中貴線壓氣站低負(fù)荷用電運(yùn)行成本管理探索與實(shí)踐管理創(chuàng)新成果總結(jié)報(bào)告

呂玲　劉生

摘 要：受上游輸量、下游需求及季節(jié)性等因素影響，中貴聯(lián)絡(luò)線各電驅(qū)壓氣站的機(jī)組可能全停，并造成全站低負(fù)荷運(yùn)行;在此運(yùn)行工況下，有功功率大幅降低，而110kV架空線路容性無(wú)功功率維持不變，因此關(guān)口110kV電源接入點(diǎn)功率因數(shù)偏低，并導(dǎo)致產(chǎn)生最高77萬(wàn)元/月的力調(diào)電費(fèi)（無(wú)功罰款），運(yùn)行成本陡增。

關(guān)鍵詞：壓氣站;低負(fù)荷;基本電費(fèi);無(wú)功補(bǔ)償

通過對(duì)中貴線實(shí)際輸氣工藝重新分析及電力大數(shù)據(jù)整理，建立線路無(wú)功、無(wú)功平衡、電費(fèi)預(yù)測(cè)等計(jì)算模型，并根據(jù)實(shí)際情況提出多種無(wú)功平衡方案，在江津站、南充站采用先進(jìn)的SVG靜止無(wú)功發(fā)生器，補(bǔ)償容量3000kvar，自適應(yīng)線路參數(shù)，同步跟蹤，自動(dòng)運(yùn)行，無(wú)級(jí)動(dòng)態(tài)連續(xù)可調(diào)。分別于2018年2月和2019年8月投運(yùn)，目前運(yùn)行平穩(wěn)，平均每月節(jié)約力調(diào)電費(fèi)約70萬(wàn)元，實(shí)現(xiàn)當(dāng)月投產(chǎn)當(dāng)月見效當(dāng)月收回投資，為后續(xù)壓氣站設(shè)計(jì)調(diào)試運(yùn)行積累了經(jīng)驗(yàn)。

一、前言

中衛(wèi)-貴陽(yáng)輸氣管道為天然氣聯(lián)絡(luò)管道，起自寧夏中衛(wèi)，途徑甘肅、陜西、四川、重慶，止于貴州貴陽(yáng)。干線全長(zhǎng)1613公里，設(shè)計(jì)年輸氣能力150x108Nm3/a，設(shè)計(jì)壓力10MPa，管徑φ1016mm，材質(zhì)為X80鋼。全線共有壓氣站6座，分別是固原站、天水站、廣元站、南充站、江津站、貴陽(yáng)站。

以南充、江津站為例：

兩站各設(shè)有輸電線路兩回，江津站為合氣南線（長(zhǎng)38.5 km）、合氣北線（長(zhǎng)37.5km）;南充站為州貴I線（長(zhǎng)46.5 km）、州貴II線（長(zhǎng)47.56km）。

兩站各設(shè)有110kV變電所一座，兩臺(tái)31500kVA主變，10kV為單母線分段;

運(yùn)行方式可采用主變分列運(yùn)行（最可靠、費(fèi)用最高）;亦可采用一回進(jìn)線經(jīng)一臺(tái)主變帶全站10kV設(shè)備運(yùn)行（較可靠、經(jīng)濟(jì)）。

兩站各設(shè)有電驅(qū)壓縮機(jī)3臺(tái)，運(yùn)行方式為兩用一備，單臺(tái)功率14MW。

二、成果實(shí)施背景

壓氣站的電費(fèi)組成為：

月總電費(fèi)=電度電費(fèi)+基本電費(fèi)+力調(diào)電費(fèi)+其他附加電費(fèi)。

1、電度電費(fèi)目前采用的是峰谷分時(shí)電價(jià)，是指根據(jù)電網(wǎng)的負(fù)荷變化情況，將每天24小時(shí)劃分為高峰、平段、低谷等多個(gè)時(shí)段，對(duì)各時(shí)段分別制定不同的電價(jià)水平，以鼓勵(lì)用電客戶合理安排用電時(shí)間，削峰填谷，提高電力資源的利用效率。由于中貴線為一級(jí)調(diào)控，啟停機(jī)時(shí)間受下游用戶用氣量和季節(jié)的影響較大，所以此處暫且不做討論。

2、基本電費(fèi)是企業(yè)每月電費(fèi)的重要組成部分，是根據(jù)壓氣站的運(yùn)行方式來(lái)核定，采用分列運(yùn)行時(shí)雖然最為可靠，但是基本電費(fèi)要按照兩臺(tái)變壓器的容量來(lái)計(jì)算，所以在壓氣站低負(fù)荷對(duì)供電可靠性要求不高的壓氣站一般都采取一用一冷備的運(yùn)行方式，從變壓器容量進(jìn)行減半計(jì)費(fèi)，這也是在合同簽訂時(shí)需要確定的。根據(jù)國(guó)家政策，基本電費(fèi)在2018年4月之前有兩種計(jì)收方式，即按照變壓器（額定）容量計(jì)收、也可以按核定最大需量計(jì)收。一般在《供用電合同》簽訂時(shí)根據(jù)企業(yè)自己的月負(fù)荷估算，自由選擇選擇按最大需量或變壓器容量計(jì)收基本電費(fèi)，當(dāng)每日負(fù)荷量在變壓器總?cè)萘康?/3或以上時(shí)，選擇容量費(fèi)較為適宜，由于在此我們專門探討低負(fù)荷時(shí)的情況，那自然在基本電費(fèi)方面就選擇按需量計(jì)費(fèi)的方式，但是電力公司規(guī)定有附加條件，即基本電費(fèi)按照核定需量來(lái)計(jì)費(fèi)，每月最少不能低于容量的40%，高于核定量105%時(shí)，雙倍單價(jià)收取基本電費(fèi)。所以對(duì)于企業(yè)負(fù)荷變化大的就會(huì)形成較大的電費(fèi)支出，為此，國(guó)家為了給企業(yè)減負(fù)，通知在2018年4月1日起，可按照每月的實(shí)際最大需量來(lái)計(jì)費(fèi)。

3、力調(diào)電費(fèi)指供電公司根據(jù)客戶一段時(shí)間內(nèi)（如一個(gè)月或年）所使用的有無(wú)功電量來(lái)計(jì)算其平均功率因數(shù)，并據(jù)此收取的相關(guān)電費(fèi)

力調(diào)電費(fèi)是電力公司用來(lái)控制功率因數(shù)的，就是控制功率平衡的，主要的目的是給用電客戶提供穩(wěn)定可靠的供電服務(wù)。眾所周知，客戶使用電力的時(shí)間和數(shù)量都是隨機(jī)的，而要求是苛刻的。無(wú)論客戶什么時(shí)候需要用電，供電公司均得做到提供電壓合格、頻率穩(wěn)定的電源。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，電力企業(yè)會(huì)投入很大資金來(lái) 做到這點(diǎn)，但由于客戶用電的隨機(jī)性和負(fù)荷長(zhǎng)期預(yù)測(cè)準(zhǔn)確性不高的原因，所以需要通過電費(fèi)來(lái)調(diào)整客戶的有功和無(wú)功的使用

由于壓氣站的線路為我們企業(yè)的自建線路，江津南充兩站的電能考核點(diǎn)均在上級(jí)220kV變電所，輸電線路受充電功率影響，考核點(diǎn)無(wú)功電量較大，低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)有功功率較小，致使每月的功率因數(shù)較低，達(dá)不到國(guó)家電網(wǎng)對(duì)電力用戶力調(diào)考核的標(biāo)準(zhǔn)（大工業(yè)的功率因數(shù)值≥0.9）

江津壓氣站、南充壓氣站110kV變電所在投運(yùn)初期，壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)處于調(diào)試階段，壓縮機(jī)不運(yùn)行，相對(duì)負(fù)荷較小，例如南充站2018年7月無(wú)功電量為2201760kVar，7月有功電量為52800kW，7月功率因數(shù)為0.02，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于考核標(biāo)準(zhǔn)（≥0.9），截止到7月15日（抄表日），7月電費(fèi)為126.38萬(wàn)，其中力調(diào)電費(fèi)為73.7854萬(wàn)元，所占當(dāng)月電費(fèi)比例為58%。

三、主要措施及方法

1、暫停業(yè)務(wù)? 根據(jù)電力公司文件，企業(yè)在開戶后可以自由辦理暫停業(yè)務(wù)，所以在江津壓氣站低負(fù)荷時(shí)，申請(qǐng)辦理了暫停，暫停業(yè)務(wù)辦理的條件為企業(yè)停電時(shí)間在≥15天&≤180天適用;因?yàn)閴簹庹镜囊黄谠O(shè)有10kV臨時(shí)電，可供壓氣站在不啟壓縮機(jī)時(shí)的生產(chǎn)和生活用電，缺點(diǎn)為，暫停期間因?yàn)橐黄诘淖儔浩魅萘枯^小，不能完全滿足壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)同時(shí)啟動(dòng)，只能輪換啟動(dòng)，保持運(yùn)轉(zhuǎn)要求。優(yōu)點(diǎn)為，暫停期間不發(fā)生任何費(fèi)用。暫停業(yè)務(wù)雖然有直觀的效益，但是同時(shí)限制了用電，還有6個(gè)月到期后，無(wú)論申請(qǐng)送電與否，供電公司的電力計(jì)費(fèi)系統(tǒng)都會(huì)自動(dòng)計(jì)費(fèi)。所以此方法臨時(shí)效果好，但是無(wú)法長(zhǎng)期使用。

2、基本電費(fèi)由容量改為按照最大實(shí)際需量，根據(jù)壓氣站月負(fù)荷情況選擇按照實(shí)際需量來(lái)進(jìn)行計(jì)費(fèi)，每月的需量值，為此計(jì)費(fèi)周期中，連續(xù)15分鐘取有功功率的值，以每月（按照30天計(jì)算）2880個(gè)數(shù)據(jù)中的最大值作為本月最大需量的結(jié)算值。需量的單價(jià)為36～39元/kW（地區(qū)差異），高于容量計(jì)費(fèi)單價(jià)22～26元/kVA（地區(qū)差異），所以在壓氣站負(fù)荷在一臺(tái)壓縮機(jī)滿負(fù)荷內(nèi)，建議還是選擇按照實(shí)際需量計(jì)費(fèi)較為經(jīng)濟(jì)。

3、新增SVG裝置，平衡無(wú)功，減少力調(diào)電費(fèi)

3.1大數(shù)據(jù)分析與計(jì)算模型建立

① 無(wú)功平衡分析計(jì)算

以南充站4個(gè)月三千多組電度抄表數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，開展大數(shù)據(jù)整理，分析有功功率與功率因數(shù)相對(duì)關(guān)系，以功率因數(shù)0.9不產(chǎn)生力調(diào)電費(fèi)為邊界，建立無(wú)功平衡計(jì)算模型與曲線，并在后續(xù)壓氣站站投產(chǎn)調(diào)試中得到驗(yàn)證。

② 電力線路容性無(wú)功計(jì)算

借鑒220kV電力線路電氣計(jì)算模型，開展110kV等級(jí)電力線路的分布電容與電納計(jì)算，建立線路容性無(wú)功功率的計(jì)算模型，理論計(jì)算與投產(chǎn)后實(shí)際補(bǔ)償容量基本一致。

③ 基于工藝分析的電費(fèi)預(yù)測(cè)

基于工藝對(duì)壓縮機(jī)組機(jī)芯、轉(zhuǎn)速、壓力、流量、效率等分析選定的工況點(diǎn)，建立大工業(yè)用戶電費(fèi)預(yù)測(cè)模型，提出“啟壓縮機(jī)節(jié)約的力調(diào)電費(fèi)不足以抵消增加的電度電費(fèi)”的結(jié)論，為通過啟壓縮機(jī)平衡力調(diào)電費(fèi)的運(yùn)行操作提供了理論依據(jù)。

3.2多元化無(wú)功補(bǔ)償方案

電驅(qū)站低負(fù)荷工況時(shí)通常采用啟壓縮機(jī)打回流的方式降低力調(diào)電費(fèi)，但工藝操作要求高、缺乏經(jīng)濟(jì)性。通過結(jié)合工藝運(yùn)行適應(yīng)性分析，提出110kV電源臨時(shí)報(bào)停、短時(shí)啟壓縮機(jī)外輸氣、增設(shè)補(bǔ)償裝置等多種技術(shù)方案，南充站平均節(jié)約力調(diào)電費(fèi)約70萬(wàn)元，有效提高無(wú)功平衡的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性。

四、全新SVG裝置應(yīng)用

傳統(tǒng)電網(wǎng)終端無(wú)功補(bǔ)償?shù)拇胧┲饕胁⒙?lián)電抗器與并聯(lián)電容器，本工程通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析采用高壓直流輸電系統(tǒng)中先進(jìn)的SVG靜止無(wú)功發(fā)生器（Static Var Generator）作為容性無(wú)功補(bǔ)償裝置，快速平滑調(diào)節(jié)無(wú)功補(bǔ)償功率的大小，對(duì)感性和容性無(wú)功進(jìn)行發(fā)送或吸收，做到無(wú)級(jí)動(dòng)態(tài)可調(diào)，且不含油、占地少、配套要求低、維護(hù)量小，投產(chǎn)以來(lái)運(yùn)行穩(wěn)定。

五、取得的效果

（選取電量相似的月份電費(fèi)進(jìn)行比較）

對(duì)比以上數(shù)據(jù)，由于SVG的運(yùn)行，力調(diào)電費(fèi)由原來(lái)的每月最多罰款77.29萬(wàn)元降至每月都有獎(jiǎng)勵(lì);由核定需量變更為實(shí)際最大需量，基本電費(fèi)在低負(fù)荷時(shí)，有明顯下降，為保證壓縮機(jī)輔助系統(tǒng)的正常運(yùn)行，目前已經(jīng)不需要再辦110kV暫停業(yè)務(wù)。

江津站和南充站自投運(yùn)SVG以來(lái)，在電費(fèi)支出方面以低負(fù)荷推算較未使用SVG節(jié)約成本支出840萬(wàn)元，所以在壓氣站低負(fù)荷狀況下，在合理選擇基本電費(fèi)的計(jì)費(fèi)方式的同時(shí)，使用SVG效果更明顯，節(jié)能降耗更顯著，適宜在后續(xù)壓氣站建設(shè)時(shí)考慮使用。

附件：1.南充站2018年9月電費(fèi)清單

2.南充站2019年8月電費(fèi)清單

3.南充站2019年10月電費(fèi)清單