蒙西電網(wǎng)中大型煤化工企業(yè)的用電經(jīng)濟(jì)性分析

(中煤鄂爾多斯能源化工有限公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017317)

由于大型煤化工企業(yè)規(guī)模大、效益高，單位成品的能耗低、環(huán)境良好，近年來國內(nèi)新建了許多大型煤化工項目。隨著煤化工項目規(guī)模的劇增，大型煤化工企業(yè)的用電容量也越來越大，100MW級別的煤化工企業(yè)也越來越多。電費(fèi)支出也自然成為了大型煤化工企業(yè)成本的重要組成部分，如何降本增效成為企業(yè)關(guān)心的問題。本文從內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)電費(fèi)電價政策分析入手，結(jié)合實際的企業(yè)案例，給出了大型煤化工企業(yè)降低用電成本的措施。

1 蒙西電網(wǎng)電費(fèi)電價政策分析

根據(jù)內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)銷售電價表，大型煤化工企業(yè)用電分類為大工業(yè)用電，其電價執(zhí)行兩部制電價，即電費(fèi)由電度電費(fèi)和基本電費(fèi)兩部分組成。其中，電度電費(fèi)根據(jù)供電電壓等級來確定；基本電費(fèi)按照最大需量或變壓器容量來收取，按最大需量時為28元/kW/月；按變壓器容量時為19元/kVA/月，最大需量不足變壓器容量40%時，按變壓器容量的40%計算，實際最大需量超過合同確定值的105%時，超出部分的基本電費(fèi)加收1倍，未超過合同確定值的105%的，按合同確定值收取?；倦娰M(fèi)計費(fèi)方式每季度可申請變更一次；最大需量的取值每月可申請變更一次。根據(jù)上述電費(fèi)電價規(guī)則，畫出基本電費(fèi)比較圖(見圖1)。

圖1 基本電費(fèi)比較

從圖1可以看出，橫軸為變壓器容量的百分?jǐn)?shù)(%Se)，縱軸為基本電費(fèi)(用Se的倍數(shù)表示)?；倦娰M(fèi)按變壓器容量方式時，為一條水平直線(19Se)；按最大需量收取時，為一條折線，水平部分為28×0.4Se=11.2Se，斜線部分為斜率為28的一條過原點(diǎn)的直線。上述兩者的交叉點(diǎn)(經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn))的橫坐標(biāo)為67.86。從圖中可以看出，不考慮負(fù)荷波動時，當(dāng)變壓器的負(fù)荷率在67.86%及以上時，選擇按變壓器容量計收基本電費(fèi)更經(jīng)濟(jì)；當(dāng)變壓器負(fù)荷率在67.86%以下時，選擇按最大需量計收基本電費(fèi)更經(jīng)濟(jì)(見圖1中黑粗線所示)。

從圖1中還可以看出,如果申報的最大需量為40%～67.86%Se，而實際最大需量超過了105%的申報最大需量(42%～71.25%Se)，則基本電費(fèi)會按圖1粗點(diǎn)畫線的趨勢來交納,因申報最大需量失誤而導(dǎo)致多交的基本電費(fèi)最大可達(dá)圖中Δe2～Δe1(考慮變壓器長期過載能力105%)，其中Δe2=(105%-42%)×2×28Se，Δe1=(105%-71.25%)×2×28Se。

根據(jù)內(nèi)蒙古西部電網(wǎng)相關(guān)規(guī)定，大型煤化工企業(yè)的用電容量大，供電電壓等級高，需執(zhí)行“力率調(diào)整電費(fèi)”。即關(guān)口功率因數(shù)基準(zhǔn)為0.9，關(guān)口功率因數(shù)小于0.9時，會加收懲罰性電費(fèi)；關(guān)口功率因數(shù)在0.9～1之間的，減少一定比例的電度電費(fèi)。

2 大型煤化工企業(yè)的內(nèi)部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)

根據(jù)文獻(xiàn) [1][2]，大型煤化工企業(yè)用電負(fù)荷等級通常會劃分為一級企業(yè)用電負(fù)荷，企業(yè)應(yīng)由雙重電源供電。同時，由于大型煤化工企業(yè)用電容量很大，電網(wǎng)進(jìn)線多采用兩回110kV或220kV，每回線路均可帶全廠一、二級負(fù)荷的總和；全廠設(shè)總降壓站，110kV或220kV高壓配電通常采用單母線分段或雙母線接線；中壓采用35kV、10kV兩級配電，中壓配電通常為單母線分段接線；采用35kV從總降壓站配電至裝置變電所，再采用10kV從裝置變電所配電至車間變電所和10kV電動機(jī)。在35kV、10kV及低壓側(cè)均設(shè)置無功補(bǔ)償。例如鄂爾多斯某大型煤化工企業(yè),滿負(fù)荷容量約94MW內(nèi)部電網(wǎng)結(jié)構(gòu)見圖2。其兩回電網(wǎng)進(jìn)線采用110kV，主變?nèi)萘?0MVA，廠內(nèi)設(shè)35kV和10kV兩級中壓配電，均采用單母線分段接線方式，并在35kV、10kV和低壓側(cè)均設(shè)置無功補(bǔ)償裝置，其中10kV和低壓側(cè)采用動態(tài)自動補(bǔ)償。

圖2 某大型煤化工企業(yè)電氣主網(wǎng)結(jié)構(gòu)

3 節(jié)約用電成本的措施

3.1 提高功率因數(shù)

提高功率因數(shù)，可以享受電價優(yōu)惠政策：保證計量關(guān)口的功率因數(shù)在0.9以上時，依據(jù)功率因數(shù)調(diào)整電費(fèi)增減查對表[3]，功率因數(shù)為0.94時，電費(fèi)減少比例為0.6%，功率因數(shù)為0.95及以上時，減少比例可達(dá)0.75%。對大型煤化工企業(yè)這類耗電大戶，此部分的電費(fèi)減少相當(dāng)可觀。以94MW負(fù)荷，年運(yùn)行8 000h，電度電價0.34元/kW·h，基本電費(fèi)按最大需量，功率因數(shù)為0.94估算，每年可以節(jié)省電費(fèi)約172萬元。估算公式：(9.4×28×12+9.4×8 000×0.34)×0.6%=172萬元。

此外，提高功率因數(shù)，還可以降低企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)的損耗。以主變的電能損耗為例，主變的電耗主要體現(xiàn)在空載損耗和負(fù)載損耗兩部分(見式1)[3]，其中空載損耗可認(rèn)為是一個恒定量，而負(fù)載損耗與其負(fù)載的視在功率的平方成正比，當(dāng)有功一定時，提高功率因數(shù)，可以減少視在功率，從而有效降低主變的電能損耗。

(1)

其中，ΔPt為變壓器電能損耗；ΔPk為變壓器銘牌空載損耗；ΔPd為變壓器銘牌負(fù)載損耗；S為變壓器負(fù)載的視在功率；Se為變壓器的額定容量。

當(dāng)變壓器負(fù)載的有功不變，而功率因數(shù)提高時，則變壓器的電能損耗的降低值可按式2求得。

(2)

其中，ΔPt為功率因數(shù)提高而減少的變壓器電能損耗；P為變壓器的負(fù)載有功功率；S1為提高功率因數(shù)之前的變壓器負(fù)載視在功率；S2為提高功率因數(shù)之后的變壓器負(fù)載視在功率；cosφ1為提高之前的功率因數(shù)；cosφ2為提高之后的功率因數(shù)。

如果變壓器負(fù)載的功率因數(shù)由0.9提高到0.95，則變壓器負(fù)載損耗可降低12.7%。以圖2所示的系統(tǒng)為例，主變銘牌負(fù)載損耗為302.28kW，假定全廠滿負(fù)荷由兩臺主變各帶一半，功率因數(shù)由0.9提高到0.95，帶入式2，可得單臺主變的Δ(ΔPt)為10.4kW，按年運(yùn)行8 000h計算，僅單臺主變一年可節(jié)約電費(fèi)約3萬元。如果綜合考慮企業(yè)內(nèi)部的35kV、10kV變壓器及線路的損耗，提高企業(yè)內(nèi)部各級配電系統(tǒng)的功率因數(shù)，可產(chǎn)生可觀的經(jīng)濟(jì)效益。

因此在企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)運(yùn)行過程中，運(yùn)行人員應(yīng)積極投入各級配電裝置的無功補(bǔ)償裝置，提高各個電壓等級的功率因數(shù)，以減少內(nèi)部電耗并贏得電網(wǎng)的電價優(yōu)惠。

3.2 做好負(fù)荷預(yù)測和調(diào)度

與圖2電網(wǎng)結(jié)構(gòu)類似的大型煤化工企業(yè)，其通常運(yùn)行方式為主變分列運(yùn)行，主變的負(fù)載率通常在50%左右，因此，應(yīng)選擇最大需量的基本電費(fèi)計價方式。從第一條的電費(fèi)電價政策分析中可以看出，不論是申報的最大需量偏小,而實際最大需量超過了申報值的105%,還是申報的最大需量偏大，而實際的最大需量小于申報值，都會導(dǎo)致企業(yè)多交基本電費(fèi)。因此，企業(yè)相關(guān)管理人員應(yīng)依工藝檢修計劃，及時、準(zhǔn)確做好負(fù)荷預(yù)測，逐月做好最大需量的申報工作。在大型煤化工企業(yè)從建設(shè)期、投產(chǎn)期和檢修期，其負(fù)荷有很大的變動，更應(yīng)做好此項工作。

如前文中提到的某企業(yè)，建設(shè)期的最大負(fù)荷約30MW。在總降壓站申請受電后，為節(jié)省電費(fèi)開支，將其中一回110kV線路和變壓器申報冷備，可以少繳納這一回線路的基本電費(fèi)，另一回投運(yùn)的線路按下限值申報最大需量。在滿負(fù)荷生產(chǎn)時，負(fù)荷約為94MW,廠內(nèi)生產(chǎn)調(diào)度時，110kV、35kV、10kV、0.4kV的母聯(lián)均處于分位，并使兩回線路各帶50%左右的負(fù)荷，兩回線路各按52%左右的變壓器容量申報最大需量，以節(jié)約基本電費(fèi)的開支。如兩回線路負(fù)荷分布不均，可能會導(dǎo)致一側(cè)的實際最大需量小于下限值，而另一側(cè)的實際最大需量超過經(jīng)濟(jì)平衡點(diǎn)，從而導(dǎo)致企業(yè)多交基本電費(fèi)。在全廠單套工藝裝置檢修時，負(fù)荷約為60MW，企業(yè)應(yīng)依抄表周期，合理規(guī)劃檢修計劃，及時提前申報變更最大需量的大小。由于檢修過程可能導(dǎo)致2臺主變負(fù)荷分布不均，生產(chǎn)調(diào)度時，更應(yīng)注意使關(guān)口處的實際最大需量與申報值差別不能太大。

3.3 積極參加電力多邊交易

內(nèi)蒙古電力多邊交易市場是在國家電監(jiān)會批準(zhǔn)的前提下，由發(fā)電方、供電方、用電方自行協(xié)商，根據(jù)市場情況靈活調(diào)節(jié)電價，實現(xiàn)資源優(yōu)化配置、促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要平臺。通過實施電力多邊交易，可以充分發(fā)揮內(nèi)蒙古自治區(qū)能源優(yōu)勢，優(yōu)化電力資源配置，積極培育和加快建設(shè)競爭、開放、有序的內(nèi)蒙古電力市場，加快自治區(qū)工業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、產(chǎn)業(yè)升級和煤電轉(zhuǎn)化步伐，提高自治區(qū)工業(yè)經(jīng)濟(jì)的整體競爭力。電力用戶準(zhǔn)入應(yīng)符合以下條件：①符合國家產(chǎn)業(yè)政策和環(huán)保政策，單位能耗、環(huán)保排放、并網(wǎng)安全應(yīng)達(dá)到國家和行業(yè)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及要求；②符合行業(yè)準(zhǔn)入條件要求；③建設(shè)項目的立項、土地、環(huán)境、節(jié)能等符合國家有關(guān)審批、核準(zhǔn)或備案程序要求；④年用電量不小于1×107kW·h；⑤經(jīng)過自治區(qū)其他文件明確規(guī)定的優(yōu)勢特色行業(yè)允許年用電量小于1×107kW·h；⑥參與電力多邊市場交易的用戶必須建設(shè)電能在線監(jiān)測系統(tǒng)并接入內(nèi)蒙古自治區(qū)電力需求側(cè)管理平臺，且電力數(shù)據(jù)運(yùn)行正常。對于符合條件的大型煤化工企業(yè)，應(yīng)積極申請電力多邊交易。如前文中提到的某企業(yè)，自2014年8月參加電力多邊交易以來，電價優(yōu)惠額度最低月份也有0.008元/kW·h，最高月份達(dá)到0.069元/kW·h，截至2017年12月，累計為企業(yè)節(jié)省電費(fèi)1.099億元，多邊交易節(jié)支統(tǒng)計表見表1。

表1 多邊交易節(jié)支統(tǒng)計表

4 結(jié)語

通過某煤化工企業(yè)接入蒙西電網(wǎng)的電費(fèi)電價政策進(jìn)行分析的實際案例，大型煤化工企業(yè)可以選擇合適的基本電費(fèi)計價方式和最大電力需量的大小、維持合理的系統(tǒng)功率因數(shù)、對負(fù)荷分布進(jìn)行優(yōu)化調(diào)度，積極參加內(nèi)蒙古自治區(qū)電力多邊交易市場，為企業(yè)節(jié)省電費(fèi)開支、降本增效。