1］ 中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)科技服務(wù)中心組.變壓器效能與節(jié)電運(yùn)行［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.

［2］ 沈南飛.需量控制在電力經(jīng)濟(jì)運(yùn)行中的應(yīng)用［J］.電力需求側(cè)管理，2003（6）：41-43.

［3］ 姜寧，王春寧，董其國(guó).線損與節(jié)電技術(shù)問答［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2005.