汉钢公司电力负荷侧管理研究

彭雅路

（陕西钢铁集团汉中钢铁有限责任公司  设备管理中心  724200）

摘要：当前，电力负荷侧管理措施成为电力可持续发展的重要支持手段。它通过采取有效的技术和管理措施，引导电力用户改变用电方式，提高终端用电效率，提高供用电的经济性和可靠性，优化资源配置的用电管理活动，是我国能源战略的重要组成部分。本文对汉钢公司电力负荷侧情况进行分析，探讨了管理措施和建议。

关键词：电力负荷侧管理；避峰就谷；电能质量；源网荷储

1   汉钢公司电力负荷侧管理现状

1.1  汉钢用电现状

公司目前拥有一座330kV总降变电站，变电站进线采取330kV双回路供电方式与西成高铁线路π接；站内主要设备为六氟化硫间隔和330kV电力变压器3台，将330kV电压变成35kV和10 kV向厂区各个变电站和用电设备输配电能。四座35kV变电站包括：铁前35kV变电站、钢轧35kV变电站、鼓风机35kV变电站和精炼炉35kV变电站，其中铁前和钢轧变电站是两个负荷中心，鼓风机和精炼炉是大型负载设备；26座10 kV高压室负责钢铁长流程的配网；配套5套发电机组，另外一套80MW机组正在建设。

电力负荷侧管理设置两个集控站（铁前35kV站、钢轧35kV站），分别负责铁前、钢轧区域电力调度命令受理及停送电操作。其余10kV高压室为无人值守，高压室安装了摄像头，初步实现远程视频巡检和监控。近年来，对钢轧、铁前35kV站关键设备（主变、开关柜、电缆、电机）安装了无线测温传感器，搭建测温预警平台，实现设备运行温度实时监测。对铁前系统一类负荷电源电缆实施了局部放电在线监测，对运行中的部分电力电缆实现了绝缘性能在线监管。通过供配电系统保护装置及后台监控系统改造，已基本实现配电室后台调度指令集中管控。集成了10kV高压室监测数据的采集、监测、预警及操作的一体化，配网高压室逐步实现了无人值守运行方式。

1.2  电力负荷侧管理方法

（1）优化电网运行方式，实现变压器经济运行

根据用电负荷特性和变化规律，通过运行方式的择优调整，合理控制负荷，通过检测、计算择优选取变压器最佳运行方式、运行最佳组合以及负载调整的优化、改善变压器运行条件等技术措施；汉钢公司在保障公辅系统电力供应安全的前提下，调整运行方式，将，鼓风机35KV 2#主变、1#管带机1#变、高炉主控楼2#变等12台空载或低载变压器退出，降低空载损耗69kwh，每月节约电费约2.48万元，每年节约29.8万元。

（2）改善电能质量，低压线路就地补偿的运行管理

按照“分级补偿，就地平衡，分散补偿与集中补偿相结合，以分散为主”的原则，合理布局补偿位置和补偿容量。持续推进最终使厂内各级变电所功率因数达到0.90以上，总降变电站功率因数达到0.95以上，有效降低企业内部的电能损耗，年均创效300余万元。

（3） 变电站综合自动化自主优化改造

为高效、合理地利用电能，推行全厂供配电系统数字化管理，实现供配电系统集中监控、经济运行及调度自动化。全厂设置电力调度集控站，负责将所有变电站设备的运行情况即时传输、测量；通过记录电力系统各种参数的瞬时值、动态变化，形成实时数据库和历史数据库，以协助完成遥测、遥信、遥控等功能。通过这些手段，既可以提高继电保护的准确率，又可提高变电所的运行管理水平，避免误操作事故及人工操作安全事故的发生。

（4）用电设备节能管理

通过逐步淘汰落后高能耗设备、采用节能型新型设备来提高能源转换效率，以及通过动态无功补偿和变频调速等手段来提高电网的电能质量和用电设备的节电水平。并且对公司车间照明、路灯进行LED节能改造。每年下发节能管理措施，提升全员节能意识，杜绝长明灯、跑冒滴漏等现象。

（5）避峰就谷用电措施

结合生产运行特点，通过避峰就谷控制措施，附属设备跟随主系统运行，缩短设备启动空载时间；在用电尖峰和高峰时段降低大功率设备用电量，在谷值时段充分提高用电设备效率，匹配用电负荷；同时充分降低设备空载率和负载损耗。汉钢公司2022年1-8月，避峰就谷创效约463.9万元。

管理方面加快科技创新和技术改造，进一步推广电力负荷智能控制技术应用，通过实施技术项目（如EMS能源管控中心、高效发电机组等），一方面利用智能系统强化电力调度平衡管理，统计分析平衡生产过程中电力负荷，节约能源和成本。同时加大企业内部富余能源利用提高自发电量，降低外购电能。

2   用电管理安全可靠性实践

2.1  解决用电的难点问题

近几年针对电缆头发生的绝缘老化问题，对电缆头进行了整体排查。分析问题发生的症结所在，针对电缆头制作工艺问题采用冷缩电缆附件，与汉中本地湿润环境所匹配，对存在隐患的电缆终端头、电缆中间头进行了更换并加装了测温装置，保障了电力系统的稳定运行。

解决电网过电压问题。针对轧钢轧线在雷电天气下电网闪变，造成中压变频跳闸夹钢问题，对轧钢四条线传动系统接地系统进行了改造，将强电、弱电、防雷接地分开，避免了过电压状态下的相互干扰。在电网中应用大功率有源滤波补偿，实现电网容性欠压补偿，从而实现轧机电控系统的稳定运行。

2.2  电力系统新技术应用

对钢轧、铁前35kV站部分关键设备（主变、开关柜、电缆、电机）安装了无线测温传感器。截至目前累计完成300面高压开柜，1281点无线测温传感器，通过搭建测温预警平台，结合开关柜电流、用户负荷等情况对接点温升进行综合分析判断，提高电气设备在线分析能力。对铁前负荷实行分类管控，针对一类负荷电源电缆实施了局部放电在线监测，通过对运行中的电力电缆进行绝缘性能在线监管，提高了电气设备绝缘劣化的预诊断能力。

2.3  中性点接地方式进行改造

对汉钢公司10kV供电系统中性点接地方式进行改造，将原10kV系统中性点不接地系统改造为中性点经消弧线圈接地，有效解决了汉钢公司10kV中性点电容电流超标，导致电缆发生接地后爆裂起火的问题；配套智能选线装置、母线低残压的改造，有效遏制系统过电压造成电气设备绝缘击穿的事故发生。

2.4  定值匹配及优化管理

随着公司生产系统负荷增加，电力系统扩容，电气设备升级改造、系统不断完善，电力系统运行负荷逐步增加；系统总体阻抗、运行参数及巡行方式已发生改变，电力系统继电保护原设计保护定值已不匹配，发生故障时保护装置不能可靠合理动作，供电系统安全稳定运行存在风险。为确保汉钢公司供配电系统运行的安全性、可靠性和稳定性，需对35kV及10kV供配电系统继电保护定值进行优化，完善各系统保护定值级差配合，防止保护装置越级跳闸、误动作、拒动作，避免供电系统事故扩大。

3   电力负荷侧管理新技术及钢铁节能技术应用

3.1  源网荷储技术应用探讨

源网荷储是一种包含“电源、电网、负荷、储能”整体解决方案的运营模式，可精准控制社会可中断的用电负荷和储能资源，提高电网安全运行水平，可解决清洁能源消纳过程中电网波动性等问题。

源网荷储系统的研究应用，对能源发展意义重大。一是提高大电网故障应对能力。能够使大电网故障应急处理时间从分钟级缩短至毫秒级，为预防控制大面积停电时间提供了专业手段。二是支撑分布式电源发展。

为了提升能源清洁利用水平和电力系统运行效率，通过优化整合本地电源侧、电网侧、负荷侧资源，探索构建源网荷储高度融合的新型电力系统，根据国家发改委、国家能源局和陕西省有关通知精神，汉钢公司申报了“源网荷储”一体化示范项目，材料已上报陕西省能源局，目前正等待审批结果。该项目的实施将充分利用勉县循环经济园区内汉钢公司330kV总降变电站存量资产的供电能力，配套建设厂区14MW屋项光伏项目和勉县200MW地面光伏发电项目，促进新能源和储能站、智能综合能源服务等新业态发展，进一步完善勉县工业园区产业链。

3.2  钢铁行业节能技术应用

（1）烧结机环冷机及烧结机大烟道余热回收

汉钢公司目前环冷机余热用于二号机组发电。大烟道余热应用目前汉钢公司推进烧结机烟气循环技术实施，实施后可减少烟气排放量，同时降低末端治理设备的投资和运行费用；循环烟气再次经过燃烧后会高温热解掉大部分的氮氧化物、二噁英， 对NO化合物减排也有一定的效果；可以利用循环烟气中的余热余能，降低烧结能耗，预计将降低固体燃料消耗约1.5-2kg/t；高硫烟气循环，低硫烟气排放，可达到SO₂减排效果。

（2）炼铁高炉BPRT发电

同轴BPRT节能机组即高炉煤气透平和电动机同轴驱动高炉鼓风机组（Blast Furnace Power Recovery Turbine）简称BPRT装置，是一种利用高炉炉顶压力能和气体热能，把煤气导入膨胀透平做功，直接作为旋转机械能串联在电动机与鼓风机同一轴系上，驱动高炉鼓风机的能量回收装置。BPRT同轴机组在配置上比分轴TRT机组少了1台发电机及其发配电系统且不需要并网；回收能量是直接同轴驱动鼓风机，减少压缩机机械能转变为发电机电能,再转变为鼓风机机械能的二次能量损失，回收效率较高。略钢已进行相关改造，效果良好，我公司两主业单位目前没有应用，在后期规划上可以作为参考。

（3）炼钢、轧材余热利用

汉钢炼钢转炉蒸汽、轧钢厂加热炉蒸汽用于5号机组发电。

（4）高炉机前低压富氧技术

机前富氧是指将从制氧装置出来的低压氧气（大约15KPa）直接送入高炉鼓风机吸入侧，从而使鼓风中的含氧量增加，达到高炉富氧鼓风。机前混合，用鼓风机代替了氧压机，进而提高压缩效率，动力消耗仅为低压输送机后混合法的60%。降低高压氧气的产出，节约电能。汉钢公司和老汉钢开展合作，利用老汉钢制氧系统为汉钢公司高炉提供机前富氧，目前已经投入使用。

（5）提高自发电率

自发电比例达国内先进水平到110%，目前龙钢自发电比例60%左右，汉钢42%左右，汉钢在行业落后。应尽快投运汉钢80MW亚临界机组，投运后汉钢自发电比例可达到60%，与龙钢持平。

4   结束语

电力负荷侧管理解决电网设备安全运行，减少电网事故发生率、提升自发电量等问题。实现电网运行安全化、电网调度智能化、潮流控制自动化、数据采集全景化、智能联动可视化的核心功能。积极开展电力负荷智能化、精细化、常态化管理，配合开展负荷侧管理相关政策、技术研究，做好需求响应、有序用电和节约用电组织实施等工作，支撑电力负荷侧管理工作再上新台阶。

参考文献