寶鋼特鋼基地節能實踐

沈南飛

（寶山鋼鐵鋼股份有限公司 特鋼事業部，上海 200940）

1 供電網絡

上海寶鋼特鋼事業部現擁有220 kV變電站1座，220 kV進線電源2回，其中泰五2297線引自市網泰和站，線路容量400MVA，行五2296線引自市網楊行站，線路容量240MVA；35 kV保安電源1回，引自市網同濟站，線路容量40MVA。220 kV站配置220/35 kV主變4臺。

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

特鋼事業部采取技術和管理措施，開展電力需求側管理各項工作。應用削峰填谷手段降低電力負荷需求；合理配置和調整無功補償設備來降低無功損耗；推行分時電價制，減少峰時段用電量，降低用電成本；依靠技術進步，淘汰高能耗設備，減少電能損失；開展經濟運行模式的探究，實現經濟運行。

2 電力需求側管理的措施

2.1 剖析電價政策，采取措施降低外購電成本

2.1.1 外購電價構成與剖析

特鋼事業部執行兩部制電價，即（基本電費＋分時電費）±功率因數調整電費。

基本電費指每月月底由用戶向電力公司申報次月供電線路的最大負荷需求，即最大負荷需量，單價為39元/kW。多報少用，按申報值計收；少報多用，超額部分按單價78元/kW計收。

分時電費指分時計量的電量乘以分時電價，分時電量以電力公司多功能電能表所記錄的分時電量為依據，分時電價如表1所示。

電價非夏季單價/（元·kWh-1）各時段價格比單價/（元·kWh-1）夏 季各時段價格比峰時電價平時電價谷時電價加權平均價0.999 0.596 0.298 0.597 3.35×谷時電價2.00×谷時電價谷時電價2.00×谷時電價1.024 0.621 0.233 0.626 4.39×谷時電價2.67×谷時電價谷時電價2.69×谷時電價

功率因數調整電費計算如下：

cosφ=0.90為獎罰的基準點，cosφ=0.90不獎也不罰；cosφ=0.91～0.95，功率因數獎勵額=總電費×（0.15%～0.75%）；cosφ=0.70～0.89，功率因數罰款額＝總電費×（0.5%～10%）。

2.1.2 優化供電網絡，提高負荷利用率

兩部制電價收費影響用戶的電費結構，由此促使用戶增強平衡負荷的意識，主動優化生產組織，調整供電網絡結構，應用計算機控制技術對可調負荷進行削峰填谷，減少負荷需求，降低用電成本。

特鋼事業部全部以電爐冶煉，冶煉負荷占全部用電負荷的2/3，大量的沖擊性負荷是造成鋼鐵企業負荷率低下的主要原因。采用先進的計算機需量控制技術，削峰填谷，減少負荷需求，提高電力資源的利用率。目前2條220 kV進線配置2套負荷控制系統，負責12臺電爐負荷的實時控制，以減少電力負荷的最高需量申報量，提高線路負荷利用率。在需量控制系統的穩定、準確控制下，每月降低最大需量申報量10%左右，線路最高日平均負荷率達到83%，年經濟效益近千萬元。圖1為負荷控制系統顯示的功率曲線。

圖1 負荷控制系統顯示的功率曲線

準確預報需求，一方面可確保企業生產的電力需求，另一方面可充分發揮計算機負荷控制系統的積極作用，以最低的電力成本開展生產活動。電力需求計劃的申報，也是實現經濟運行的重要一環，以往采用經驗數據法來測算和申報，一旦遇到負荷大幅變動的，則采取先多報，然后根據經驗積累逐月優化。經驗數據法的缺陷，造成了電力資源的浪費和用電成本的提高。特鋼事業部通過采集用戶電力需求數據，包括冶煉品種變化帶來負荷變化情況建立數據庫，按受控和非受控進行分類，結合受控比例等參數，建立了最大需量預報數學模型，提高了預報的準確性。

2009年下半年，受宏觀經濟的影響，特鋼事業部生產線開動率大幅下降。為進一步降低生產成本，特鋼事業部利用35 kV負荷雙母線供電的優勢，建立了間隙性生產期間大功率冶煉負荷錯時作業制度，確保電力需求計劃以最低限額申報，大大提高線路負荷利用率，從而保證了用電成本的最低化。

2.1.3 利用電價差，降低生產成本

在事業部各生產單元，全面推行分時電價制，實現成本控制的下移，并制定了部門績效考評制度。

合理安排檢修計劃，將年修、大修等安排在夏季，以減少季節性電價對生產成本的影響；日修、定修等安排在白天，以減少生產線峰時、平時段的用電量。

充分利用谷時廉價電力資源，對間隙性作業的生產線，生產安排在谷時段進行。如：水廠泵房補水安排在谷時段，以降低補水成本；研究院試驗性電爐的生產執行避峰作業，降低用電成本；100 tDC爐模鑄生產線實行夜間生產模式，在22：00～次日6：00的電價谷時段生產。2009年第四季度實現降本約900余萬元。

優化生產作業計劃，降低冶煉成本的案例：制造管理部對煉鋼一分廠100 tDC爐某作業計劃的調整，減少5 h峰時冶煉時間，實現降本16.98萬元。

原來的生產計劃為9月16日11：00～9月23日22：00；改變后生產計劃為9月16日21：00～9月24日8：00。表2為生產計劃時段對比表。

表2 生產計劃時段變化對比表

冶煉耗電量：按34.5MWh/h測算，節約電費為16.98萬元。

2.1.4 跟蹤生產線變化，合理調整補償設備運行方式

跟蹤生產線變化，特別是間隙性生產期間用電負荷變化情況，提高冶煉生產作業時間掌控精度，減少無功補償設備投運與冶煉作業時間差，減少系統電能損失。無功補償模式逐漸向下級和用戶端延伸。經過努力，無論是正常連續生產還是間隙性生產，在電力公司交接點處的功率因數保持在0.95～0.97之間，實現獎勵比例最高的目標值，年獲電業獎勵600余萬元。

2.2 依靠節能技術改造，降低電能損失

①推進高損耗變壓器的更新淘汰，提高供電系統安全、經濟運行水平；②通過水泵、風機電動機的變頻節能改造，降低制水、制氣成本；③應用電爐動態無功補償技術（SVC），降低冶煉成本，提高系統電能質量；④完善中央變電所的無功補償設施，實現就地補償，降低系統運行損耗；⑤推廣綠色照明，實現節電運行；⑥對兩相冶煉的電渣爐設置無功補償裝置，減少負荷的不平衡度，降低無功、有功損失。

2.3 開展變壓器及供電線路經濟運行，實現節電降耗

調節變壓器運行電壓，探索終端低電壓經濟運行模式。由于電動機負荷的電壓無功靈敏度遠大于電壓的有功靈敏度，因此從節電運行的角度，在供電電壓波動小于2%的前提下，配電變壓器低壓側的負荷終端應避免大于+3%電壓偏差運行，過高的運行電壓導致配電電網無功增大，損耗增大，運行電壓控制在-3%～+1%為宜。

建立變壓器消耗數學模型，指導經濟運行。建立中央變電所主變壓器消耗數據庫、經濟運行數學模型，指導變壓器經濟運行，將節能降耗工作向精細化方向延伸。

平衡變壓器負荷，降低電能損失。某中央變電所在建成之初，3臺主變負荷分配基本平衡，但隨著用戶電力需求的變化，一段時間后，主變負荷結構發生變化，其中1臺主變負荷特別輕，而另2臺則負荷較重，影響變壓器的安全經濟運行。表3為中央變電所主變運行損耗對比表。通過對用戶負荷的重新布局，實現主變負荷基本平衡，運行于經濟運行區。經理論計算，調整后3臺變壓器運行損耗減少47.23 kW，年減少電能損失410MWh。

表3 中央變電所主變運行損耗對比表

［1］ 中國電力企業聯合會科技服務中心組.變壓器效能與節電運行［M］.北京：機械工業出版社，2007.

［2］ 沈南飛.需量控制在電力經濟運行中的應用［J］.電力需求側管理，2003（6）：41-43.

［3］ 姜寧，王春寧，董其國.線損與節電技術問答［M］.北京：中國電力出版社，2005.