鎳鐵冶煉微電網(wǎng)運行技術方案

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

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1、公司概況2、技術背景3、國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀一、公司概況和技術背景及國內(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開發(fā)區(qū)，注冊資本500萬（直接資本300萬，專利技術200萬），是國內(nèi)首家能夠合理解決非并網(wǎng)電廠電力調峰問題的專業(yè)技術公司。

公司于2008年12月經(jīng)山西省科技廳、財政廳、國稅局、地稅局共同組成的山西省高新技術認定管理機構批準認定為山西省首批高新技術企業(yè)4WWW.BOSAIKE.COM1.2、技術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，實際可能消耗7000-8000kwh/噸，在鎳鐵的成本中電費占不小比重，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，電能的消耗是關系到鎳鐵等鐵合金高能耗行業(yè)生存的命脈。怎樣通過采用新技術、新工藝、新設備，改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，減少電費支出，是鎳鐵企業(yè)降低生產(chǎn)成本和提高市場競爭的主要因素和生存發(fā)展的關鍵。。。5WWW.BOSAIKE.COM技術背景

為了降低生產(chǎn)成本，各企業(yè)紛紛通過自建電廠組成微電網(wǎng)的方法來降低電費的支出，但由于微電網(wǎng)自身的先天性，造成許多微電網(wǎng)雖然能勉強發(fā)電，但由于承受負荷波動能力差，致使發(fā)電機組運行不穩(wěn)定。因此，解決企業(yè)自備電廠微電網(wǎng)運行運行，直供鎳鐵項目用電，充分發(fā)揮自備電廠發(fā)電設備的效能，降低高耗能企業(yè)用電成本就勢在必行。6WWW.BOSAIKE.COM技術背景微電網(wǎng)負荷調節(jié)控制系統(tǒng)基于兩項國家專利《一種電力負荷調節(jié)系統(tǒng)及方法》（發(fā)明專利號：ZL200610065761.0）《一種電力負荷調節(jié)裝置》（實用新型專利號：ZL200620008044.X）實現(xiàn)了既穩(wěn)定運行，又節(jié)能降耗減排，同時提高該系統(tǒng)的負荷投切速度和準確性，增強抗瞬時大功率沖擊負荷的能力。7WWW.BOSAIKE.COM1.3、國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀負荷的持續(xù)增長，電力系統(tǒng)結構的不斷老化，能源利用效率瓶頸以及用戶對電能質量的高標準要求，已經(jīng)成為各國電力工業(yè)面臨的嚴峻挑戰(zhàn)。微電網(wǎng)的靈活、智能控制特點，使其具有巨大的潛能。目前，一些國家已經(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。8WWW.BOSAIKE.COM國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀美國美國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行著。1999年，可靠性技術解決方案協(xié)會，首次對微電網(wǎng)在可靠性經(jīng)濟性及其環(huán)境的影響等方面進行了研究。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)是一種由負荷和微型電源共同構成的系統(tǒng)，它可同時提供電能和熱量；微電網(wǎng)內(nèi)部電源主要由電力電子器件負責能量的轉換，并提供必要的控制；微電網(wǎng)相對于外部大電網(wǎng)表現(xiàn)為單一的受控單元，并同時滿足用戶對電能質量和供電安全等方面的要求9WWW.BOSAIKE.COM國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀歐洲歐洲DERs研究和發(fā)展主要考慮的是有利于滿足能源用戶對電能質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；配有儲能裝置；使用電力電子裝置進行能量調節(jié)。歐洲希望通過優(yōu)化從電源到用戶的價值鏈來推動和發(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荷，比較容易形成多個微電網(wǎng)。10WWW.BOSAIKE.COM國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀日本日本立足于國內(nèi)能源日趨緊張，負荷日益增長的現(xiàn)實背景，也展開了微電網(wǎng)的研究，但其發(fā)展目標主要定位于能源供給多樣化，減少污染，滿足用戶的個性化需求11WWW.BOSAIKE.COM國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀最近，國家能源局的《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、風電、太陽能、生物質能等分布式再生能源電源的微電網(wǎng)技術研發(fā)，并在不久的將來發(fā)布有關分散式發(fā)電和微電網(wǎng)的標準和相關規(guī)章制度，這預示著微電網(wǎng)技術將會得到空前的應用和發(fā)展。從市場的角度看，多分布的可再生能源的利用迫切需求微電網(wǎng)技術給予支撐。12WWW.BOSAIKE.COM國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀

首先，太陽能、風電、生物質能發(fā)電的能力都比較小，穩(wěn)定性差，急需一種智能系統(tǒng)來實現(xiàn)發(fā)供電保障需求。其次，西部大開發(fā)對電力的需求與電網(wǎng)覆蓋薄弱的矛盾，迫切需要投資小見效快的電力供應技術，來解決瓶頸問題。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)或無網(wǎng)可并，需求微電網(wǎng)技術支持。13WWW.BOSAIKE.COM國內(nèi)外微電網(wǎng)現(xiàn)狀再就是海島和偏遠的山區(qū)，沒有電力供應，卻具有豐富的可再生能源等利用，也迫切需求微電網(wǎng)獨特的技術功能。還有地震、水災、冰凍（如貴州、云南和南方的凍雨等）不可抗力的自然災害，對大電網(wǎng)的突發(fā)破壞造成癱瘓，如有微電網(wǎng)即能為保障生命財產(chǎn)安全而解民于倒懸，保證對重要負荷的連續(xù)供電等等。14WWW.BOSAIKE.COM二、適用范圍主要應用高耗能企業(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)未到達區(qū)域的自建供、用電微電網(wǎng)；國外孤島電網(wǎng)，或島嶼國家的供電電網(wǎng)狀況。15WWW.BOSAIKE.COM三、微電網(wǎng)負荷調節(jié)系統(tǒng)技術原理簡介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)需啟動電源（柴油發(fā)電機或網(wǎng)電）B、發(fā)電量略大于用電量C、微電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)突增或突減負荷對發(fā)電機的影響。17WWW.BOSAIKE.COM3.2、工作原理系統(tǒng)組成、原理示意圖技術指標容量的選擇切投時間電能質量檢測18WWW.BOSAIKE.COM系統(tǒng)組成系統(tǒng)綜合應用了自動控制，電能熱能轉換循環(huán)利用，儲能技術等各項技術，用負荷調節(jié)系統(tǒng)替代大電網(wǎng)功能，并提前實時調整與系統(tǒng)弱聯(lián)系的微電網(wǎng)頻率由信號檢測單元，計算機處理單元，電熱轉換單元，水介質儲能單元，電力控制單元和變壓單元，還包括汽輪發(fā)電機組、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控制系統(tǒng)19WWW.BOSAIKE.COM20技術指標設計負荷調節(jié)容量1000KW～60萬KW均可；負荷調整分辨率250KW～1000KW；控制指令執(zhí)行時間小于350Ms；負荷波動，切換時間小于1s；具有實時存儲數(shù)據(jù)，繪制時段負荷曲線功能。電能質量達到國家標準

21WWW.BOSAIKE.COM調節(jié)系統(tǒng)容量的確定負荷調節(jié)綜合控制系統(tǒng)容量是方案設施的重要環(huán)節(jié)，容量的大小直接決定孤網(wǎng)運行的成敗和使用單位的投資大小。穩(wěn)定用電設備容量發(fā)電機組發(fā)電量突變用電設備容量（如2.5萬KVA鎳鐵爐）負荷調節(jié)綜合系統(tǒng)調節(jié)容量應略大于突變用電設備的用電量22WWW.BOSAIKE.COM切投時間控制系統(tǒng)執(zhí)行時間的快慢，直接決定負荷調節(jié)綜合控制系統(tǒng)的運行是否有效，是能否解決大負荷變動和小負荷波動時及時調節(jié)的決定性因素，即控制系統(tǒng)的實時性能。從我公司設計經(jīng)驗及技術來講，切換時間為200ms-1000ms。通過以往成功運行的案例證明，這個周期時間是較為合理的，實際執(zhí)行時間要比這個時間快的多。負荷調節(jié)綜合綜合控制系統(tǒng)能瞬時準確投入或切除相應負荷，以維持發(fā)電機的周波在50Hz±1Hz。23WWW.BOSAIKE.COM電能質量檢測

2007年4月17日，國家電力科學院輸配電及節(jié)能技術國家工程研究中心，對我公司所實施的山西沁新集團余熱電廠孤網(wǎng)運行綜合控制系統(tǒng)電能質量進行24小時不間斷檢測，結果如下：山西沁新焦煤有限公司的供電系統(tǒng)在孤網(wǎng)運行下，其系統(tǒng)電壓、電壓偏差、短時間閃變度（Pst）、長時間閃變度（Plt）、頻率偏差、三相不平衡度、諧波電壓、諧波電流、功率因數(shù)等指標均達到了國家標準。24WWW.BOSAIKE.COM四、投資估算負荷調節(jié)綜合控制系統(tǒng)投資主要取決于設計負荷調節(jié)控制系統(tǒng)容量。國內(nèi)投資為每1000KW負荷調節(jié)系統(tǒng)100-120萬元。(如2×5萬KW發(fā)電機組供3臺2.5萬KVA鎳鐵爐，按3萬KW負荷調節(jié)容量設計，國內(nèi)投資約為3000萬元左右）以上投資估算包含負荷調節(jié)系統(tǒng)全部費用。25WWW.BOSAIKE.COM五、經(jīng)濟效益分析

自備電廠采用微電網(wǎng)運行，不僅充分發(fā)揮了企業(yè)自備電廠的設備效能，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)電成本電費電網(wǎng)費用26WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟效益分析

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)結電網(wǎng)費用算方式：小火電機組上網(wǎng)電價為0.25元/度，普通工業(yè)網(wǎng)上購電為0.45元/度，電力差價（電網(wǎng)費）為0.2元/度，電網(wǎng)費占電價的44.4%。

國家發(fā)改委加大差別電價政策實施力度，對電解鋁、電石、鐵合金、鋼鐵等八個行業(yè)進一步提高差別電價，將限制類企業(yè)電價加價由0.05元提高為0.10元/度，淘汰類企業(yè)電價加價由0.20元提高為0.30元/度。27WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟效益分析

以一臺5萬KW發(fā)電機組為例，假設一年連續(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)結算方式，電力部門每年要賺到電廠7920萬元，按照自備電廠上網(wǎng)結算，電力部門每年要收取1600萬元－3200萬元費用，且每年都要收取。這個費用是十分驚人的。28WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟效益分析如果采用微電網(wǎng)負荷調節(jié)系統(tǒng)運行方式，控制系統(tǒng)容量為3萬KW，投資約為3000萬左右，按照山西公用電網(wǎng)結算方式，半年即可收回投資，按照自備電廠上網(wǎng)結算，一年即可收回投資。29WWW.BOSAIKE.COM經(jīng)濟效益分析企業(yè)自備電廠實現(xiàn)微電網(wǎng)運行，其負荷處于所在地而不存在線路損耗，無需支付電網(wǎng)輸電費用，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)特點實現(xiàn)資源的綜合利用。同時自備電廠自發(fā)自用的自主性很強，完全不用受制電網(wǎng)調峰的限制。因此可有效降低鎳鐵的生產(chǎn)成本。30WWW.BOSAIKE.COM六、應用案列

2005年，專利技術在沁新能源集團余熱電廠2×12MW余熱機組上成功投入運行，調節(jié)容量為5000KW,主要負荷為棕剛玉冶煉爐。

2006年，專利技術在沁新能源集團煤矸石電廠2×6MW熱電機組上成功投入運行，調節(jié)容量為5000KW,主要負荷為電石爐。

2007年，專利技術在內(nèi)蒙古太西煤集團電廠2×50MW上熱電機組上成功投入運行，調節(jié)容量為2.5萬KW,主要負荷為8臺1.25萬KW硅鐵爐。31WWW.BOSAIKE.COM應用案列2008年，專利技術在山西清徐港源焦化集團余熱電廠2×6MW+3MW余熱機組上成功投入運行，調節(jié)容量為5000KW,主要負荷為硅鐵爐。

2009年，專利技術在山西中鋁興業(yè)冶金材料有限公司電廠2×6MW余熱機組上成功投入運行，調節(jié)容量為5000KW,主要負荷為棕剛玉和碳化硅。32WWW.BOSAIKE.COM應用案列2012年，專利技術