大型石化企业节电技术

LOGO第四届中国（国际）电能质量高峰论坛大型石化企业节电技术秦文杰2014.05221目录石化企业电力系统概况石化企业电力系统发展目标中国石化电气技术管理规定电平衡检测23节电措施总结53电网枢纽/中心变电站区域变电站装置变电站（所）生产装置F1F2石化企业电力系统系统石化企业电力系统概况系统-国网公司、南网公司石化企业电力系统-企业内部系统F1-石化企业自备热电厂发电机组F2-石化企业余热发电机组4石化企业电力系统主网结构继电保护及自动装置安全经济稳定措施系统电源（三电源或双电源）线路重合闸装置（架空线路）自备发电机接入系统装置变电站（35kV主供电系统）主变负荷率不大于50%变电站、发电机保护快速保护（光纤纵差保护）装置变电站备自投装置系统抗扰动措施防止系统过电压措施发电机组孤网运行措施变电自动化装置、故障录波器系统功率因数补偿措施石化企业电力系统概况5符合下列情况之一时为一级负荷（关键负荷）：中断供电将造成人身伤亡时；中断供电将发生中毒、爆炸火灾等情况；中断供电将使生产过程或生产装备处于不安全状态时；特殊重要场所的不允许中断供电的负荷。负荷分级符合下列情况之一时为二级负荷（重要负荷）：中断供电将造成重大设备损坏、大批产品报废；连续生产被打乱需很长时间才能恢复等重大经济损失的负荷。三级负荷（一般负荷）不属于上述负荷的为三级负荷石化企业电力系统概况6点多、面广、线长、分散高温、高压、易燃、易爆点多、面广、储运、静电电源：引自地方电网电源：电网+自备发电机组电源：电网+事故发电机组变电站：220/110/35KV变电站：220/110/35/6kV变电站：35/10(6)/0.4kV架空线路配电网络电缆线路配电网架空线路+电缆线路二级、三级负荷一级、二级负荷二级、三级负荷电动机负荷约占90%电动机负荷占95-98%电动机负荷约占91%系统功率因数低变线损大系统功率因数较高损耗小功率因数低损耗大石化企业电力系统概况7电平衡检测：•系统损耗；系统功率因数；系统谐波及谐波损耗；系统供电质量；配电系统损耗；用电设备效率；典型生产装置电耗；典型机组整体效率；热电厂系统损耗；热电厂发电机组效能监测。•分析系统损耗原因•分析企业节能潜力•制定节电措施及实施方案•优化系统安全经济运行平衡点发电机优化运行•接入系统•汽电平衡•调整无功优化系统电压•低谷时段“降出力、增网供”优化系统无功•总功率因数不低于0.92•各配电母线侧不低于0.9。降低系统损耗•降低变、线损•更新淘汰型设备•改造高耗、低效设备•更新老旧供电线路•调整运行方式提高电压质量•中枢点电压•配电母线电压完善计量装置•关口电能计量•配电系统计量负荷管理•低谷用电•外供电管理节电目标电平衡检测及后评估新节电技术新节电方案实施新节电计划2A1345BC坚持安全经济并重•安全第一、经济第二•系统化节电方案•整体方案分布实施•以数据为准•务求实效电平衡检测8FDX220/110/35kV系统联络变110/35kV主变35/10(6)kV装置变10（6）/0.4kV配变110kV主供电母线220kV系统母线35kV供电母线10（6）kV配电母线0.4kV配电母线35kV母线自备热电厂发电机组电压等级：220/110/35/6(10)/0.4kV主网架：220kV、110kV主供电系统：35kV（110kV）主配电系统：6（10）/0.4kV主接线：简单、清晰、安全、可靠、灵活功能界面清晰、主接线合理、供电质量好、系统损耗小节电措施FF自备热电厂发电机组装置余热发电机9∑P1F1F2F1F2PZPZ∑P2X1X1X2X2B1B2B2B1主供电母线主供电母线系统母线系统母线发电机组经主供电母线并网运行X1、X2事故时，有利于孤网运行∑P1=（F1+F2)+(B1+B2)＞PZF1+F2≥PZ时，B1、B2=0（B1+B2）＜PZ（变压器基本容量费少，经济性好）主供电母线并网运行方式发电机组经系统母线并网运行X1、X2事故时，不利于孤网运行∑P2=(B1+B2)＞PZ（F1+F2）经（B1、B2）带PZ运行（B1+B2）＞PZ（变压器基本容量费多，经济性差）先上网、后下网运行方式节电措施电网220kV变电站电网220/110kV变电站化纤110kV变电站新建炼油110kV区域变电站新建热电二站220/110kV变电站新建乙烯35kV装置变电站F2F1炼油西区35kV变电站炼油东区110kV变电站烯烃110kV变电站热电一站110kV变电站6台/200MW2台/200MW新区老区新老电网优化示意图-改造前节电措施电网220kV变电站电网220/110kV变电站化纤110kV变电站新建炼油110kV区域变电站新建热电二站220/110kV变电站新建乙烯35kV装置变电站F2F1炼油西区35kV变电站炼油东区110kV变电站烯烃110kV变电站热电一站110kV变电站6台/200MW2台/200MW新、老区电力系统新老电网优化示意图-改造后节电措施错峰用电峰值时段：20：:0—22:00网供电价：巅峰1.0元/kW.h,峰值0.9476元/kW.h谷值时段：22:00—8:00网供电价：0.23692元/Kw.h平值时段：8:00—20:00网供电价：0.5923元/kW.h(山东电网110kV等级电度电费）编制错峰用电计划，大型用电设备启动台数、容量等。错峰发电按照主变发电机完成成本与网供电价比较后，编制发电机组错峰发电计划。根据机炉、生产装置运行工况和系统无功潮流等情况，绘制错峰发电曲线并实施。调整系统运行方式禁止以牺牲安全为代价的经济运行方式。结合生产装置大检修及时调整系统运行方式。节电措施13FDX220/110/35kV系统联络变110/35kV主变35/10(6)kV装置变10（6）/0.4kV配变110kV主供电母线220kV系统母线35kV供电母线10（6）kV配电母线0.4kV配电母线35kV集中无功补偿10（6）kV集中/就地无功补偿、余热发电机0.4kV（就地）无功补偿自备热电厂发电机组无功系统无功补偿就地补偿为主、集中补偿为辅。关口变电站功率因数不低于0.91-0.92。装置变电站功率因数一般不低于0.95。无功电源：系统、自备发电机、补偿电容器组、余热发电机、同步电动机。尽量避免系统无功穿越。按系统无功潮流及电压水平投切各级补偿电容器组，调整发电机组无功出力。节电措施FF自备热电厂发电机组无功井口配电箱节电措施1515单井控制集控井群1.14kV集控装置总部油井1.14kV集控系统课题成果变压器减容60%。综合节电率大于16%。安全可靠性提高70%。等电位母线能量回收功能。获得中国石化科技进步三等奖。成为中国石化企业标准。定为油田企业重点节能推广技术。节电措施10/1.14kV集中补偿电容器组1.14kV母线1.14井口控制箱等电位能量回收D2D向系统馈送电动机反电势，导致电容器过电压击穿。DnD3D11.14kV集控装置节电措施17节电措施分布式电冷热三联供节能技术以天然气为主要燃料驱动燃气轮机或燃气内燃机发电机组运行产生电能-系统排出废热-余热回收设备(余热锅炉或者余热直燃机)-溴化锂机组-供出冷热电能。具有“就地生产、就地使用”特点。特别适合于分布式能源和无电网电源的场所。燃气内燃机发电机组能源综合利用率达60%左右。系统主要由燃料供应单元、燃气内燃机、发电机、余热回收装置、溴化锂直燃机组、控制装置组成。节电措施控制系统天然气补燃余热烟气缸套水溴化锂制冷机组供电供冷供热余热锅炉冷热电三联供机组示意图燃气内燃机发电机组补燃节电措施变频器PWM调制正弦波电网标准交流正弦波变频器效率负载转速低于90%时效率较高负载转速大于90%时效率为92%适应于30-40HZ范围。电子刻轴现象20节电措施21♦调速范围广、精度高。♦低转速大转矩♦启动特性好♦与设备柔性配合♦节电效果明显♦使用范围广♦谐波污染（整数、分数谐波）导致谐波电压、电流畸变率超标，产生谐波损耗。♦诱发系统谐波过电压。♦导致电机负序电流、高频轴电流加大，转子发热。♦电气设备放电、电缆头崩烧。♦补偿电容器、负序保护不能投入或负序保护误动作。♦导致系统安全可靠性降低。♦运行环境要求高（高压变频器）。♦运行成本高。♦事故率高（特别是高压变频器）。优点问题♦应用于工艺调速、调参环节。♦应用于不大于80%额定转速的电动机♦使用调频电动机（长期工作在低转速区）♦使用调频电力电缆♦采取谐波就地治理措施♦计算系统谐波损耗♦慎重采用变频器使用节电措施电机负载气隙铜盘转子永磁磁盘转子永久磁铁防爆执行机构系统组成示意图永磁调速（PMD）装置工作原理：电动机转动时,铜盘相对磁盘旋转,在铜盘内形成感应电流而在气隙中产生感应磁场，该感应磁场使得负载端磁盘转子跟随旋转,实现了扭矩传输。调速原理：采用改变滑差s的方式调速。通过执行机构调节铜盘转子与磁盘转子之间的气隙宽度,改变负载端的转速。主要组件：合金铜盘转子、永磁磁盘转子、执行机构。22节电措施PMD装置的特点：结构简单，可靠性高，不受电压的影响。优化电动机容量配置避免“大马拉小车”节省工程投资。调速性能好、能效高、节能效果好。有效解决长轴传动系列设备的振动问题（靠背轮刚性连接改为磁性连接）。调速范围大、振动小、无谐波污染（非电气励磁设备）。启动特性好：具有软启动、减缓堵转、减缓负载冲击功能。安装简单、方式灵活（水平、垂直）、容忍轴不对准。适应恶劣环境，节省空间。维护工作量少，运行成本低，使用寿命长。2极电动机经论证后采用，建议慎重采用。液力耦合器效率涡流耦合器效率变频器器效率PMD效率PMD最佳应用区域23节电措施24应用范围炼化生产装置区、罐区、泵房、机房、公用工程等区域；热电厂（站）粉尘污染严重区域等；油井勘探、钻井平台、陆海油气生产等野外区域、联合站、注水站、集油站、生产油井等室内外区域。LED照明灯具特点光效高、节电效果明显•白炽灯、卤钨灯大约15流明/瓦、低压荧光灯大约40流明/瓦、高压气体放电灯大约80流明/瓦•功率型LED光效目前典型值为80--100流明/瓦，远期目标为200流明/瓦•LED光源具有极强的光线指向性•光线方便操控，可以很好避免常规光源360度无序漫射造成光线浪费的缺点•达到同等照度情况下，LED耗电功率大约是白炽光源的20%、低压荧光灯的40%、高压气体灯的60%，具有显著的节电效果。本质安全、性能优异•LED采用直流低压供电（典型值为：3.2v正向电压）•光源光色单纯，无紫外线、无眩光，长期工作对人眼无频闪效用•冷光源，发热量低、体积小、重量轻，稳定可靠，性能极为理想•使用周期长•三年免维护节电措施25序号项目125W自镇流2*20W日光灯19WLED灯1额定电压220V220V220V2额定电流670MA214MA95MA3额定功率125W40W19W4日耗电（10小时）1．25度0．4度0．19度5年耗电（365天）456．25度146度69．35度6耗电相对比例657%211%100%序号项目BF1100-7WBF1100-19WBF1100-37W1额定电压220V/36V/12V220V/36V/12V220V/36V/12V2额定电流45MA95MA197MA3额定功率7W19W37W4光源类型功率LED组合功率LED组合功率LED组合5光通量＞700LM＞1900LM＞3700LM6防爆等级ExdⅡCT6ExdⅡCT6ExdⅡCT67防护等级IP65IP65IP658安装方式钢管直配/支架安装钢管直配/支架安装钢管直配/支架安装9外型尺寸￠148*110￠250*150￠318*15510重量1.2KG2.3KG3.2KG11可配应急功能90/60/30min90/60/30min90/60/30min12适用场所3米左右高度场所4米左右高度场所6米左右高度场所LED防爆照明装置性能节电