鋼鐵企業電力需求側管理的研討

李艷青 楊 超

（安陽鋼鐵股份有限公司）

0 引言

鋼鐵行業是高耗能行業，據統計，鋼鐵行業的年耗電量占全國總用電量的8%左右。大型長流程鋼鐵企業的能源成本占總生產成本的30%左右，其中電能成本占總生產成本的10%左右。鋼鐵企業用電設備大多是非線性負荷，例如電弧爐、軋機以及各種交直流調速設備，從電力系統角度分析，這些冶金設備的生產運行造成了鋼鐵企業用電量大、諧波問題嚴重、自然功率因數較低、沖擊負荷大的特性。

我國高度重視電力需求側管理工作，把電力需求側管理作為深入推進供給側結構性改革、推動能源生產和消費革命、生態文明建設和促進電力經濟綠色發展的重要舉措。工業領域中鋼鐵企業作為用電大戶，依照鋼鐵企業的用電特性實施電力需求側管理工作，切實推進和落實電力需求側管理工作，有助于優化企業用電結構，調整用電方式，提高電能利用效率和效益，促進企業、電力和環境的平衡協調發展。因此，鋼鐵企業開展電力需求側管理工作對企業綠色發展有著重要意義。

1 鋼鐵企業開展電力需求側管理工作的流程

鋼鐵企業，尤其是長流程鋼鐵企業，用電負荷種類眾多，各工序用電比重不同，實施電力需求側管理是要逐步達到優化用電結構、提高經濟效益的目的。因此，鋼鐵企業開展電力需求側管理工作是一個錯綜復雜且循序漸進的過程。為捋順工作思路，形成閉環式管理，可將需求側管理工作分為三個流程：全面策劃、綜合實施、效果評價。鋼鐵企業電力需求側管理工作流程如圖1所示。

圖1 鋼鐵企業電力需求側管理工作流程

在具體執行過程中，可引入PDCA管理方法進行，即策劃—實施—檢查—改進（如圖2所示），使電力需求側管理工作融入企業日常管理活動。其中，領導決策、診斷策劃對應工作流程的第一步，包含組織機構建立，實施全面診斷，明確信息化和制度化要求，制定電能管理目標、指標和實施方案，確保相關工作有序開展并達到相應績效。實施執行對應工作流程的第二步，內容包括執行策劃改進方案，開展全面治理，保障用電可靠性、實施節約用電、需求響應、綠色用電等。工作評價則對應工作流程的第三步，評價與檢測已實施的方案效果，形成閉環，制定下個周期的策劃改進提高方案。

圖2 鋼鐵企業電力需求側管理系統化運行模式

2 工作流程第一步全面策劃

全面策劃的目的是將需求側管理形成工作機制明確目標，結合行業標準，通過自查監測或評估診斷的方式發現企業在電力需求側管理方面有哪些工作可以做。具體內容包括：組織機構建立、信息化平臺建立、制度建立、評估診斷。

2.1 組織機構建立

為使電力需求側管理工作融入企業日常生產組織與能源管理，結合企業能源管理體系和電力需求側管理特點，企業可成立節能減排領導小組，負責企業節能、電力需求側管理的領導工作，專業職能處室設立電力需求側管理推進小組，負責具體推進需求側管理工作；各生產單位設有電氣專業（需求側）管理人員，負責電力需求側管理的具體管理實施。

2.2 信息化平臺建立

信息化平臺建設應符合《國家電力需求側管理平臺管理規定（試行.2014）》《電力需求側管理平臺建設技術規范（試行）》《GB/T31960電力能效監測系統技術規范》《工業園區電力需求側管理系統建設》等相關規范。鋼鐵企業大多使用的是能源中心信息化平臺，包含水、電、氣體等多個能源介質，其中電力系統功能應包括：實時監視功能、系統實時報警功能、報警參數設定功能、歷史報警查詢功能、趨勢查詢功能等。

2.3 制度建立

制度建立旨在加強電力需求側管理，優化配置電力資源，在供用電環節減少浪費、降低電耗、提高用電效率。企業可建立《測量數據管理程序》《能源計量管理程序》《供用電管理制度》《能源監察管理制度》《能源績效考核辦法》等管理制度。各管理制度包括職責安排、項目管理、目標考核、運行標準、激勵機制等。

2.4 評估診斷

企業可委托第三方設計院、研究所等專業機構進行對電網進行綜合診斷，內容可包括電網短路電流計算、潮流計算、繼電保護校核、中性點接地方式評估、電能質量評估等。從中可直觀發現系統短路電流過大、配電室繼電保護誤動、中性點接地方電容電流過大、供電安全預警設備配置不全、電能質量不合格等影響電網可靠性的問題。進而針對問題制定下一步的實施改進計劃。

3 工作流程第二步綜合實施

鋼企需求側管理工作的具體實施內容包括：完善管理制度、信息化平臺升級、電網綜合治理、能源利用提升、節約用電、電能替代、綠色用電。

3.1 完善管理制度

3.1.1 推進TPM管理制度

為了規范電氣設備使用、運行、維護和保養管理，確保設備管理各項工作的順利開展，深入推進TPM管理，規范工作行為，推進標準化作業，滿足生產、安全、環境和質量對設備的要求。切實做到文明操作、正確使用、精心維護、嚴格管理。可結合TPM完善《電氣設備維護管理制度》《配電室崗位操作規程》《供電設備點、巡檢規范》等制度。

3.1.2 完善需求側響應制度

在電力主管部門的指導下建立《外供電應急預案》，同時與電力主管部門簽訂需求響應協議，按要求啟動并執行需求響應。配合電力主管部門上報可中斷負荷，完成精準切負荷項目落實工作，并配套建立《電網切負荷預案》。

3.2 信息化平臺升級

3.2.1 能源中心“云”升級

能源中心進行能源系統智能化改造，組織建設工業互聯網平臺，面向制造業數字化、網絡化、智能化需求，構建基于海量數據采集、匯聚、分析的服務體系，支撐制造資源泛在連接、彈性供給、高效配置的工業云平臺，實現企業能源優化配置。

3.2.2 物聯網技術實施監測

根據生產現場供用電設備情況，建立電氣設備管理平臺，可以實現手機終端實時查看電機、變壓器運行參數等，實現智能監控。

3.3 電網綜合治理

3.3.1 系統短路電流超標治理

治理短路電流超標，方法有很多，例如改變電網的接線方式、多母線分列運行或母線分段運行、采用高阻抗變壓器等。鋼鐵企業在電網建設時基本也都會滿足上述條件，那么隨著企業發展，發電機、同步機等設備并入電網造成的短路電流超標，可以通過在變電站及發電機出口增設限流裝置來治理。

3.3.2 電網可靠性提升改造

進行保護定值的校驗調整、配電室間增設差動保護裝置，提高保護動作的選擇性，解決保護裝置越級跳閘的問題；在二級變電站中性點新增消弧線圈、新增單相接地故障管理系統，

可有效降低事故狀態下的接地電流，避免因開斷容量不夠引起的爆炸等事故；在主變電站新增電纜在線預警選線系統，對電纜運行狀態進行實時在線監測，實現預知預控、狀態檢修，減少電纜接地故障的概率，在電纜發生單相接地故障后快速準確的選取故障回路，可大大提高供電系統的安全性、可靠性。

3.3.3 電能質量治理

鋼鐵企業存在大量沖擊負荷和諧波源。為保證功率因數、電能質量達標，在各級負荷側設置無功補償和諧波治理裝置，并根據工藝裝備的變化，對生產現場諧波情況進行測試，保證母線電壓總畸變率、電流畸變率、諧波電壓、諧波電流等符合國家標準。

3.4 能源利用提升

3.4.1 綜合能源利用

長流程鋼鐵企業可實施全流程余熱、余能、余壓回收技術改造，例如煤氣回收發電、干熄焦發電、焦爐上升管余熱回收、燒結余熱回收發電等，可有效降低外購電能。

3.4.2 錯峰用電措施

鋼鐵企業各生產單位可根據生產工藝特點和實際情況，結合電網分時電價，實施錯峰用電。具體體現在：一是在電費成本考核上，按分時電價對各生產單位進行成本核算；二是梳理間歇性生產設備，如煉鐵噴煤制粉系統、供水旁濾系統等規定在谷段或平段運行；三是將設備定修、換輥時間放在高峰時段；四是結合生產計劃，對訂單不飽滿的軋鋼機組實施錯峰生產。與此同時，也可發揮煤氣柜調節功能，開展錯峰發電。

3.4.3 節約用電

一是管理節電，優化各種介質運行方式，實現節氣、節水、節電，優化壓空、氮氣、氧氣系統的運行方式，實施分級供氧，減少供氧電耗；建立能源動力監察考核制度，監察各種介質的跑冒滴漏，減少能源浪費；優化電力計費繳費方式容量改需量，參與電力直接交易節約電費；二是設備節電，淘汰更新落后機電產品及照明設備，提高設備能效；三是改造節電，結合工藝實施節電改造，例如燒結機主抽風機變頻改造、水泵超高效永磁同步電機和驅動器控制改造。

3.5 電能替代

鋼鐵企業汽車運輸可實施電代油項目，火車運輸也可實施電動機車改造項目，在實現電能替代的同時還能滿足清潔生產要求。

3.6 綠色用電

隨著國家大力推進新能源發展，風電、光伏發電進入快速發展新階段，鋼鐵企業區域內建筑較為集中，符合不新增用地、利用固定建筑物屋頂及其附屬場所的建設條件，可利用現有廠房進行光伏改造；同時也可與風電廠商合作，建設風電直供項目，消納新能源，實現綠色用電。

4 工作流程第三步效果評價

經過策劃與實施一系列舉措，開展需求側管理為企業帶來的效率與效益的提升，最終體現在各項能源指標上。將需求側管理工作中的效果評價與能源管理體系有機融合，形成日常監管的評價機制，體現在利用《能源績效考核辦法》對工序電耗指標實施目標管理，對不同時期內的電能供需進行對比分析，以及對每個工序電能單耗進行一段時間的實績跟蹤，以曲線或者表格形式顯示跟蹤結果，同時從產量結構和工序電耗不同角度進行影響分析，具體包括年季月指標對比分析、與同行業其他企業對比分析等；利用信息化平臺計量網數據建設電能數據庫，對電能數據進行分析，從而評價對應舉措的實施效果。例如：對燒結機主抽風機的原有變頻器進行了技術改造，改造后經測試節電率在20%以上；對水泵超高效永磁同步電機和驅動器控制進行了改造，經測試平均節電率分別為20.1%和21.6%。

5 實施電力需求側管理的效果評估

5.1 制定能源利用遠期戰略規劃

可參考電力需求側管理工作內容制定企業遠期能源利用戰略規劃，以鋼鐵企業用電特性、系統負荷特性、電力需求側管理工作潛力等分析預測為基礎，提出鋼鐵企業總體節能減排目標、重點項目的實施方案以及提高企業經濟效益方案等。重點項目實施方案包括：各種高效節能燈具（綠色照明）、高效電動機、變頻調速技術、蓄冷蓄熱技術、節能變壓器、自動控制技術（無功補償等）等。提高企業經濟效益的方案包括：工業用戶峰谷分時電價購電方案、可靠性電價實施方案以及可中斷負荷電價方案等。

5.2 可參與示范企業申報提高企業形象

開展電力需求側管理的用能單位可依據工業和信息化部有關文件要求，向所在地省級主管部門或中國電力企業聯合會申報電力需求側示范企業。如獲推薦，可參與示范經驗宣傳推廣，并可適時申請智能制造、綠色制造重大工程、國家新型工業化產業示范基地建設等政策支持。

5.3 可申請政策激勵

開展電力需求側管理的用能單位，鼓勵申請政府財政獎勵、費用補償、可中斷負荷電價和高可靠性電價、輔助服務費用、重點能耗企業監測補償、節能技改或合同能源管理項目獎勵等政策支持，支持優先參與直供電試點及電力市場交易，并給予媒體宣傳、榮譽證書等相關激勵。

6 結語

鋼企進行電力需求側管理工作，旨在以能源管理為基礎實現能源價值，以系統化管理思維，以點帶面，全面提高節能意識，持續改進電能績效。同時，企業可依據工業和信息化部有關文件要求，向所在地省級主管部門或中國電力企業聯合會進行全國電力需求側管理示范企業（園區）申報。