浅谈智能配网优化节电系统的节电研究与应用

• 关键词：企业系统节电,,3+1节电技术,,六大节电功效,,方法,,,应用
• 作者：赵国强
• 摘要：简要介绍万洲企业系统节电分析问题思路，提出解决问题的技术措施和方法，探讨其实际应用的突出节电成效。

0   前言

节能降耗和污染减排是我国“十.一五”期间提出的重点社会治理问题，随着我国国民经济的迅猛发展，以及国际加工产业新格局的重新布局，一些高能耗低效益的加工产业链逐步转向了国内市场，这无疑加剧了我国能源紧张的供需矛盾，尽管我国电力建设是超常规增长的，但电力供应仍严重不足，因此，节省能源特别是节约用电已经引起了我国政府及全社会的高度重视，在今后我国“十.二五”宏观调控里，重点关注各种节能新技术和节电途径将是今后几十年乃至更长的时间里人们持续研究和探讨重点课题。

1  从企业电费计算方式谈节电的工作方向

1.1 企业电费组成和计量方式

我国现在流行两部制电价分为基本电价和电度电价，同时还有力调电费（即罚款率，现行力调标准是功率因数为0.90），供电局普遍采用计量方式分为高供高计、高供低计、低供低计三种。

1.2 从企业电价制度谈节电工作方向

1.2.1  工业企业用户的两部制电费组成的关键因素分析 

1.1.2、企业降低电费开支的正确途径（即节电工作方向）：

⑴  选择高供高计的计量方式，自主选择降耗节能方式；

⑵  合理使用变压器经济运行台数，降低基本电费支出；

⑶  采取切实有效节电措施合理用电，提高用电质量，调整负荷用电时间削峰填谷，缩短用电总时间，使用电电量降下来，节约每一度电(kWh），提高单位时间内的用电效率；

⑷  采取多种无功补偿措施，大幅度提高网侧和负荷侧的功率因数，提高力费标准；

根据以上我们所选定的四种正确节电途径，就可以有针对性的利用企业电价制度来分析企业用电成本及损耗，查疑补漏，提高用电效率，降低用电成本。

3、节电原理和系统节电设计理念

3.1 节电的理论基础

运用3EM用户侧电效管理理论（即3EM金字塔理论），将企业的电能使用效率总结归纳为由三个层面的效率所决定的：

第一层面：人、组织/管理层面的效率；

第二层面：分配系统/电力品质层面的效率；

第三层面：负荷侧设备运行层面的效率。

⑴ 3EM用户侧电效管理的金字塔理论结构图：       

 ⑵ 支持3EM金字塔理论的公式：

PE=【D/(WP D)】* PQ * OMP

公式中：

PE：  电能效率；

WP： 浪费的电量（第三层面因素）；

PQ：  电力品质（第二层面因素）；

OMP：组织、管理、人力（第一层面因素）；

D：   电力需求量；

⑶ 3EM电效理论意义：

从该理论公式可以看出进行电效系统的节电设计时，应保证尽可能地降低浪费的电量WP，大幅度地提高电力品质PQ，并且使OMP即组织、管理和人的综合效率达到1，以求电效尽量接近于理想状态；

所以，从3EM电效理论说明用电系统电能效率不是单一因素决定，而是与综合多个层面的因素有关（其中既有人的因素、管理的因素；也存在系统优化、电力品质的因素；更有用电设备本身的特点和负荷特性的等综合影响）：

● 第一层面的问题往往是靠强大软件平台和强有力管理制度（可谓“软环境”）来实现的；

● 第二、三层面的的问题则是要靠其具体的技术产品（可谓“硬件系统”）来实现的；

   只有将单体设备的节电工程向全过程、全系统的系统节电方向扩展、推进，优化用电、运行管理手段，从整体上的三个层面进行综合的系统节电工程设计，才会使企业获得全面的、最佳的节电成效；

3.2  节电系统特色设计理念

万洲电气在历经多年来节电工程研究的基础上，提出了将企业的整个配网用电系统作为一个“整体”来研究和分析思想，科学引用了“3EM电效金字塔”理论，并独树一帜的率先提出了“分段布局，立体分层，采用‘3 1’节电技术，实现六大节电功效” 整体系统节电特色基本策略，为企业搭建一个从三个层次的电效布局到四大类现代节电技术应用所构成配网智能优化节电系统（后面论述中简称“节电系统”）。

3.2.1  分段布局和立体分层意义

分段布局将整个配电网络拆分出两段既有联系、又相互影响高、低压配网系统，立体分层是保持两段配电网络相互依存基础上，在3EM第一层次里，运用强大的“软环境”管理来实现节电，而在第二、三层次里，用 “硬件系统”来实现“分层”改造策略，根据工况,选用专业化系统节电技术产品，在保证用电系统安全运行条件下，通过对配电系统的择优化、定量化、有序化合理整合与改造。

3.2.2 采用“3＋1”的现代节电技术

3.2.3  实现六大节电功效

通过经济用电技术，择优选取最佳运行方式和调整负载，使变压器的电能损失降到最低，实现变压器经济运行节电功效，降低企业基本电费开支；

通过经济、合理用电技术，合理配置无功功率和电压处于“九区图”最佳区间，实现电压、无功配置优化节电功效，通过分级精确补偿技术和滤波补偿无功技术，改善配网电力品质，保持电网的三相平衡、使配网谐波得到抑制，实现合理、清洁使用电能，节约好每一度电；

通过合理、安全用电技术，提高网侧和负荷侧功率因数节电功效，降低线路损耗，提高设备带载能力，改善末端电压质量，节省力调电费同时，提到末端设备利用效率，做到用好每一度电。

4   节电系统的应用

针对水泥生产工况特点，WPZYJ—SN水泥配网智能优化节电系统运用现代系统的节能技术，可以为用户提供局部或整体系统节能产品优选组合模块，它可以是单一的，也可能是组合的或多重的选配“性价比”最优化的多系列、多品种的节能产品组合、搭建而成的整体节电系统：

该系统是在保证水泥生产线安全、可靠、经济运行为基础条件下，为企业提供高质量节能增效工程化、信息全局化、管理规范化、数据可视化、工控管理空间化、网络处理协作化的综合节能保障的节电系统，它从第一层面“软环境”的建立，到第二、三层面硬件节电技术产品的选配，都体现了企业的网络化节能数字控制水平、优化节能资源利用率、提高设备使用经济性和安全性，同时它具备易于维护管理，扩充智能化、网信化的突出优势，赋予了企业精细化地调配、平衡、优化使用电能资源的主动权，并可以帮助企业及时发现生产工艺环节上电耗浪费现象，从而达到为企业构建最优电力资源配置和组合，从而实现最节省的综合运营成本（电费 设备维护 设备更新 系统增容）、最大程度降低企业的电能消耗、最长幅度延长用电设施使用寿命、最大幅度提高设施功效、最大程度提高用电安全性能的最终目的。

4.1  该系统可以为用户提供服务

⑴  提供高效节能成熟解决方案，为企业提供真实可靠节能评估依据，从而实现用电经济性、安全性、合理性现代化管理提供了保障。

系统硬件系统储备有丰富经过检测和验证过的终端节能技术产品，利用其科技含量高、优选余地大，可以完全能适应系统节电改造的所有需求，其软件系统具备有灵活、丰富的水泥企业系统节能解决方案的模板，以及多种高效、完整的优化策略，利用系统灵活多样、各具特色组网模块，可以为各个高、低压设备的高能耗区域搭建一个个节能降耗的“支撑点”。同时还可以为企业的改扩建提供可以用最佳优选方案。

    ⑵ 节能监控过程直观化，成效对比、分析数据化，设备节能降耗空间大大提高；

无论是局部能效解决方案，还是系统节能增效综合整改措施，用户都可以很直观的感受到节电技术改造的突出的节能成效，通过上位机的集中监控网络化信息管理系统，可以方便从动态可视化监控画面中，直接获取设备的实际耗电统计数据的对比分析、负荷利用率统计核算、设备经济运行合理判别、电能质量使用现状等等各种数据分析资料。

⑶ 及时、准确反映节能运行实时状态，智能化判断、预警故障，合理指导、安排技改工作计划；

系统可以根据设定的节能管理组态画面，实时采集数据列表对比，借助历史数据库分析，及时、准确地知道为各个工艺环节上重点耗电设备区域段给出准确定位，对潜在的节电损耗区域进行预报警，同时实现各种设备监测电量的越限报警，便于生产工艺节电控制环节及时调整电力配置资源，是设备保持经济运行状态，同时根据统计数据分析，合理知道节电技术改造工作思路；

同时节电系统拥有一整套软件分析系统，通过各个设备采集的历史记录的电力参数，及时掌握每天、每月、每年，以及季节变换的不同时期，用电负荷运行特征，可以自动生成用电负荷情况列表、用电量曲线以及电能棒图等，指导企业在配电系统内优化能耗的分配关系，均衡负载经济运行状态，达到负载利用率最高，同时也可以通过该系统完善企事业单位的内部电能管理考核，采用现代化配网智能优化的高科技管理手段，完成电能管理重塑，用科学准确分析验证系统，减少非经济或不必要的电能浪费，真正体现出“管理出效益”的意义；

4.2  该系统投运可以产生经济效益

⑴  通过WPZYJ—SN系统对企业电能损耗的监测与治理，获得丰厚经济利益回报；

企业要获得最大的利润就必须降低生产成本，以尽可能少的电能损耗生产出最多的优质产品，所以，节能降耗使企业体现经济用电重要指标，适时降低企业用电设备各种电能损耗（线损、变压器损耗、电动机损耗、计量损耗、设备空载损耗、绝缘泄漏损耗、照明损耗等等），提高配网的电能质量技术指标，合理调配负荷使用效率等等这些有关节电的具体举措，都需要及时、准确的了解和获知各个耗能点的监测、分析数据，逐项考核各种电耗的技术指标，切实有效提出分段布局，立体分层，采用“3 1”节电技术，实现六大节电功效的整体系统节电的基本策略，达到节能降耗透明化电能管理的目的，只有这样企业从降损提效的具体措施中直接获取经济利益将是丰厚的，这是无法用省电费、节电率、产品单耗等数据来形容的，由此带来的延长设备寿命、使用效率，以及整合资源带来长期经济效益都是深远的和有意义的。

    ⑵ 通过WPZYJ—SN系统对企业高能耗设备节能与管理，使企业从管理要效益；

企业的高耗能设备往往都是每个厂矿最关注焦点，它的节能降耗指数关乎整体系统节电的关键，系统就恰恰从以下三个方面来指导企业合理用电、经济用电、安全用电，形成“3 1”系统节电管理体系：

① 配网系统节电技术：通过合理的降低配网损耗，合理对系统进行无功补偿，改善系统的电能质量等措施，达到配网系统节电目的，以此可以获得综合节电率在5～20%左右；

② 企业工艺用电技术：通过对工艺设备合理选择、经济运行合理管理、工艺环节节能设施合理调配、以及对非经济运行设备节电改造等措施，达到实现企业工艺革新节电改造成效，以此可以获得综合节电率在5～15%左右；

③ 企业用电管理技术：通过计划用电管理和用电需求侧管理、电能平衡管理、供配电设备管理的策略实现对电能再分配和输入输出平衡管理，用高质量的电能管理网络实现外企业获得综合节电率在3～10%左右；

    ④ 通过系统为企业提供节能增效改造决策与规划，为企业创造长期稳定经济收益；

企业对电能信息有效管理是企业提升成本控制重要手段，WPZYJ—SN系统以其系统化的管理思想，为企业搭建了电能管理、控制、监测、分析平台，客户可以清晰地了解各系统、部门、产品的用电量及其电能消耗状况，全面、准确、实时地反应企业每天用用电量、产品单耗用电成本、电能利用率，以便进行准确电耗分析，分析电耗成本走势，杜绝电力浪费，提高电能使用效率，寻求成本更低的应用方案，为企业精细化地调配、平衡、优化使用能源资源提供决策支持，及时发现电能浪费后，合理优化组合节能降耗资源，科学控制各个局部用电缺陷，降低、改善企业电能使用效率，为企业创造更多盈利空间。

4   节电系统典型案例

广东高要市某水泥有限公司一条日产2500吨水泥生产线，采用了WPZYJ—SN水泥配网智能优化节电系统分两期对这条水泥生产线进行节能改造，经过两次的配网系统节电系统改造，整个配电系统取得了显著的节能效果，并得到用户的肯定，从节电改造以来运行至今，在每月产量相同的情况下,每月的电费支出费用比往年同期电费支出费用少10％以上，同时获得了其他隐形的经济效益是延长各主要设备使用寿命，降低生产线维护频次等功效，保证了流水线的连续可靠生产运行。

6  结语

总而言之，对于用电单位来说，希望做到节电增效是全面的，而WPZYJ配网智能优化节电系统智能优化的全面性，主要体现在其互为影响、相辅相成的整体节电特性上，因此，WPZYJ配网智能优化节电系统的自成体系的节电改造策略极大体现了既各自布局，又相互交叉联系的“系统特性”，只有做好各自逐层分工改造步骤，再具体落实其立体交叉合作的“优选”改造措施，才能从真正意义上达到系统节电的整体效果。

参考文献

1、孙成宝、金哲主编   《现代节电技术与节电工程》    北京  水利水电出版社，2005.6     

2、周梦公编著         《工厂系统节电与节电工程》    北京  冶金工业出版社，2008.7     

3、方大千等编著       《节约用电速查速算手册》      北京  中国水利水电出版社，2005   

4、余龙海  主编       《电动机能效与节电技术》      北京  机械工业出版社，2008.6   

5、胡景生  主编       《变压器能效与节电技术》      北京  机械工业出版社，2007.5