鎳鐵冶煉微電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)方案

鎳鐵冶煉微電網(wǎng)運(yùn)行技術(shù)探討報(bào)告人：侯永忠山西博賽克電力技術(shù)有限公司二0一二年十一月紹興WWW.BOSAIKE.COM目錄一、公司概況和技術(shù)背景及國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀二、適用范圍三、技術(shù)原理介紹四、投資估算五、經(jīng)濟(jì)效益分析六、應(yīng)用案列

WWW.BOSAIKE.COM

1、公司概況2、技術(shù)背景3、國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀一、公司概況和技術(shù)背景及國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀WWW.BOSAIKE.COM1.1、公司概況山西博賽克電力技術(shù)有限公司是成立于二00六年六月的股份制企業(yè)，坐落于山西省太原市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，注冊(cè)資本500萬(wàn)（直接資本300萬(wàn)，專利技術(shù)200萬(wàn)），是國(guó)內(nèi)首家能夠合理解決非并網(wǎng)電廠電力調(diào)峰問(wèn)題的專業(yè)技術(shù)公司。

公司于2008年12月經(jīng)山西省科技廳、財(cái)政廳、國(guó)稅局、地稅局共同組成的山西省高新技術(shù)認(rèn)定管理機(jī)構(gòu)批準(zhǔn)認(rèn)定為山西省首批高新技術(shù)企業(yè)4WWW.BOSAIKE.COM1.2、技術(shù)背景電能是鎳鐵合金生產(chǎn)主要消耗的能源之一。鎳鐵電能消耗理論值約為4300kwh/噸，實(shí)際可能消耗7000-8000kwh/噸，在鎳鐵的成本中電費(fèi)占不小比重，如每度電成本減低0.04元，則每噸鎳鐵合金成本可降低300元左右，可見，電能的消耗是關(guān)系到鎳鐵等鐵合金高能耗行業(yè)生存的命脈。怎樣通過(guò)采用新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，減少電費(fèi)支出，是鎳鐵企業(yè)降低生產(chǎn)成本和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的主要因素和生存發(fā)展的關(guān)鍵。。。5WWW.BOSAIKE.COM技術(shù)背景

為了降低生產(chǎn)成本，各企業(yè)紛紛通過(guò)自建電廠組成微電網(wǎng)的方法來(lái)降低電費(fèi)的支出，但由于微電網(wǎng)自身的先天性，造成許多微電網(wǎng)雖然能勉強(qiáng)發(fā)電，但由于承受負(fù)荷波動(dòng)能力差，致使發(fā)電機(jī)組運(yùn)行不穩(wěn)定。因此，解決企業(yè)自備電廠微電網(wǎng)運(yùn)行運(yùn)行，直供鎳鐵項(xiàng)目用電，充分發(fā)揮自備電廠發(fā)電設(shè)備的效能，降低高耗能企業(yè)用電成本就勢(shì)在必行。6WWW.BOSAIKE.COM技術(shù)背景微電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)基于兩項(xiàng)國(guó)家專利《一種電力負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)及方法》（發(fā)明專利號(hào)：ZL200610065761.0）《一種電力負(fù)荷調(diào)節(jié)裝置》（實(shí)用新型專利號(hào)：ZL200620008044.X）實(shí)現(xiàn)了既穩(wěn)定運(yùn)行，又節(jié)能降耗減排，同時(shí)提高該系統(tǒng)的負(fù)荷投切速度和準(zhǔn)確性，增強(qiáng)抗瞬時(shí)大功率沖擊負(fù)荷的能力。7WWW.BOSAIKE.COM1.3、國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀負(fù)荷的持續(xù)增長(zhǎng)，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的不斷老化，能源利用效率瓶頸以及用戶對(duì)電能質(zhì)量的高標(biāo)準(zhǔn)要求，已經(jīng)成為各國(guó)電力工業(yè)面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。微電網(wǎng)的靈活、智能控制特點(diǎn)，使其具有巨大的潛能。目前，一些國(guó)家已經(jīng)展開了微電網(wǎng)研究，提出了各自的微電網(wǎng)概念及目標(biāo)。8WWW.BOSAIKE.COM國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀美國(guó)美國(guó)事最早提出了微電網(wǎng)的概念，近些年，其微電網(wǎng)研究一直在有條不紊地進(jìn)行著。1999年，可靠性技術(shù)解決方案協(xié)會(huì)，首次對(duì)微電網(wǎng)在可靠性經(jīng)濟(jì)性及其環(huán)境的影響等方面進(jìn)行了研究。2002年，較為完整的微電網(wǎng)被提出，CERTS給出的微電網(wǎng)定義是：微電網(wǎng)是一種由負(fù)荷和微型電源共同構(gòu)成的系統(tǒng)，它可同時(shí)提供電能和熱量；微電網(wǎng)內(nèi)部電源主要由電力電子器件負(fù)責(zé)能量的轉(zhuǎn)換，并提供必要的控制；微電網(wǎng)相對(duì)于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并同時(shí)滿足用戶對(duì)電能質(zhì)量和供電安全等方面的要求9WWW.BOSAIKE.COM國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀歐洲歐洲D(zhuǎn)ERs研究和發(fā)展主要考慮的是有利于滿足能源用戶對(duì)電能質(zhì)量的多種要求以及歐洲電網(wǎng)的穩(wěn)定和環(huán)保要求等。2005年，歐洲提出“SmartPowerNetworks”概念，歐盟微網(wǎng)項(xiàng)目（EuropeanCommissionProjectMicrogrids）給出的定義：利用一次能源；使用微型電源，分為不控、部分控制和全控制三種，并可冷、熱、電三聯(lián)供；配有儲(chǔ)能裝置；使用電力電子裝置進(jìn)行能量調(diào)節(jié)。歐洲希望通過(guò)優(yōu)化從電源到用戶的價(jià)值鏈來(lái)推動(dòng)和發(fā)展DERs，以使用戶、電力系統(tǒng)及環(huán)境受益，歐洲互聯(lián)電網(wǎng)中的電源大體上靠近負(fù)荷，比較容易形成多個(gè)微電網(wǎng)。10WWW.BOSAIKE.COM國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀日本日本立足于國(guó)內(nèi)能源日趨緊張，負(fù)荷日益增長(zhǎng)的現(xiàn)實(shí)背景，也展開了微電網(wǎng)的研究，但其發(fā)展目標(biāo)主要定位于能源供給多樣化，減少污染，滿足用戶的個(gè)性化需求11WWW.BOSAIKE.COM國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀最近，國(guó)家能源局的《可再生能源發(fā)展“十二五”規(guī)劃》明確指出：大力發(fā)展水電、風(fēng)電、太陽(yáng)能、生物質(zhì)能等分布式再生能源電源的微電網(wǎng)技術(shù)研發(fā)，并在不久的將來(lái)發(fā)布有關(guān)分散式發(fā)電和微電網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)和相關(guān)規(guī)章制度，這預(yù)示著微電網(wǎng)技術(shù)將會(huì)得到空前的應(yīng)用和發(fā)展。從市場(chǎng)的角度看，多分布的可再生能源的利用迫切需求微電網(wǎng)技術(shù)給予支撐。12WWW.BOSAIKE.COM國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀

首先，太陽(yáng)能、風(fēng)電、生物質(zhì)能發(fā)電的能力都比較小，穩(wěn)定性差，急需一種智能系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)供電保障需求。其次，西部大開發(fā)對(duì)電力的需求與電網(wǎng)覆蓋薄弱的矛盾，迫切需要投資小見效快的電力供應(yīng)技術(shù)，來(lái)解決瓶頸問(wèn)題。三是企業(yè)為利用余熱（鋼鐵、焦化等）自建的自備電廠和余熱電廠，因容量小，發(fā)電量少，不容易并入大電網(wǎng)或無(wú)網(wǎng)可并，需求微電網(wǎng)技術(shù)支持。13WWW.BOSAIKE.COM國(guó)內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀再就是海島和偏遠(yuǎn)的山區(qū)，沒有電力供應(yīng)，卻具有豐富的可再生能源等利用，也迫切需求微電網(wǎng)獨(dú)特的技術(shù)功能。還有地震、水災(zāi)、冰凍（如貴州、云南和南方的凍雨等）不可抗力的自然災(zāi)害，對(duì)大電網(wǎng)的突發(fā)破壞造成癱瘓，如有微電網(wǎng)即能為保障生命財(cái)產(chǎn)安全而解民于倒懸，保證對(duì)重要負(fù)荷的連續(xù)供電等等。14WWW.BOSAIKE.COM二、適用范圍主要應(yīng)用高耗能企業(yè)自備電廠利用余熱、余氣及煤矸石發(fā)電以及電網(wǎng)覆蓋薄弱地區(qū)、電網(wǎng)末端，或電網(wǎng)未到達(dá)區(qū)域的自建供、用電微電網(wǎng)；國(guó)外孤島電網(wǎng)，或島嶼國(guó)家的供電電網(wǎng)狀況。15WWW.BOSAIKE.COM三、微電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)技術(shù)原理簡(jiǎn)介1、使用條件2、工作原理16WWW.BOSAIKE.COM3.1使用條件A、微電網(wǎng)系統(tǒng)需啟動(dòng)電源（柴油發(fā)電機(jī)或網(wǎng)電）B、發(fā)電量略大于用電量C、微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)突增或突減負(fù)荷對(duì)發(fā)電機(jī)的影響。17WWW.BOSAIKE.COM3.2、工作原理系統(tǒng)組成、原理示意圖技術(shù)指標(biāo)容量的選擇切投時(shí)間電能質(zhì)量檢測(cè)18WWW.BOSAIKE.COM系統(tǒng)組成系統(tǒng)綜合應(yīng)用了自動(dòng)控制，電能熱能轉(zhuǎn)換循環(huán)利用，儲(chǔ)能技術(shù)等各項(xiàng)技術(shù)，用負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)替代大電網(wǎng)功能，并提前實(shí)時(shí)調(diào)整與系統(tǒng)弱聯(lián)系的微電網(wǎng)頻率由信號(hào)檢測(cè)單元，計(jì)算機(jī)處理單元，電熱轉(zhuǎn)換單元，水介質(zhì)儲(chǔ)能單元，電力控制單元和變壓?jiǎn)卧?，還包括汽輪發(fā)電機(jī)組、余熱收集、蒸汽產(chǎn)生裝置以及與其相連的送水管道組成自動(dòng)控制系統(tǒng)19WWW.BOSAIKE.COM20技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)負(fù)荷調(diào)節(jié)容量1000KW～60萬(wàn)KW均可；負(fù)荷調(diào)整分辨率250KW～1000KW；控制指令執(zhí)行時(shí)間小于350Ms；負(fù)荷波動(dòng)，切換時(shí)間小于1s；具有實(shí)時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，繪制時(shí)段負(fù)荷曲線功能。電能質(zhì)量達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)

21WWW.BOSAIKE.COM調(diào)節(jié)系統(tǒng)容量的確定負(fù)荷調(diào)節(jié)綜合控制系統(tǒng)容量是方案設(shè)施的重要環(huán)節(jié)，容量的大小直接決定孤網(wǎng)運(yùn)行的成敗和使用單位的投資大小。穩(wěn)定用電設(shè)備容量發(fā)電機(jī)組發(fā)電量突變用電設(shè)備容量（如2.5萬(wàn)KVA鎳鐵爐）負(fù)荷調(diào)節(jié)綜合系統(tǒng)調(diào)節(jié)容量應(yīng)略大于突變用電設(shè)備的用電量22WWW.BOSAIKE.COM切投時(shí)間控制系統(tǒng)執(zhí)行時(shí)間的快慢，直接決定負(fù)荷調(diào)節(jié)綜合控制系統(tǒng)的運(yùn)行是否有效，是能否解決大負(fù)荷變動(dòng)和小負(fù)荷波動(dòng)時(shí)及時(shí)調(diào)節(jié)的決定性因素，即控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能。從我公司設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及技術(shù)來(lái)講，切換時(shí)間為200ms-1000ms。通過(guò)以往成功運(yùn)行的案例證明，這個(gè)周期時(shí)間是較為合理的，實(shí)際執(zhí)行時(shí)間要比這個(gè)時(shí)間快的多。負(fù)荷調(diào)節(jié)綜合綜合控制系統(tǒng)能瞬時(shí)準(zhǔn)確投入或切除相應(yīng)負(fù)荷，以維持發(fā)電機(jī)的周波在50Hz±1Hz。23WWW.BOSAIKE.COM電能質(zhì)量檢測(cè)

2007年4月17日，國(guó)家電力科學(xué)院輸配電及節(jié)能技術(shù)國(guó)家工程研究中心，對(duì)我公司所實(shí)施的山西沁新集團(tuán)余熱電廠孤網(wǎng)運(yùn)行綜合控制系統(tǒng)電能質(zhì)量進(jìn)行24小時(shí)不間斷檢測(cè)，結(jié)果如下：山西沁新焦煤有限公司的供電系統(tǒng)在孤網(wǎng)運(yùn)行下，其系統(tǒng)電壓、電壓偏差、短時(shí)間閃變度（Pst）、長(zhǎng)時(shí)間閃變度（Plt）、頻率偏差、三相不平衡度、諧波電壓、諧波電流、功率因數(shù)等指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。24WWW.BOSAIKE.COM四、投資估算負(fù)荷調(diào)節(jié)綜合控制系統(tǒng)投資主要取決于設(shè)計(jì)負(fù)荷調(diào)節(jié)控制系統(tǒng)容量。國(guó)內(nèi)投資為每1000KW負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)100-120萬(wàn)元。(如2×5萬(wàn)KW發(fā)電機(jī)組供3臺(tái)2.5萬(wàn)KVA鎳鐵爐，按3萬(wàn)KW負(fù)荷調(diào)節(jié)容量設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)投資約為3000萬(wàn)元左右）以上投資估算包含負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)全部費(fèi)用。25WWW.BOSAIKE.COM五、經(jīng)濟(jì)效益分析

自備電廠采用微電網(wǎng)運(yùn)行，不僅充分發(fā)揮了企業(yè)自備電廠的設(shè)備效能，而且有效地降低了產(chǎn)品的冶煉成本，在節(jié)能降耗方面取得了明顯效果。原材料鎳鐵成本發(fā)電成本電費(fèi)電網(wǎng)費(fèi)用26WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟(jì)效益分析

自備電廠上網(wǎng)方式：每度電約為

0.04元－0.08元.公用電網(wǎng)上網(wǎng)方式：按照山西公用電網(wǎng)結(jié)電網(wǎng)費(fèi)用算方式：小火電機(jī)組上網(wǎng)電價(jià)為0.25元/度，普通工業(yè)網(wǎng)上購(gòu)電為0.45元/度，電力差價(jià)（電網(wǎng)費(fèi)）為0.2元/度，電網(wǎng)費(fèi)占電價(jià)的44.4%。

國(guó)家發(fā)改委加大差別電價(jià)政策實(shí)施力度，對(duì)電解鋁、電石、鐵合金、鋼鐵等八個(gè)行業(yè)進(jìn)一步提高差別電價(jià)，將限制類企業(yè)電價(jià)加價(jià)由0.05元提高為0.10元/度，淘汰類企業(yè)電價(jià)加價(jià)由0.20元提高為0.30元/度。27WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟(jì)效益分析

以一臺(tái)5萬(wàn)KW發(fā)電機(jī)組為例，假設(shè)一年連續(xù)生產(chǎn)330天，一年發(fā)電量約為3.96億度電，按照山西公用電網(wǎng)結(jié)算方式，電力部門每年要賺到電廠7920萬(wàn)元，按照自備電廠上網(wǎng)結(jié)算，電力部門每年要收取1600萬(wàn)元－3200萬(wàn)元費(fèi)用，且每年都要收取。這個(gè)費(fèi)用是十分驚人的。28WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟(jì)效益分析如果采用微電網(wǎng)負(fù)荷調(diào)節(jié)系統(tǒng)運(yùn)行方式，控制系統(tǒng)容量為3萬(wàn)KW，投資約為3000萬(wàn)左右，按照山西公用電網(wǎng)結(jié)算方式，半年即可收回投資，按照自備電廠上網(wǎng)結(jié)算，一年即可收回投資。29WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟(jì)效益分析企業(yè)自備電廠實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)運(yùn)行，其負(fù)荷處于所在地而不存在線路損耗，無(wú)需支付電網(wǎng)輸電費(fèi)用，并可以保證企業(yè)生產(chǎn)的可靠供電和根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用。同時(shí)自備電廠自發(fā)自用的自主性很強(qiáng)，完全不用受制電網(wǎng)調(diào)峰的限制。因此可有效降低鎳鐵的生產(chǎn)成本。30WWW.BOSAIKE.COM六、應(yīng)用案列

2005年，專利技術(shù)在沁新能源集團(tuán)余熱電廠2×12MW余熱機(jī)組上成功投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)容量為5000KW,主要負(fù)荷為棕剛玉冶煉爐。

2006年，專利技術(shù)在沁新能源集團(tuán)煤矸石電廠2×6MW熱電機(jī)組上成功投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)容量為5000KW,主要負(fù)荷為電石爐。

2007年，專利技術(shù)在內(nèi)蒙古太西煤集團(tuán)電廠2×50MW上熱電機(jī)組上成功投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)容量為2.5萬(wàn)KW,主要負(fù)荷為8臺(tái)1.25萬(wàn)KW硅鐵爐。31WWW.BOSAIKE.COM應(yīng)用案列2008年，專利技術(shù)在山西清徐港源焦化集團(tuán)余熱電廠2×6MW+3MW余熱機(jī)組上成功投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)容量為5000KW,主要負(fù)荷為硅鐵爐。

2009年，專利技術(shù)在山西中鋁興業(yè)冶金材料有限公司電廠2×6MW余熱機(jī)組上成功投入運(yùn)行，調(diào)節(jié)容量為5000KW,主要負(fù)荷為棕剛玉和碳化硅。32WWW.BOSAIKE.COM應(yīng)用案列2012年，專利技術(shù)