細化電費分解，優(yōu)化調荷降低企業(yè)用電成本

盧朝暉，齊麗梅

（河鋼集團邯鋼公司能源中心，河北邯鄲 056003）

引言

電費支出是鋼鐵企業(yè)的重要成本之一,也是影響鋼鐵企業(yè)經(jīng)濟效益的因素。邯鋼利用峰谷電價差執(zhí)行“削峰填谷”用電、“增峰降谷”發(fā)電等科學合理節(jié)電措施，發(fā)電、節(jié)電效益顯著。各單位已基本合理優(yōu)化了生產組織方式，如非連續(xù)生產、生產負荷不滿的生產線已將最大用電負荷安排在了平谷段；設備檢修、大型電動機啟機及換輥、換斷面等也要求安排在峰段或平峰段；充分發(fā)揮各類儲能、儲料設備的功能，在谷段進行蓄能蓄料，到峰段時釋放利用等“削峰填谷”的用電措施。發(fā)電則是通過調控高焦轉爐煤氣柜煤氣儲量，每天在平、谷段充柜操作，降低發(fā)電負荷；峰段降柜操作，多發(fā)電來“增峰降谷”等等這些措施都有效提高了公司發(fā)電、用電的綜合效益。

與此同時，能源中心從電力集控中心的管理平臺上發(fā)現(xiàn)，個別變電站的兩路進線有時會出現(xiàn)峰段時某一發(fā)電機組的發(fā)電負荷明顯增加，發(fā)電機組并網(wǎng)段的用電負荷卻又減少，出現(xiàn)了發(fā)電向電網(wǎng)返送的情況；而在谷段時也可能出現(xiàn)發(fā)電負荷降低，用電負荷屬平穩(wěn)負荷的，基本上沒有明顯的減少，這樣又出現(xiàn)了從網(wǎng)上采購的電量增加的情況；有時還可能會出現(xiàn)各發(fā)電機組的發(fā)電負荷不同，用電負荷卻沒有隨之調節(jié)控制，從而造成了變電站的兩路進線一路出現(xiàn)向電網(wǎng)返送電量，一路從電網(wǎng)吸收電量，以上這幾種情況的出現(xiàn)可以說嚴重干擾或降低了公司節(jié)電工作的成果和效益。

如何借助電力集控中心的集中監(jiān)控平臺，對發(fā)用電系統(tǒng)進行統(tǒng)一的平衡調整、動態(tài)調荷避峰移峰，以實現(xiàn)發(fā)用電系統(tǒng)的效益最大化，成為能源中心最為關注的問題。

1 利用峰谷分時電價差降低電費的內涵

鋼鐵企業(yè)用電屬大工業(yè)用電,實行兩部制電價,即由電度電價、基本電價和功率因數(shù)調整三部分構成。兩部制電價電費計算公式為:月交電費=電度電費+基本電費+力率電費（功率因數(shù)調整電費）=月實際用電量×電度電價+最大需量或用電容量×基本電價+力率電費（功率因數(shù)調整電費）。為進一步減少綜合電費支出，實現(xiàn)發(fā)用電系統(tǒng)的效益最大化，就必須從細化電費分解入手，挖掘各種可增效的因素。

針對公司目前的用電實際，對公司的電費支出做了進一步的細化分解，分解后月交電費=峰段（含尖峰）電度電費+平段電度電費+谷段電度電費+基本電費（需量或容量費=最大需量或用電容量×基本電價）+力率電費（功率因數(shù)調整電費）。

分解后可以看出,在整個電費支出中大有潛力可挖掘的應該是基本電費（需量或容量費）、力率電費（功率因數(shù)調整電費）及峰谷分時電費，這就需要重點關注并強化用電、節(jié)電管理。

該項目從這三方面入手，創(chuàng)新各項節(jié)電、用電管理措施，強化節(jié)電、用電運行管理，優(yōu)化電力系統(tǒng)運行方式，合理采用動態(tài)調荷避峰移峰來助推公司節(jié)電工作中的用電“削峰填谷”、發(fā)電“增峰降谷”，從而更為有效的提高企業(yè)發(fā)電綜合效益，減少用電電費支出，最終降低企業(yè)用電成本，優(yōu)化供電環(huán)境，努力創(chuàng)造出有序供用電、效益最大化的雙贏局面。

2 主要做法

2.1 細化電費分解

（1）從基本電費來分析

主要考慮如何充分利用幾座220 kV 和110 kV總降變電站的現(xiàn)有資源和東西區(qū)十幾臺發(fā)電機組的發(fā)電能力，統(tǒng)籌兼顧、優(yōu)化平衡，對水源泵站、精鋼站、熱鋼站幾個變壓器容量較大，而負荷又不大的變電站向供電公司申請容改需，以減少基本電費。幾個變電站容改需以后基本電費由原來的每月1303.635 萬元降低到如今的1059.196 萬元，減少了244萬元；而對幾個負荷較大的變電站，則想法最大限度地提高運行變壓器的負荷率，減少變壓器的投運臺數(shù)，從而減少變壓器容量費，少投運鐵前站1臺63 MW 的變壓器，一個月就可以直接節(jié)省容量費146.79萬元。

（2）從峰谷分時電價差部分電費上分析

峰平谷電價見表1。

表1 峰平谷電價表（河北南網(wǎng)電網(wǎng)） 元/kWh

高峰時段8：00—12：00 和16：00—20：00（其中尖峰：每年6、7、8 月份9：00—12：00，110 kV尖峰時段電價0.8370元/kWh），共8 h，110 kV高峰時段電價0.7357 元/kWh；低谷時段22：00—次日6：00，共8 h，110 kV 低谷時段電價0.3301 元/kWh；平段6：00—8：00，12：00—16：00，20：00—22：00，共8 h，110 kV 平段電價0.5329 元/kWh。而峰谷電價差110 kV為0.4056～0.5069 元/kWh,10 kV為0.4296～0.5369元/kWh，峰谷電價差是2.3～2.4 倍，也就是說每天如能調荷避峰移峰10 MW，那每天直接經(jīng)濟效益就是3.6～3.78萬元。所以要充分利用電力集控中心監(jiān)控平臺的集中監(jiān)控調節(jié)優(yōu)勢，率先采用動態(tài)調荷節(jié)電技術，在節(jié)電、用電、發(fā)用電負荷平衡、負荷控制調節(jié)等方面做到調荷避峰移峰，來挖峰谷分時電價差的創(chuàng)效潛力。

（3）在力率電費——功率因數(shù)調節(jié)控制上做工作?？紤]如何利用調荷技術，讓大型同步機參與功率因數(shù)調節(jié)與變電站的集中補償互調互動，共同提高變電站的功率因數(shù)，使各變電站的功率因數(shù)控制在0.91～0.93，月電費可減少0.65%～0.95%，有效減少了功率因數(shù)調整電費（功率因數(shù)調整電費表見表2）的支出。

表2 以功率因數(shù)0.85為標準值的調整電費表

（4）要在電能質量管理、運行方式優(yōu)化、電能計量統(tǒng)計分析等方面為調荷避峰移峰做好基礎分析和保障，以保證在降低綜合電價的同時，保障全公司整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

2.2 優(yōu)化調荷，降低基本電費

新區(qū)建設之初規(guī)劃設計的是建設4座110 kV總降變電站，即：煉鋼、精鋼、鐵前和二冷軋變站。但在新區(qū)一、二期項目全部達產達效，二冷軋和新鋼軋項目全部投產后，綜合考慮西區(qū)變電站的實際負荷情況及新增負荷總量進行預測和綜合平衡后，決定不再建設二冷軋變電站，而是充分利用調荷技術讓煉鋼、鐵前兩個變電站完成二冷軋和新鋼軋系統(tǒng)的供電任務，實現(xiàn)西區(qū)現(xiàn)有兩個變電站集中供西區(qū)85%以上的負荷用電，最大限度地提高運行變壓器的負荷率，并減少變壓器投運臺數(shù)，從而減少基本電費。

（1）為配合二冷軋項目的投運要求，煉鋼站要充分利用現(xiàn)有的配電室空間和開關柜，優(yōu)化調整帶大負荷的能力，配出給二冷軋三路大負荷供電電源，帶起二冷軋區(qū)域新增的5.5 萬kW 的用電負荷。于是利用I、IV 段段尾的富余空間間隔，各新增一面3150 A 的開關柜（VEP-12/T3150-40 真空斷路器），同時在III 段擴容改造1 臺，將原來1 臺1 000 mm 開關柜的原VAC-12/2000-40 真空斷路器更換為VEP-12/T3150-40 真空斷路器，滿足了二冷軋三路大負荷供電電源的需求。

（2）對煉鋼站的主進開關、刀閘和變壓器加裝強制通風裝置，保證主進開關在持續(xù)性大負荷時，維持穩(wěn)定的溫升水平，以提高變站進線開關和變壓器的帶負荷能力。突破了國產柜內置刀閘長期經(jīng)驗運行值50%載流量的限制，使其實際帶負載能力提高到了85%，額定為4 000 A 的10 kV 主進刀閘開關實際最高帶負荷達到3 400 A而溫升不越限。

（3）為配合新鋼軋系統(tǒng)各配電室的投運要求，也要充分利用鐵前站現(xiàn)有的配電室空間和開關柜資源，通過改造開關小車來優(yōu)化調整變電站現(xiàn)有開關柜帶大負荷的能力。將鐵前站3 臺1000 mm 開關柜的原VAC-12/2000-40 真空斷路器更換為VEP-12/T3150-40 真空斷路器，將10 臺800 mm 開關柜的原VAC-12/1250-31.5 真空斷路器更換為ZN127-12/T1600-40真空斷路器，再新增4面2500 A開關柜，滿足了大型、線棒、一煉鋼等新鋼軋所有項目6.5 萬kW的用電需求。

（4）在二冷軋和新鋼軋項目全部投產后，通過綜合平衡西區(qū)變電站的實際負荷情況及對新增負荷總量的監(jiān)測、預測和綜合平衡、優(yōu)化調荷后，不但二冷軋變電站可以不用再建，鐵前站還可以利用3#60 MW 發(fā)電機組和10 kV 并網(wǎng)的2 臺15 MW 干熄焦、1 臺30 MW 燒結余熱發(fā)電等發(fā)電負荷再進一步挖潛；不但讓各發(fā)電機組的發(fā)電量最大限度地就地消耗，同時還可以少投運鐵前站1 臺63 MVA 變壓器，使現(xiàn)有煉鋼站、鐵前站運行的5 臺63 MVA 的變壓器直接帶起了西區(qū)240～265 MW 的用電負荷，變壓器的負荷率提高到75%～85%，每月可節(jié)省基本電費（變壓器容量費）146.79 萬元。

（5）為保證鐵前站少投一臺變壓器，還要滿足新鋼軋系統(tǒng)和新增料場、新增環(huán)保項目脫硫脫硝的供電需求，考慮再從冷軋站倒至原料站（鐵前站供電）1臺18 MW TRT發(fā)電機組，再通過對進線柜及隔離小車柜前后門上加裝排風扇，對高壓開關柜進行強制風冷，讓柜內溫升能及時流散出來，以降低開關柜的溫度，提高進線柜帶負荷的能力，改進后鐵前站進線開關帶負荷能力由原來38 MW 提高到52 MW 左右，進線及隔離開關柜溫度卻由80 ℃降到了正常的40 ℃以下，溫度下降40 ℃，帶負荷能力提高了30%以上。

3 充分利用峰谷電價差，降低峰谷分時電價差部分電費

公司的電費支出主要包括基本電費和電度電費兩個方面。其中電度電費，國家和河北南網(wǎng)是實行峰平谷分時計價，受用電總量和用電時間段的雙重影響。自發(fā)電量已占企業(yè)用電的58%以上，若能充分利用好峰谷電價差這一雙贏的經(jīng)濟價格杠桿，在用電上采取“削峰填谷”、發(fā)電上采取“增峰降谷”等調荷避峰移峰的節(jié)電措施，對公司實施資源優(yōu)化配置，促進發(fā)電效益最大化，減少用電電費支出，最終降低企業(yè)用電成本都是非常有效、切實可行的。同時還兼顧了優(yōu)化供電環(huán)境，創(chuàng)造科學合理、經(jīng)濟有序的供用電雙贏局面。

合理優(yōu)化生產組織方式，非連續(xù)生產、生產負荷不滿的生產線將最大用電負荷盡可能安排在平谷段，設備檢修及換輥、換斷面盡可能安排在峰段或平峰段，再充分發(fā)揮各類儲能、儲料設備的功能，在谷段進行蓄能蓄料、到峰段時釋放利用等用電措施。發(fā)電要通過調控高焦轉爐煤氣柜煤氣儲量，每天在平、谷段充柜操作，降低發(fā)電負荷；峰段降柜操作，多發(fā)電來“增峰降谷”。邯寶能源中心作為發(fā)電、用電、轉供電的集中監(jiān)控管理中心，更要充分利用調荷節(jié)電技術，在發(fā)電、用電運行方式優(yōu)化調整、發(fā)用電負荷平衡、轉供電負荷控制調節(jié)等方面做到調荷避峰移峰。

兩區(qū)能源中心每天峰谷用電比例差保持在3個百分點以上，每天峰時段發(fā)電差達到30萬kWh以上峰谷發(fā)電量差基本保持在30 萬kW 左右，每天直接創(chuàng)效18.3萬元。

4 利用大型同步機參與變電站功率因數(shù)調節(jié)，降低功率因數(shù)調整電費

在減少力率電費——功率因數(shù)調整電費方面，綜合平衡優(yōu)化西區(qū)十幾臺發(fā)電機組的并網(wǎng)運行方式，讓各發(fā)電機組的無功出力參與兩個變電站四路110 kV 進線的功率因數(shù)調節(jié);同時考慮利用動態(tài)調荷節(jié)電技術，讓參與功率因數(shù)調節(jié)的大型同步機與變電站的集中補償互調互動，共同調節(jié)控制并提高各變電站的功率因數(shù)，保證各變電站的功率因數(shù)控制在0.90～0.93，月可減少功率因數(shù)調整電費0.65%～0.95%。

110 kV 線路的功率因數(shù)由站內變壓器功率因數(shù)和發(fā)電機無功出力共同決定，在發(fā)電機出力出現(xiàn)波動時，可能會出現(xiàn)短時的功率因數(shù)偏低、倒送無功或用電負荷過少的情況，這時就需要針對實際情況，有選擇性地對變電站電容器無功補償進行切換，或者有指導性地提出發(fā)電機無功出力水平的調整量，以滿足系統(tǒng)的整體平衡需要。有效保證各計量點的功率因數(shù)，避免供電公司對力率電費指標考核。

5 實施效果

對鋼鐵企業(yè)的電費進行詳細分解，實施“削峰填谷”用電、“增峰降谷”發(fā)電，并統(tǒng)籌各產線生產運行方式，利用峰谷時間差優(yōu)化發(fā)用電負荷的分配、平衡與管理，提高變壓器的負荷率，利用大型同步機、集中補償電容器綜合調控各變電站的功率因數(shù)等各項措施，公司大大降低了用電成本，實現(xiàn)了各變電站安全經(jīng)濟可靠運行和發(fā)用電系統(tǒng)效益最大化的雙贏，每月可節(jié)省基本電費380多萬元。