漢鋼公司電力負(fù)荷側(cè)管理研究

彭雅路

（陜西鋼鐵集團(tuán)漢中鋼鐵有限責(zé)任公司  設(shè)備管理中心  724200）

摘要：當(dāng)前，電力負(fù)荷側(cè)管理措施成為電力可持續(xù)發(fā)展的重要支持手段。它通過采取有效的技術(shù)和管理措施，引導(dǎo)電力用戶改變用電方式，提高終端用電效率，提高供用電的經(jīng)濟(jì)性和可靠性，優(yōu)化資源配置的用電管理活動(dòng)，是我國能源戰(zhàn)略的重要組成部分。本文對漢鋼公司電力負(fù)荷側(cè)情況進(jìn)行分析，探討了管理措施和建議。

關(guān)鍵詞：電力負(fù)荷側(cè)管理；避峰就谷；電能質(zhì)量；源網(wǎng)荷儲(chǔ)

1   漢鋼公司電力負(fù)荷側(cè)管理現(xiàn)狀

1.1  漢鋼用電現(xiàn)狀

公司目前擁有一座330kV總降變電站，變電站進(jìn)線采取330kV雙回路供電方式與西成高鐵線路π接；站內(nèi)主要設(shè)備為六氟化硫間隔和330kV電力變壓器3臺(tái)，將330kV電壓變成35kV和10 kV向廠區(qū)各個(gè)變電站和用電設(shè)備輸配電能。四座35kV變電站包括：鐵前35kV變電站、鋼軋35kV變電站、鼓風(fēng)機(jī)35kV變電站和精煉爐35kV變電站，其中鐵前和鋼軋變電站是兩個(gè)負(fù)荷中心，鼓風(fēng)機(jī)和精煉爐是大型負(fù)載設(shè)備；26座10 kV高壓室負(fù)責(zé)鋼鐵長流程的配網(wǎng)；配套5套發(fā)電機(jī)組，另外一套80MW機(jī)組正在建設(shè)。

電力負(fù)荷側(cè)管理設(shè)置兩個(gè)集控站（鐵前35kV站、鋼軋35kV站），分別負(fù)責(zé)鐵前、鋼軋區(qū)域電力調(diào)度命令受理及停送電操作。其余10kV高壓室為無人值守，高壓室安裝了攝像頭，初步實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程視頻巡檢和監(jiān)控。近年來，對鋼軋、鐵前35kV站關(guān)鍵設(shè)備（主變、開關(guān)柜、電纜、電機(jī)）安裝了無線測溫傳感器，搭建測溫預(yù)警平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測。對鐵前系統(tǒng)一類負(fù)荷電源電纜實(shí)施了局部放電在線監(jiān)測，對運(yùn)行中的部分電力電纜實(shí)現(xiàn)了絕緣性能在線監(jiān)管。通過供配電系統(tǒng)保護(hù)裝置及后臺(tái)監(jiān)控系統(tǒng)改造，已基本實(shí)現(xiàn)配電室后臺(tái)調(diào)度指令集中管控。集成了10kV高壓室監(jiān)測數(shù)據(jù)的采集、監(jiān)測、預(yù)警及操作的一體化，配網(wǎng)高壓室逐步實(shí)現(xiàn)了無人值守運(yùn)行方式。

1.2  電力負(fù)荷側(cè)管理方法

（1）優(yōu)化電網(wǎng)運(yùn)行方式，實(shí)現(xiàn)變壓器經(jīng)濟(jì)運(yùn)行

根據(jù)用電負(fù)荷特性和變化規(guī)律，通過運(yùn)行方式的擇優(yōu)調(diào)整，合理控制負(fù)荷，通過檢測、計(jì)算擇優(yōu)選取變壓器最佳運(yùn)行方式、運(yùn)行最佳組合以及負(fù)載調(diào)整的優(yōu)化、改善變壓器運(yùn)行條件等技術(shù)措施；漢鋼公司在保障公輔系統(tǒng)電力供應(yīng)安全的前提下，調(diào)整運(yùn)行方式，將，鼓風(fēng)機(jī)35KV 2#主變、1#管帶機(jī)1#變、高爐主控樓2#變等12臺(tái)空載或低載變壓器退出，降低空載損耗69kwh，每月節(jié)約電費(fèi)約2.48萬元，每年節(jié)約29.8萬元。

（2）改善電能質(zhì)量，低壓線路就地補(bǔ)償?shù)倪\(yùn)行管理

按照“分級(jí)補(bǔ)償，就地平衡，分散補(bǔ)償與集中補(bǔ)償相結(jié)合，以分散為主”的原則，合理布局補(bǔ)償位置和補(bǔ)償容量。持續(xù)推進(jìn)最終使廠內(nèi)各級(jí)變電所功率因數(shù)達(dá)到0.90以上，總降變電站功率因數(shù)達(dá)到0.95以上，有效降低企業(yè)內(nèi)部的電能損耗，年均創(chuàng)效300余萬元。

（3） 變電站綜合自動(dòng)化自主優(yōu)化改造

為高效、合理地利用電能，推行全廠供配電系統(tǒng)數(shù)字化管理，實(shí)現(xiàn)供配電系統(tǒng)集中監(jiān)控、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行及調(diào)度自動(dòng)化。全廠設(shè)置電力調(diào)度集控站，負(fù)責(zé)將所有變電站設(shè)備的運(yùn)行情況即時(shí)傳輸、測量；通過記錄電力系統(tǒng)各種參數(shù)的瞬時(shí)值、動(dòng)態(tài)變化，形成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫，以協(xié)助完成遙測、遙信、遙控等功能。通過這些手段，既可以提高繼電保護(hù)的準(zhǔn)確率，又可提高變電所的運(yùn)行管理水平，避免誤操作事故及人工操作安全事故的發(fā)生。

（4）用電設(shè)備節(jié)能管理

通過逐步淘汰落后高能耗設(shè)備、采用節(jié)能型新型設(shè)備來提高能源轉(zhuǎn)換效率，以及通過動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償和變頻調(diào)速等手段來提高電網(wǎng)的電能質(zhì)量和用電設(shè)備的節(jié)電水平。并且對公司車間照明、路燈進(jìn)行LED節(jié)能改造。每年下發(fā)節(jié)能管理措施，提升全員節(jié)能意識(shí)，杜絕長明燈、跑冒滴漏等現(xiàn)象。

（5）避峰就谷用電措施

結(jié)合生產(chǎn)運(yùn)行特點(diǎn)，通過避峰就谷控制措施，附屬設(shè)備跟隨主系統(tǒng)運(yùn)行，縮短設(shè)備啟動(dòng)空載時(shí)間；在用電尖峰和高峰時(shí)段降低大功率設(shè)備用電量，在谷值時(shí)段充分提高用電設(shè)備效率，匹配用電負(fù)荷；同時(shí)充分降低設(shè)備空載率和負(fù)載損耗。漢鋼公司2022年1-8月，避峰就谷創(chuàng)效約463.9萬元。

管理方面加快科技創(chuàng)新和技術(shù)改造，進(jìn)一步推廣電力負(fù)荷智能控制技術(shù)應(yīng)用，通過實(shí)施技術(shù)項(xiàng)目（如EMS能源管控中心、高效發(fā)電機(jī)組等），一方面利用智能系統(tǒng)強(qiáng)化電力調(diào)度平衡管理，統(tǒng)計(jì)分析平衡生產(chǎn)過程中電力負(fù)荷，節(jié)約能源和成本。同時(shí)加大企業(yè)內(nèi)部富余能源利用提高自發(fā)電量，降低外購電能。

2   用電管理安全可靠性實(shí)踐

2.1  解決用電的難點(diǎn)問題

近幾年針對電纜頭發(fā)生的絕緣老化問題，對電纜頭進(jìn)行了整體排查。分析問題發(fā)生的癥結(jié)所在，針對電纜頭制作工藝問題采用冷縮電纜附件，與漢中本地濕潤環(huán)境所匹配，對存在隱患的電纜終端頭、電纜中間頭進(jìn)行了更換并加裝了測溫裝置，保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

解決電網(wǎng)過電壓問題。針對軋鋼軋線在雷電天氣下電網(wǎng)閃變，造成中壓變頻跳閘夾鋼問題，對軋鋼四條線傳動(dòng)系統(tǒng)接地系統(tǒng)進(jìn)行了改造，將強(qiáng)電、弱電、防雷接地分開，避免了過電壓狀態(tài)下的相互干擾。在電網(wǎng)中應(yīng)用大功率有源濾波補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)容性欠壓補(bǔ)償，從而實(shí)現(xiàn)軋機(jī)電控系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

2.2  電力系統(tǒng)新技術(shù)應(yīng)用

對鋼軋、鐵前35kV站部分關(guān)鍵設(shè)備（主變、開關(guān)柜、電纜、電機(jī)）安裝了無線測溫傳感器。截至目前累計(jì)完成300面高壓開柜，1281點(diǎn)無線測溫傳感器，通過搭建測溫預(yù)警平臺(tái)，結(jié)合開關(guān)柜電流、用戶負(fù)荷等情況對接點(diǎn)溫升進(jìn)行綜合分析判斷，提高電氣設(shè)備在線分析能力。對鐵前負(fù)荷實(shí)行分類管控，針對一類負(fù)荷電源電纜實(shí)施了局部放電在線監(jiān)測，通過對運(yùn)行中的電力電纜進(jìn)行絕緣性能在線監(jiān)管，提高了電氣設(shè)備絕緣劣化的預(yù)診斷能力。

2.3  中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行改造

對漢鋼公司10kV供電系統(tǒng)中性點(diǎn)接地方式進(jìn)行改造，將原10kV系統(tǒng)中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)改造為中性點(diǎn)經(jīng)消弧線圈接地，有效解決了漢鋼公司10kV中性點(diǎn)電容電流超標(biāo)，導(dǎo)致電纜發(fā)生接地后爆裂起火的問題；配套智能選線裝置、母線低殘壓的改造，有效遏制系統(tǒng)過電壓造成電氣設(shè)備絕緣擊穿的事故發(fā)生。

2.4  定值匹配及優(yōu)化管理

隨著公司生產(chǎn)系統(tǒng)負(fù)荷增加，電力系統(tǒng)擴(kuò)容，電氣設(shè)備升級(jí)改造、系統(tǒng)不斷完善，電力系統(tǒng)運(yùn)行負(fù)荷逐步增加；系統(tǒng)總體阻抗、運(yùn)行參數(shù)及巡行方式已發(fā)生改變，電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原設(shè)計(jì)保護(hù)定值已不匹配，發(fā)生故障時(shí)保護(hù)裝置不能可靠合理動(dòng)作，供電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行存在風(fēng)險(xiǎn)。為確保漢鋼公司供配電系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性和穩(wěn)定性，需對35kV及10kV供配電系統(tǒng)繼電保護(hù)定值進(jìn)行優(yōu)化，完善各系統(tǒng)保護(hù)定值級(jí)差配合，防止保護(hù)裝置越級(jí)跳閘、誤動(dòng)作、拒動(dòng)作，避免供電系統(tǒng)事故擴(kuò)大。

3   電力負(fù)荷側(cè)管理新技術(shù)及鋼鐵節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

3.1  源網(wǎng)荷儲(chǔ)技術(shù)應(yīng)用探討

源網(wǎng)荷儲(chǔ)是一種包含“電源、電網(wǎng)、負(fù)荷、儲(chǔ)能”整體解決方案的運(yùn)營模式，可精準(zhǔn)控制社會(huì)可中斷的用電負(fù)荷和儲(chǔ)能資源，提高電網(wǎng)安全運(yùn)行水平，可解決清潔能源消納過程中電網(wǎng)波動(dòng)性等問題。

源網(wǎng)荷儲(chǔ)系統(tǒng)的研究應(yīng)用，對能源發(fā)展意義重大。一是提高大電網(wǎng)故障應(yīng)對能力。能夠使大電網(wǎng)故障應(yīng)急處理時(shí)間從分鐘級(jí)縮短至毫秒級(jí)，為預(yù)防控制大面積停電時(shí)間提供了專業(yè)手段。二是支撐分布式電源發(fā)展。

為了提升能源清潔利用水平和電力系統(tǒng)運(yùn)行效率，通過優(yōu)化整合本地電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、負(fù)荷側(cè)資源，探索構(gòu)建源網(wǎng)荷儲(chǔ)高度融合的新型電力系統(tǒng)，根據(jù)國家發(fā)改委、國家能源局和陜西省有關(guān)通知精神，漢鋼公司申報(bào)了“源網(wǎng)荷儲(chǔ)”一體化示范項(xiàng)目，材料已上報(bào)陜西省能源局，目前正等待審批結(jié)果。該項(xiàng)目的實(shí)施將充分利用勉縣循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)內(nèi)漢鋼公司330kV總降變電站存量資產(chǎn)的供電能力，配套建設(shè)廠區(qū)14MW屋項(xiàng)光伏項(xiàng)目和勉縣200MW地面光伏發(fā)電項(xiàng)目，促進(jìn)新能源和儲(chǔ)能站、智能綜合能源服務(wù)等新業(yè)態(tài)發(fā)展，進(jìn)一步完善勉縣工業(yè)園區(qū)產(chǎn)業(yè)鏈。

3.2  鋼鐵行業(yè)節(jié)能技術(shù)應(yīng)用

（1）燒結(jié)機(jī)環(huán)冷機(jī)及燒結(jié)機(jī)大煙道余熱回收

漢鋼公司目前環(huán)冷機(jī)余熱用于二號(hào)機(jī)組發(fā)電。大煙道余熱應(yīng)用目前漢鋼公司推進(jìn)燒結(jié)機(jī)煙氣循環(huán)技術(shù)實(shí)施，實(shí)施后可減少煙氣排放量，同時(shí)降低末端治理設(shè)備的投資和運(yùn)行費(fèi)用；循環(huán)煙氣再次經(jīng)過燃燒后會(huì)高溫?zé)峤獾舸蟛糠值牡趸铩⒍f英， 對NO化合物減排也有一定的效果；可以利用循環(huán)煙氣中的余熱余能，降低燒結(jié)能耗，預(yù)計(jì)將降低固體燃料消耗約1.5-2kg/t；高硫煙氣循環(huán)，低硫煙氣排放，可達(dá)到SO₂減排效果。

（2）煉鐵高爐BPRT發(fā)電

同軸BPRT節(jié)能機(jī)組即高爐煤氣透平和電動(dòng)機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)高爐鼓風(fēng)機(jī)組（Blast Furnace Power Recovery Turbine）簡稱BPRT裝置，是一種利用高爐爐頂壓力能和氣體熱能，把煤氣導(dǎo)入膨脹透平做功，直接作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械能串聯(lián)在電動(dòng)機(jī)與鼓風(fēng)機(jī)同一軸系上，驅(qū)動(dòng)高爐鼓風(fēng)機(jī)的能量回收裝置。BPRT同軸機(jī)組在配置上比分軸TRT機(jī)組少了1臺(tái)發(fā)電機(jī)及其發(fā)配電系統(tǒng)且不需要并網(wǎng)；回收能量是直接同軸驅(qū)動(dòng)鼓風(fēng)機(jī)，減少壓縮機(jī)機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)榘l(fā)電機(jī)電能,再轉(zhuǎn)變?yōu)楣娘L(fēng)機(jī)機(jī)械能的二次能量損失，回收效率較高。略鋼已進(jìn)行相關(guān)改造，效果良好，我公司兩主業(yè)單位目前沒有應(yīng)用，在后期規(guī)劃上可以作為參考。

（3）煉鋼、軋材余熱利用

漢鋼煉鋼轉(zhuǎn)爐蒸汽、軋鋼廠加熱爐蒸汽用于5號(hào)機(jī)組發(fā)電。

（4）高爐機(jī)前低壓富氧技術(shù)

機(jī)前富氧是指將從制氧裝置出來的低壓氧氣（大約15KPa）直接送入高爐鼓風(fēng)機(jī)吸入側(cè)，從而使鼓風(fēng)中的含氧量增加，達(dá)到高爐富氧鼓風(fēng)。機(jī)前混合，用鼓風(fēng)機(jī)代替了氧壓機(jī)，進(jìn)而提高壓縮效率，動(dòng)力消耗僅為低壓輸送機(jī)后混合法的60%。降低高壓氧氣的產(chǎn)出，節(jié)約電能。漢鋼公司和老漢鋼開展合作，利用老漢鋼制氧系統(tǒng)為漢鋼公司高爐提供機(jī)前富氧，目前已經(jīng)投入使用。

（5）提高自發(fā)電率

自發(fā)電比例達(dá)國內(nèi)先進(jìn)水平到110%，目前龍鋼自發(fā)電比例60%左右，漢鋼42%左右，漢鋼在行業(yè)落后。應(yīng)盡快投運(yùn)漢鋼80MW亞臨界機(jī)組，投運(yùn)后漢鋼自發(fā)電比例可達(dá)到60%，與龍鋼持平。

4   結(jié)束語

電力負(fù)荷側(cè)管理解決電網(wǎng)設(shè)備安全運(yùn)行，減少電網(wǎng)事故發(fā)生率、提升自發(fā)電量等問題。實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行安全化、電網(wǎng)調(diào)度智能化、潮流控制自動(dòng)化、數(shù)據(jù)采集全景化、智能聯(lián)動(dòng)可視化的核心功能。積極開展電力負(fù)荷智能化、精細(xì)化、常態(tài)化管理，配合開展負(fù)荷側(cè)管理相關(guān)政策、技術(shù)研究，做好需求響應(yīng)、有序用電和節(jié)約用電組織實(shí)施等工作，支撐電力負(fù)荷側(cè)管理工作再上新臺(tái)階。

參考文獻(xiàn)