摘要：根據鋼鐵企業的供用電特點，結合節電技術，就企業如何節能節電進行分析探討，提出從供電層和用電層、提高電氣系統的功率因數和諧波處理、電能監測與管理層節電等方面採取的節電措施。
關鍵詞：鋼鐵企業；節電措施；供電層；用電層
能源是人類賴以生存和活動的物質基礎，它直接關係到國計民生問題。當前世界金融危機的全球性蔓延，部分行業經濟效益出現大幅度的下滑，甚至虧損。所以，積極推進科學發展，全力做好節能減排工作是爲企業生產獲取利潤的最有效途徑。
1鋼鐵行業節能形勢
我國鋼鐵企業在整合和優化的過程中，技術裝配和自動化程度已有相當的水平。但是目前鋼鐵企業仍是生產鏈中的耗能大戶，它是一個由冷到熱，再由熱到冷的工藝生產線企業，如何利用中間的熱能變化，進行能源的再利用是一個企業可持續發展的長期規劃。焦化幹熄焦發電工程、燒結餘熱發電、煤氣餘熱回收、鍋爐蒸汽製冷等節能技術，逐漸在各鋼鐵企業得到廣泛的應用。
但是，大項目新技術應用的節電技術，這只是實現節能目標的第一層次。而全面地對企業現有配電網及其設備採取整體節電措施，這是實現節能目標的第二層次。所以，鋼鐵企業目前在節電增效這一環節上，還有巨大的潛力可挖。本文結合實際和查閱相關資料，總結出幾點鋼鐵企業節電思考，供共同分析探討，爲企業節能增效出一點微薄之力。
2鋼鐵企業部分節電措施
電氣設備是以滿足生產工藝爲原則，新上設備工藝的自身節能是大的前提。作爲電氣設備來說，以電壓電流的形式做功，將電能轉換爲生產需要的機械能、光能等形式。減少無謂的電能消耗，一是提高電氣設備的效率節電，二是提高電氣系統的功率因數和諧波處理節電，三是電能監測與管理層節電，四是綠色能源的利用。
2.1提高電氣設備的效率
提高電氣設備的效率，主要是減少空載損耗、負載損耗和熱損耗。可從供電層和用電層分別考慮。
2.1.1供電設備層的節電措施
配電網重構技術，調整配電網結構。改變配電網絡拓撲結構來提高可靠性，降低線損，均衡負荷和改善供電電壓質量的技術稱爲配電網重構技術。配電網重構技術是降低配電網線損的重要途徑，是優化配電系統技術、提高配電系統安全性和經濟性的重要手段，投資少效益高。配電網重構包括正常執行時的網絡重構和故障狀態下的網絡重構，具體如表1所示。
表1配電網重構
重構時的執行狀態重構目標約束條件重構計算正常降低線損、平衡負荷、提高供電質量數學優化算法、最優流模式算法、支路交換法、人工智能算法故障隔離故障源，恢復非故障源區域供電潮流方程，支路電流和節電電壓，網絡拓撲(輻射狀)，開關操作次數，繼電保護可靠性故障診斷算法在配電網重構時，把線損最小作爲目標函數，把負載均衡、提高供電質量、安全可靠執行等目標作爲約束條件。透過降維處理，把多目標非線性混合優化問題簡化爲單一目標的非線性混合優化問題。可以採取以下措施：(1)合理調整配電線路的聯絡方式。配電線路應該採取最佳執行方式使其損耗達到最小，如透過互爲備用線路、手接手線路、環網線路、並聯線路、雙回線路等是可以達到的。
(2)環形供電網絡，按經濟功率的分佈選擇網絡的斷開點。對於環形的供電網絡，正常需要運機電研究及設計製造《機電技術》2010年第4期67行斷開，應根據兩側壓降基本相等的原則，找到一個經濟功率的斷開點，使線路的電能損耗最小。
(3)推廣帶電作業，減少線路停電時間。對雙回線路供電的網絡，雙回線路並列是最經濟的，如因檢修工作，其中一條線路停電，則由於負荷電流全部透過另一條執行的線路，會使線損大增加，因此要儘量利用帶電作業，減少雙回線的停電次數與時間。
(4)調整電網的執行電壓。根據各工藝線不同的負荷特點，調整供電網的'執行電壓，鋼鐵行業主要用電設備的靜態特性參數及U/U0由1.05降到1.0時，P/P0和Q/Q0變化如下表2所示。
表2鋼鐵行業主要用電設備的靜態特性參數設備工業電機泵、風機和其他電機電弧爐中央空調室用空調煉爐鼓風機工業電視熒光燈PV 0.05 0.08 2.3 0.2 0.5 0.08 2.0 1.0QV 0.6 1.6 4.6 2.2 2.5 1.6 5.2 3.0U/U0＝1.05 1.002 1.004 1.119 1.01 1.025 1.004 1.103 1.050P/P0U/U0＝1.0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000U/U0＝1.05 1.030 1.081 1.252 1.113 1.130 1.081 1.289 1.158Q/Q0U/U0＝1.0 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000注：P有功功率，Q無功功率降低執行電壓，有功功率變化較小，但無功變化較大。對於鋼鐵工業負荷平均來說，當供電電壓大於額定電壓時，電壓降低5％，無功功率可減少8％左右，設備有功功率減小很少，降至額定功率，不會影響生產，但無功電流產生的線路損耗減少了，同時也減少了無功補償設備的投入。
變壓器改造，透過合理分配變壓器負載，使變壓器執行效率的提高帶來節電效益。可以從根本上改善目前企業配電網經濟執行的狀況，減小用電協議容量，提高配電網的電磁相容水平和供電質量。
(1)合理選擇變壓器容量和臺數。選擇變壓器容量和臺數時，應根據負荷情況，綜合考慮投資和年執行費用，對負荷進行合理分配，選取容量與電力負荷相適應的變壓器，使其工作在高效區內。當負荷率低於30%時，應予調整或更換。當負荷率超過80%並透過計算不利於經濟執行時，可放大一級容量選擇變壓器。對車間內停產後仍不能停電的負荷，宜設定專用變壓器。大型廠房及非三班制車間宜設定照明專用變壓器。
(2)選用節能型變壓器，更換或改造高能耗變壓器。新建或擴建工程應選用SL7、SLZ7、S9等節能變壓器。與老產品比，SL7、SLZ7無勵磁調壓變壓器的空載損失和短路損失，10kV系列分別降低41.5%和13.93%；35kV系列降低38.33%和16.22%。S9系列與SL7系列比，其空載和短路損耗又分別降低5.9%和23.33%，平均每千伏安裝SL7系列年節電9kW·h。企業爲了節省投資，也可對原有SJ1、SL1高能耗變壓器進行技術改造，但改造後應達到國家對配電變壓器能耗標準的要求，即：空載損耗降低45%～65%，空載電流降低70%，短路損耗達到SL7標準，阻抗電壓4%～4.9%。
(3)加強執行管理，實現變壓器經濟執行。在企業負荷變化情況下，如投運變壓器臺數和容量不變，其負荷率和執行效率都將發生變化，使其超出經濟執行範圍，因此要及時投入或切除部分變壓器，防止變壓器輕載和空載執行。長期輕載(負荷率30%以下)變壓器，必要時按實際負荷換小容量變壓器。
2.1.2用電設備層的節電措施
用電設備層的節電措施主要以提高電能轉化效率爲主要目的。電能轉化爲機械能的效率涉及四個環節：(1)電動機效率；(2)生產設備的效率；
(3)傳動效率；(4)閥門或檔風板開度。以下就這四個方面提出一些具體的節電措施。
電動機的節電措施
電動機的經濟執行包括如下幾個方面：(1)儘可能讓電動機執行在經濟執行區。電動機的經濟執行區，一般爲負荷率β在70%≤β≤100%範圍內，在這一負荷率範圍內執行，電動機《機電技術》2010年第4期機電研究及設計製造68綜合執行效率最高，也最節電。β＜40%時，效率會大大下降(η＜60%)，功率因數＜0.5。
(2)電動機輕重載採用Y－△自動切換。電動機在間歇、輕負載(如負荷小於額定功率的40%以下)執行時，爲了提高功率因數和降低損耗，可以將其定子繞組接線由△改爲Y接線執行。此時繞組上的電壓降至1/3額定電壓。這樣做雖然電動機的功率僅爲額定功率的1/3,但輕載時電動機能帶得動。而這時電動機的負荷率提高了，鐵損降低了2/3,其功率因數和定子電流都明顯改善，節電效果顯着。
(3)提高電動機與被拖動機械連接效率。採用正確的拖動(傳送)機械，減少摩擦力和傳動阻力，也是電動機節電的一種措施。
(4)改善環境條件，加強通風，降低電動機執行溫度。電動機繞組的電阻是隨溫度升高而增大的，電動機執行溫度越高，其有功功率損耗也越大。
泵與風機的節電措施
泵與風機的有效調節,選用高效設備並不等於就是節能，還要看實際執行工況是否處在設備性能曲線的最高效率點附近，主要決定於以下因素：(1)工作流量的變化規律。工作流量在額定流量的90%以上變化時，一般不採用變速調節；工作流量在額定流量的85%以上變化時,需採用高效變速調節，如變頻或串級調速；最小工作流量在額定流量的50%～70%時，可採用較變頻調速更加經濟、可靠的高頻斬波串級調速裝置，考慮初期投資可採用“一拖多”的方式，如圖1所示。
圖1“一拖多”電原理圖
在電機起動和停止時將變頻器逐臺投入，完成後變頻器切出採用工頻執行。在調速過程中可以根據工況選擇電機的投入和切出。
(2)管路性能曲線的靜揚程(靜壓)佔全揚程(全壓)的比例。當靜揚程所佔比例很大時，即使泵系統的工作流量變化很大，但由於變速裝置的轉速變化範圍並不大，節能效果也不大。
(3)泵或風機容量(軸功率)的大小。大功率的泵與風機由於每年節約電費數量大，適宜採用初投資很高的高效調速裝置。
2.2提高電氣系統的功率因數和諧波處理(1)在電動機及其控制方面，積極推廣變頻器、軟啓動開關等新型節能產品。大力推廣應用以三電平爲代表的各種完美正弦波大容量高壓變頻器。高壓電動機採用變頻調速控制技術既解決了電機軟啓動和實現無級調速、滿足生產工藝需要的問題，又可以大幅節約能源，降低生產成本。
(2)在各種交流低壓電機的調速系統中變頻調速系統是性能較好、效率較高的，是目前一些機械調速方式難以達到的。一臺變頻器可以驅動多臺電機同時調速執行。“交-直-交”通用變頻器由於前級整流和濾波的隔離作用，電機的感性無功電流不會傳遞到電網中，因而間接起到了無功補償的作用，改善了功率因數，但其自身整流器和逆變器產生的諧波，也不可忽視。
(3)由於感性負載產生的無功，採取無功補償和諧波濾波裝置。對於老的電機設備推廣應用電動機無功末端就地補償器，補償後，電流可以下降10%～20%、無功減少40%～80%、功率因數提高到92%～97%，平均節電在20%左右。該方式投資少見效快，綜合效益較多。
2.3電能監測與管理層節電
2.3.1建立配電網調度中心建立配電網調度中心，在統一的支撐平臺上在線組態，根據用戶的實際需求，可以靈活實現調度自動化、饋線自動化、電能量計費、電網分析軟件、調度管理功能、地理資訊系統、配網管理功能等衆多應用功能，具有良好的系統應用軟件和硬件的擴充性，能夠很好滿足電力系統和大型工礦企業的調度需求。
2.3.2節電考覈管理
(1)把國內外同行業、同規模、同類型企業的最低電耗指標作爲參照體系。
(2)以細化分解能耗考覈指標爲基礎，就每一項細化指標，制訂出相應的保證措施，對各項措施進展情況分條建帳進行動態的跟蹤考覈。
(3)實現全流程損失調查，發現問題，找到潛在的漏洞，從而更加準確細緻地掌握了全過程的電損耗情況。
(4)針對存在的突出問題，提出了一系列整改措施，以項目承包的形式落實到各單位，明確了整改責任和整改時限，並將這些項目列入效能監察範圍，加大了實施力度。
2.4綠色能源的利用
光伏技術的應用，可以在廠區的景觀照明等地方優先使用，在發展中進一步廣泛應用。
3結束語
我國是發展中國家，與發達國家相比，技術和專業管理仍相對落後，就能源利用上來說，節能節電潛力還很大，爲了企業的生存和發展，鋼鐵企業必需把節能工作放在優先地位，爲建立資源節約型、環境友好型社會而貢獻一份力量。
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