時(shí)間:2007-06-28 09:57:00來源:jiangf
圖1 經(jīng)過管理的實(shí)際需求功率有很大的降低可能[/ALIGN]
(5)為了實(shí)現(xiàn)負(fù)荷控制系統(tǒng)的準(zhǔn)確性,優(yōu)化控制計(jì)算機(jī)通常是脈沖式控制。需要總的脈沖和測(cè)試周期脈沖.在德國,總脈沖數(shù)通常由供電局從其電表提供,這樣可以避免重新裝設(shè)脈沖信號(hào)源帶來的誤差而影響調(diào)控精度。
(6)可降低功率及可斷開用電設(shè)備的操縱,是通過具有無電位的繼電器進(jìn)行的。由于應(yīng)用傳統(tǒng)的電子技術(shù).所以這種控制幾乎是不能被干擾的。為了滿足企業(yè)較高的保險(xiǎn)要求,優(yōu)化計(jì)算機(jī)裝置了一個(gè)自我監(jiān)測(cè)器。在錯(cuò)誤發(fā)生時(shí),即會(huì)給出一個(gè)干擾報(bào)告。就連外部錯(cuò)誤(例如供電局電表的總脈沖數(shù)錯(cuò)誤)也能辨認(rèn)并給出報(bào)告。
(7)負(fù)荷控制系統(tǒng)監(jiān)測(cè)著預(yù)先給定的最高功率,并且保證通過對(duì)合適的用電設(shè)各的斷,開處理能使這一最高值不被超過。因此核心問題是軟件的設(shè)計(jì)!這就是運(yùn)用“趨勢(shì)計(jì)算”的趨勢(shì)分折軟件。可以實(shí)現(xiàn)以最少的調(diào)控次數(shù),保證運(yùn)行在限定功率以下,以不影響企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)行。如圖2、圖3為計(jì)算每次調(diào)控處理時(shí)趨勢(shì)統(tǒng)計(jì)的變化原理,僅在
時(shí)才發(fā)出調(diào)控指令。
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圖2 趨勢(shì)計(jì)算原理圖[/ALIGN]
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圖 3
注:目中藍(lán)色曲線為實(shí)際運(yùn)行功率,紅色直線為限制功率.綠色線為模擬的實(shí)際運(yùn)行功率, 綠色在紅色直線之下,說明運(yùn)行沒有超出限制功率,反之則超出限制功率。[/ALIGN]
(8)負(fù)荷控制系統(tǒng)可通過監(jiān)控PC機(jī)直接輸入調(diào)控指令,也可以通過模擬撥號(hào)方法輸入調(diào)控指令,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或遠(yuǎn)程集中控制,簡便經(jīng)濟(jì)。
3、錫鋼及準(zhǔn)鋼集團(tuán)負(fù)荷控制(DSM)項(xiàng)目
江蘇錫鋼集團(tuán)最大負(fù)荷74422 kW,年平均負(fù)荷54194kW,以最大需量方式支付基本電費(fèi),年電費(fèi)近2億元,其用電費(fèi)用總和達(dá)到企業(yè)總成本的12.8%,是城市的“電老虎”:但另一方面平均日負(fù)荷率只有43%,用電效率非常低下。
江蘇淮鋼鋼鐵集團(tuán)公司的電力負(fù)荷在l00000 kW左右,其中煉鋼4601線在67000~68000 kW左右,動(dòng)力4939線在35000kW左右。負(fù)荷控制潛力極大。
3.1 項(xiàng)目概況
3.1.1 錫鋼
1)該廠擁有二條供電線路,其中110 kV楊鋼線容量7l.5 MVA,主要為煉鋼負(fù)荷,是產(chǎn)生電力峰值的土要來源,因此選為項(xiàng)目的受控線路。
2)楊鋼線有30t電弧爐2臺(tái)(6號(hào),7號(hào)爐),總功率50000kVA,精煉爐3臺(tái),總功率18500kVA。根據(jù)生產(chǎn)工藝狀況,選擇2臺(tái)電弧爐作為主要受控設(shè)備。
3)楊鋼線剩余負(fù)荷如精煉爐等作為下步細(xì)化控制對(duì)象。
(1)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1)采用德國法蘭克蓋姆普“趨勢(shì)分析”核心軟什,軟件設(shè)計(jì)的重要依據(jù)是工廠提供的大量州電負(fù)荷歷史資料,軟什可以預(yù)測(cè)到下一個(gè)時(shí)問間隔內(nèi)是否會(huì)出現(xiàn)峰值,如出現(xiàn)峰值,該峰值與當(dāng)前功率的平均值是否會(huì)超出己設(shè)定的限定功率,如果超出,則發(fā)出自動(dòng)控制信號(hào)。軟件測(cè)量周期以每15 min為一個(gè)時(shí)間間隔,即每天96時(shí)段。
2)受控設(shè)備調(diào)控功率設(shè)計(jì) 根據(jù)電阻控制方式工藝情況,選擇6號(hào)、7號(hào)爐的額定功率用于調(diào)控,設(shè)計(jì)成4級(jí)分檔功率,每級(jí)800kW左右。根據(jù)客戶電爐控制板的參數(shù),采用繼電器接入電阻方式而改變電爐控制電壓(電流),使得電極自動(dòng)升降而調(diào)控功率。如圖4所示。
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圖 4[/ALIGN]
3)信號(hào)源采集 鑒于信號(hào)源必須是脈沖信號(hào),因此在該廠自各測(cè)量柜低壓側(cè)加裝高精度脈沖式電度表作為信號(hào)源,表計(jì)脈沖量為l000IMP/H,精度0.2級(jí)。
4)主機(jī)位置及連接控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主機(jī)設(shè)置在工廠110 kV主變電所內(nèi),連接系統(tǒng)采用先進(jìn)的總線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),布線從6號(hào),7號(hào)電弧爐的控制板引至工廠中央變電所內(nèi),接入能控主機(jī);控制系統(tǒng)采用低壓繼電器系統(tǒng),作為接受主機(jī)輸出信號(hào)并起動(dòng)電弧爐電極自動(dòng)升降控制板,調(diào)控其各檔控制級(jí)。
5)限度功率(節(jié)約比例)的設(shè)定 主要考慮T廠的歷史平均峰值功率及在生產(chǎn)不受影響的前提下設(shè)定一般在5%~30%,該工廠實(shí)施前需量平均值在50 000kW左右,該項(xiàng)目設(shè)定在10%左右,即下降5 000 kW左右。
(2)系統(tǒng)示意圖(如圖5所示)
1)圖中遠(yuǎn)程監(jiān)視系統(tǒng)設(shè)在總部,通過簡便的撥號(hào)上網(wǎng)方式,可以24 h不問斷地為用戶實(shí)施監(jiān)控服務(wù)。
2)圖中擴(kuò)展設(shè)備可由工廠不斷細(xì)化接入,例如精煉爐、電力負(fù)荷等,通過細(xì)化叫發(fā)掘最大的效能。
3)運(yùn)行原理
1)當(dāng)系統(tǒng)軟件通過趨勢(shì)計(jì)算預(yù)測(cè)到將出現(xiàn)超限功率峰值的時(shí)候,系統(tǒng)發(fā)出自動(dòng)控制信號(hào),該信號(hào)首先啟動(dòng)第一個(gè)受控電弧爐的第一檔受調(diào)功率,如果第一檔受調(diào)功率仍能抵消這個(gè)超限峰值功率,系統(tǒng)將啟動(dòng)第二個(gè)受控電弧爐的第一檔受調(diào)功率,以此循環(huán),從而可以在不影響生產(chǎn)的前提下,將最大需量功率控制在限度目標(biāo)以下。各受控電爐受控級(jí)啟動(dòng)程序可以表示為:
電爐l/l檔—電爐2/1檔—電爐1/2檔—電爐2/2檔—電爐1/1檔
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圖 5[/ALIGN]
2)系統(tǒng)控制是全自動(dòng)的,爐前生產(chǎn)工人叫不必考慮其控制情況,原生產(chǎn)程序與次序不受任何政變。
3)限度功率(節(jié)約比例)可根據(jù)工廠每月不同的生產(chǎn)情況予以調(diào)整,以達(dá)到最佳的技能。
3.1.2 淮鋼
淮鋼與錫鋼不同為:電弧爐為PLC控制,在錫鋼項(xiàng)目成功基礎(chǔ)上進(jìn)行了較大的改進(jìn)
(1)電弧為PLC控制,設(shè)計(jì)在其PLC分檔中直接選取,由能控裝置的開關(guān)信號(hào)直接控制(見原理圖1,分擋為額定功率的百萬比。此百分比分別為90%、85%、75%……
提爐程序:采用循環(huán)分推方式,即所有受控設(shè)備分擔(dān)消化峰值率的方式,而不影響正常生產(chǎn)(正常生產(chǎn)感覺不到為最佳),如圖6、圖7所示。
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圖6 淮鋼電弧爐在受控時(shí)的功率變化 圖7 淮鋼電弧爐在受控時(shí)的每檔功率變化指示燈[/ALIGN]
(2)特點(diǎn)
1)信號(hào)源的改進(jìn):從過去檢測(cè)電度信號(hào),改為直接檢測(cè)電壓電流信號(hào)。①避免了計(jì)算誤差,提高了精度。②可直接在用戶計(jì)量柜取得信號(hào),改變了只能從供電部門表計(jì)中取信號(hào)須征得同意而阻礙了一些項(xiàng)目的實(shí)施。
2)對(duì)淮鋼所有主要負(fù)荷(容量可達(dá)247個(gè))均在同一系統(tǒng)中實(shí)施監(jiān)控:4939線動(dòng)力,1313線1號(hào)發(fā)電機(jī),1303線2號(hào)發(fā)電機(jī),4601線受控?zé)掍摼€。
3)系統(tǒng)具有全部實(shí)時(shí)用電參數(shù),可替代人工抄表。
①系統(tǒng)具有電力成本管理功能。②可自動(dòng)計(jì)量生成日,月,年電費(fèi)。
4)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部不同生產(chǎn)單位的電費(fèi)成本核算。
5)可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)內(nèi)部功率因數(shù)及諧波監(jiān)控,自動(dòng)切入無功補(bǔ)償及濾波裝置,從而在降低用電峰值的同時(shí)提高用電效率及治理電網(wǎng)污染。
6)本項(xiàng)目是第一個(gè)由PLC控制的現(xiàn)代化煉鋼爐的成功范例,由于目前鋼廠基本為PLC控制的現(xiàn)代化煉鋼爐,故很有推廣指導(dǎo)意義。
3.2 實(shí)施效果
3.2.1 錫鋼
(1)空施前最大負(fù)荷為50 430 kW,實(shí)旌后最大負(fù)荷為45 408 kW,削減最大負(fù)荷5 022 kW,年節(jié)約金額162.7萬元(江蘇地區(qū)最大負(fù)荷計(jì)費(fèi)為27元/kw)
(2)實(shí)施前后工廠負(fù)荷曲線圖如圖8、圖9所示。
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圖 8 圖9[/ALIGN]
(3)無錫節(jié)約能源監(jiān)測(cè)站于2003年4月對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行全面測(cè)試,測(cè)試對(duì)比數(shù)據(jù)見附表示,最大需量控制系統(tǒng)投運(yùn)前:平均需量為37 594 kW,平均鋼產(chǎn)量為24 524t,最大需量/產(chǎn)量單位平均為1.57,投運(yùn)后:
在平均鋼產(chǎn)量上升到36083t(增加16%)的情況下,最大需量,產(chǎn)量單位平均值反而下降為1.2.下降24%,用電效率的提高效果十分明顯。
[ALIGN=CENTER]附 表
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該項(xiàng)目獲得2003年度江蘇省電力需求側(cè)DSM項(xiàng)目成果獎(jiǎng)勵(lì)120萬元。
結(jié)論:①使用后雖然鋼產(chǎn)量較使用前增加了16%.但單位需量反而降了24%
②使用前正常的最大負(fù)荷在50 430KW,使用后最大需量45408KW.節(jié)約量超過10%,全年可節(jié)約用電費(fèi)用167.2萬元
③按照江蘇省經(jīng)貿(mào)委(2002)l963號(hào)文件精神,該廠獲得政府專項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)120萬元
3.2.2 淮鋼
(1)本項(xiàng)目在淮鋼煉鋼4601線實(shí)施控制。
(2)實(shí)施后第一步將4601線控制在60 000~62 000kW左右。
(3)本項(xiàng)目節(jié)約電力負(fù)荷功率5 000~8 000 kW左右。即:
1)為社會(huì)貢獻(xiàn)電力負(fù)荷功率5 000~8 000 kW左右.為緩解缺電作出了貢獻(xiàn)。
2)為企業(yè)每年減少需量電費(fèi)支出162~259萬,降低了企業(yè)成本,提高了競(jìng)爭(zhēng)力。
3)均衡了企業(yè)電力負(fù)荷,延長一次供用電設(shè)備使用壽命,同時(shí)實(shí)現(xiàn)更安全用電。
4)提高了企業(yè)電力調(diào)度及管理的水平如圖10所示。
南鋼最大負(fù)荷90180kW,最低6900kW,峰參差33%,
設(shè)定帶級(jí)比例10%~15%
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[B]圖 10
南鋼最大負(fù)荷90180kW,最低6900kW,峰參差33%,設(shè)定帶級(jí)比例10%~15%[/B][/ALIGN]
3.3 負(fù)荷控制系統(tǒng)的其他功能
1)峰、谷、平管理功能工廠可以根據(jù)不同時(shí)段的電價(jià)及生產(chǎn)安排,相應(yīng)設(shè)定在峰、谷、平的允許用電負(fù)荷量,系統(tǒng)能予以自動(dòng)控制及管理,從而進(jìn)一步節(jié)約用電費(fèi)用。
2)用電參數(shù)管理功能系統(tǒng)可以顯示與存儲(chǔ)所有用電參數(shù),如P、I、S、Q、cosφ等,完全可以改變變電所值班人員手工抄表的歷史,其軟件界面如圖11和圖12所示,這些數(shù)據(jù)可進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、分析,從而提高企業(yè)用電管理水平。
3)由于均衡用電負(fù)荷,提高了電網(wǎng)設(shè)備用電可靠性.從而更安全用電。
4)還可以擴(kuò)展到電、水、氣、煤的綜合能源管理,均可以在同一系統(tǒng)進(jìn)行管理,這方面還有巨大的課題可以展開,可大大提高企業(yè)管理水平與綜合競(jìng)爭(zhēng)能力。
3.4 項(xiàng)目意義
(1)本項(xiàng)目可使用電大戶企業(yè)均衡負(fù)荷,節(jié)約費(fèi)用,提高管理水平與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。
(2)城市用戶大戶負(fù)荷的均衡還可以降低城市總體負(fù)荷曲線的峰谷差,提高城市用電效率,并同時(shí)提高了發(fā)電企業(yè)發(fā)電的售電效率。
(3)鑒于志愿服務(wù)的理念,本項(xiàng)目采用了外方(德國法蘭克蓋姆普能源控制(無錫)有限公司)“免費(fèi)提供設(shè)備,合作雙方分享節(jié)約收益”的做法,因此實(shí)現(xiàn)了企業(yè)在不增加投資的情況下進(jìn)行節(jié)能技術(shù)改造的可能。
(4)可用于電力部門與政府部門集中或區(qū)域性地監(jiān)控電力大戶,特別是當(dāng)今電力供應(yīng)緊張,迎峰度夏形勢(shì)十分嚴(yán)峻的情況下,通過對(duì)城市電力大用戶的集中治理,來緩解用電壓力,提高用電效率具有明顯的社會(huì)效益。
(5)對(duì)推進(jìn)運(yùn)用技術(shù)手段進(jìn)行能源管理提供了良好的范例。
(6)供電部門及電廠均可獲得多方收益
1)改善其供電網(wǎng)線峰谷差,增加供電容量,緩解供電壓力,對(duì)中型城市來說,每降5%可增加可觀的供電容量,其經(jīng)濟(jì)效益足巨大的。
2)通過對(duì)治理容量計(jì)量單位的峰值,可為供電部門再增加可觀的供電容量及電費(fèi)來源。
3)將來隨著供電公司的獨(dú)立核算,在不影響總體kW.h收益下,還以減少向電廠的購電容量而提高投資效益。
4)均勻電網(wǎng)峰值后,將減少電網(wǎng)沖擊,降低事故隱患,更安全,意義十分重大,這在國外是重要的。
5)電廠可發(fā)展投資的效能,減少低谷時(shí)的容量空置。
6)實(shí)現(xiàn)負(fù)控及用電管理,計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)化、自動(dòng)化,提高管理水平
(7)對(duì)推動(dòng)電力改革,特別計(jì)價(jià)體制改革提供了在更良好開展需求側(cè)管理的可能性的保證。
(8)通過企業(yè)需求側(cè)管理可上升到整個(gè)城市的需求側(cè)管理,從電力需求側(cè)管理可擴(kuò)展到綜合能源需求側(cè)管理。
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圖11 綜合能源需求側(cè)管理界面
圖12 水、電、氣綜臺(tái)能源需求側(cè)管理[/ALIGN]
4、為更好開展用電大戶企業(yè)負(fù)荷控制(DSM)的建議
1)鑒于大多數(shù)企業(yè)缺乏對(duì)負(fù)荷控制(DSM)的方法與好處的了解,因此,廣泛開展的負(fù)荷控制(DSM)技術(shù)措施和成功案例的推介,有利于企業(yè)理解與接受這一工作的可行性,推動(dòng)條件適合的企業(yè)首先開展這一工作。
2)鑒于相當(dāng)一部分企業(yè)巳安裝負(fù)荷控制儀,因?yàn)檫@些負(fù)荷控制儀只能起到每年的“限電拉閘”作用,不具備常年的管理功能。因此.可對(duì)目前己裝有這些老一代的負(fù)荷控制儀的企業(yè)進(jìn)行改造,使其不僅在“限電拉閘”需要時(shí)發(fā)揮作用,而且還可以在這以外的大部分時(shí)間里,為企業(yè)合理調(diào)控負(fù)荷,降低峰值功率,節(jié)約用電費(fèi)用。這樣可改變企業(yè)對(duì)老的負(fù)荷控制儀只是拉他們電的看法,會(huì)受到企業(yè)的普遍自覺的歡迎,從而自愿而積極安裝負(fù)荷控制儀,開展負(fù)荷控制工作。
3)改革基本電費(fèi)計(jì)費(fèi)方式。如果能過渡到同國外一樣,全部采用最大需量(最高峰值)的基本電費(fèi)計(jì)費(fèi)方式,或者先采用象上海企業(yè)一樣的MD申報(bào)的基本電費(fèi)計(jì)費(fèi)方式,將會(huì)大大促進(jìn)企業(yè)開展負(fù)荷控制(DSM)工作的積極性。
4)對(duì)于目前相當(dāng)一部分按基本容量基本電費(fèi)計(jì)費(fèi)方式的企業(yè),是否也可以提出最大允許峰谷差的考核要求,促使其自行開展負(fù)荷控制(DSM)工作。至少在每年夏、冬兩個(gè)用電高峰時(shí)節(jié),要求其開展負(fù)荷控制(DSM)丁作,以緩解用電壓力,并可延緩及減少拉閘手段的運(yùn)行時(shí)間段的來臨。鑒于這些企業(yè)目前沒有基本電費(fèi)節(jié)約上的收益,政府是否按其減少的峰值功率給予一定獎(jiǎng)勵(lì)。
5)地方供電部門需轉(zhuǎn)變觀念,特別是對(duì)企業(yè)降低需量少收基本電費(fèi)的觀點(diǎn),從大局的角度,按中國國家電力公司DSM宣傳冊(cè)的要求,支持并推動(dòng)企業(yè)負(fù)荷控制(DSM)工作的廣泛開展.在計(jì)費(fèi)方式選擇.峰值功率信號(hào)源提供,歷史負(fù)荷資料提供等方面給予企業(yè)方便。
6)從長期看,計(jì)費(fèi)方式及供用電技術(shù)考核要求的改革,如推廣最大需量(最高峰值)或者M(jìn)D申報(bào)的基本電費(fèi)計(jì)費(fèi)方式.同時(shí)增加企業(yè)用電峰谷差的考核要求,是負(fù)荷控制(DSM)工作得于長期開展,企業(yè)及城鄉(xiāng)用電不斷優(yōu)化,峰谷差逐步減少,發(fā)、供、用電效能不斷提高,電網(wǎng)更安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)。
7)改變電力部門對(duì)企業(yè)電能質(zhì)量的考核體系,從目前只有對(duì)功率因數(shù)單一獎(jiǎng)罰考核,增加峰谷差的獎(jiǎng)罰考核(還可以有諧波指標(biāo)),使用戶更具主動(dòng)性。
8)改變電力供應(yīng)體制。目前供電部門即使降低峰谷差,也降低不了買電成本,因此應(yīng)從電力供應(yīng)體制上改革。
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