1、前言 電能作為一種優(yōu)質(zhì)的二次能源，已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)中必不可少的能源供給之一．伴隨著現(xiàn)代大工業(yè)的發(fā)展和人民生活水平的提高，電能消耗將越來越大，特別是大型鋼鐵企業(yè)，在生產(chǎn)過程中更要消耗大量的電能，電能在企業(yè)的生產(chǎn)成本中占有相當?shù)谋戎?。電能的生產(chǎn)需要耗費大量的次能源，當前，一次能源日漸緊缺，節(jié)約能源已經(jīng)成為一項關系國計民生的重大事項，直接影響到國家的可持續(xù)發(fā)展。節(jié)約能源最重要的環(huán)節(jié)就要從節(jié)約屯能做起。在上述背景下，國內(nèi)外發(fā)展了非常多的節(jié)電技術，其中一些正在產(chǎn)品化或者已經(jīng)產(chǎn)品化．并獲得應用。可以預見，強大的需求將極大地促進節(jié)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和進步。 作為鋼鐵企業(yè)的龍頭，寶鋼是一個用電大戶，年耗電近100億kW．h電。電動機，電爐等用電負荷需要消耗大量的電能。在這種情況下，節(jié)電即是企業(yè)降低成本的必需措施，同時也是企業(yè)的社會責任之 2、國內(nèi)外節(jié)電概述 從大的方面來說，節(jié)電可以分為管理節(jié)電和技術節(jié)電，所謂管理節(jié)電就是通過加強管理，改進措施，提高電能使用的各個環(huán)節(jié)人員的節(jié)電意識，從而避免電能的人為浪費，優(yōu)化電能使用。如辦公室夏冬季空調(diào)設定溫度沒有統(tǒng)一的標準，開窗同時開空調(diào)現(xiàn)象，辦公室照明的常明燈等等。寶鋼從2005年開始，制定，一系列節(jié)電管理辦法，通過一年左右的加強現(xiàn)場執(zhí)行力度的檢查和整改等管理手段，目前公司內(nèi)員工對非生產(chǎn)用電的使用規(guī)定的知曉率達到10～1％，長明燈、開窗開空調(diào)等現(xiàn)象大大減少，據(jù)測算，這部分每年就可以節(jié)電1 500萬kW．h。應該說，管理節(jié)電在某些企業(yè)里面依舊具有相當大的潛力。而技術節(jié)電，主要是通過分析電能使用和傳輸環(huán)節(jié)中電能耗費的不同特點，并針對這種特點采取相應的技術措施和設備改造，從而達到節(jié)電的效果。 當前，節(jié)電技術按照應用范圍可以分為，電傳輸節(jié)電和設備節(jié)電，下面分別介紹： 2.1 電網(wǎng)傳輸節(jié)電 電能從接入點，一般需要經(jīng)過輸配電線路和變壓器才能進入最終的用電設備，特別是對大型的工業(yè)企業(yè)，企業(yè)內(nèi)部有自己的電網(wǎng)，外部電網(wǎng)通過輸電線連接到企業(yè)內(nèi)部電網(wǎng)，由企業(yè)內(nèi)部電阿分配電能到各個使用環(huán)節(jié)。 線路和變壓器均會產(chǎn)生定的電能損耗，因此通過優(yōu)化線路和變壓器的配置可以達到節(jié)電的作用，即改造落后的高耗損的線路和變壓器，降低網(wǎng)損。另外，通過線路和變壓器的經(jīng)濟運行，優(yōu)化電力潮流分布，也可以再進步降低網(wǎng)損。 電網(wǎng)的電能質(zhì)量直接影響到用電設各的電能使用，因此通過治理電網(wǎng)的電能質(zhì)量，包括諧波、無功補償?shù)?，也可在一定程度上達到節(jié)電的效果。目前這個方面國內(nèi)外發(fā)展迅速，各種并樣的通過治理電能質(zhì)量而降低損耗的節(jié)電技術和產(chǎn)品在市場上層出不窮。 2.2 設備節(jié)電 電能的使用的最終環(huán)節(jié)就是用電設備，同時該環(huán)節(jié)也是節(jié)電潛力最大的環(huán)節(jié)，這主要包括老化低效率用電設備的改造和新型節(jié)電技術的應用。 在設備的改造中，電力電子技術在其中扮演著重要的角色，如設備調(diào)速、無功補償?shù)取＿@個方面目前發(fā)展也比較迅猛。 3、寶鋼供用電基本情況及寶鋼節(jié)電的潛力 3．1 寶鋼供用電結構的主要特點 寶鋼作為一個特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，平均用電負荷達110萬kW，最大負荷達145萬kW，日用電量在2 600萬kW．h左右，接近上海市用電負荷的1/10作為一個地區(qū)電網(wǎng)，寶鋼擁有自己的自備電廠，即三臺350MW機組和一臺150MW燃氣輪機組．以及余熱、余壓機組8臺（裝機容量達146MW），自備電廠使寶鋼在一定程度上節(jié)約了用電成本。 3.2寶鋼負荷的基本構成 由于鋼廠連續(xù)化生產(chǎn)的特性，寶鋼的用電負荷晚上大于白天，節(jié)假同大于工作日，機組年檢修因素對用電負荷的影響要超過季節(jié)變化影響因素。其次，含有電爐、軋鋼系統(tǒng)的生產(chǎn)對電網(wǎng)產(chǎn)生的沖擊負荷。 寶鋼主要的用電設各，歸納起來，有以下幾種： 1）電動鼓風機 電動鼓風機對高爐提供煉鐵用風，前由5臺鼓風機（其中1臺作為備用）組成。鼓風電動機功率48 000kW／臺，總年耗電約11億kW.h。 2）制氧機 目前共有6臺制氧機組。1#、2#制氧機組制氧能力均為26 000Nm[sup]3[/sup]/h，總裝機容量為45 340KW．于1984年投產(chǎn)。3#制氧機組制氧能力30 000Nm[sup]3[/sup]/h，裝機容量20 500 kW，于1987年投產(chǎn)。4#制氧機組制氧能力30 000Nm[sup]3[/sup]/h，裝機容量20400kW，于1991年投產(chǎn)。寶鋼三期的5#制氧機組制氧能力為60000Nm[sup]3[/sup]/h，裝機容量57 220kW，于1997年投產(chǎn)。6#氧機組制氧能力為60000Nm[sup]3[/sup]/h，裝機容量48 950KW．2000年投產(chǎn)。制氧設備的電耗量在一、二、三期分別為0.461 kW•h/Nm[sup]3[/sup]、0.428 kW•h/Nm[sup]3[/sup]、0.423kw•h/Nm[sup]3[/sup]，總年耗電約12億kW•h。 3）電爐 電爐煉鋼系統(tǒng)包括150 t直流電弧爐一座和交流精煉爐一座，裝機容量分別為99 MVA和22MVA，總計121MVA，年耗電約4.6億kW.h。 4）軋機 寶鋼熱軋和冷軋是寶鋼主要的生產(chǎn)環(huán)節(jié)之一。軋鋼系統(tǒng)所耗電能約占寶鋼總電能消耗的1/3左右，約28億kW•h。 3.3 鋼鐵企業(yè)節(jié)電的潛力與難點 鋼鐵企業(yè)耗電巨大，既具有較大的節(jié)電潛力同時也具有一點的難度，主要表現(xiàn)在以下方面： 1）多年來在節(jié)電方面投入欠少，員工節(jié)電意識及緊迫感相對較弱。 2）生產(chǎn)經(jīng)營的導向關注點往往在設備不跳電，而不在節(jié)電。節(jié)電空間大，但難度也大。如何把握節(jié)電與系統(tǒng)安全、工藝產(chǎn)品質(zhì)量等方面有時難以作出決策，即難以較好地處理風險與收益的關系。 3）系統(tǒng)策劃推進節(jié)電工作，節(jié)電工作實現(xiàn)突破。逐步淘汰耗能型供配電和用電設備，降低噸鋼電耗，減少規(guī)劃期的電力缺口。 4）進步優(yōu)化公司土要生產(chǎn)工序檢修模式，縮短電廠檢修時間，盡可能減少公司的倒供電量。 5）開展余能多發(fā)電勞動競賽，提高發(fā)電設備的運轉(zhuǎn)率和發(fā)電量。 6）強化電耗管理，結合工序牛產(chǎn)特點，優(yōu)化運行方式，提高電能利用率。加強對工序電耗的評價考核與對標。 4、節(jié)電產(chǎn)品與技術在寶鋼的應用 目前，寶鋼正在積極地推進節(jié)電技術和產(chǎn)品在企業(yè)內(nèi)部的應用，具體業(yè)地可以分為以下幾個方面：主干道路照明及生產(chǎn)區(qū)域室內(nèi)外照明回路節(jié)電措施、生產(chǎn)區(qū)域低壓配電系統(tǒng)的電源質(zhì)量治理及節(jié)電措施、變頻節(jié)電技術的推廣應用、涂裝潤滑材料技術的應用、工序電耗對標分析和根據(jù)煤氣平衡情況來調(diào)整電廠檢修時間等六個方面著手來開展節(jié)電工作。 4.1 主干道路照明及生產(chǎn)區(qū)域室內(nèi)外照明回路節(jié)電措施 寶鋼產(chǎn)區(qū)占地較大，生產(chǎn)廠房眾多，因此有大量的照明設備且24 h使用，據(jù)統(tǒng)計，單寶鋼生產(chǎn)區(qū)域主廠房照明的年耗電量在9 000萬kW．h以上，所以寶鋼開展照明節(jié)電具有很大的節(jié)電潛力。 日前，主要開展了主干道路和生產(chǎn)區(qū)域室內(nèi)外照明回路的節(jié)電措施，年節(jié)電量在3 000萬kW．h。開展的技術措施主要有兩個：一是在照明負荷30A以上的供電回路中串聯(lián)節(jié)電控制器來降壓限流，已安施區(qū)域的實測節(jié)電率為23％左右，投資回報期3年。二是在可實施換燈區(qū)域，將耗能高的汞燈換成金鹵燈等手段。據(jù)在寶鋼已實施區(qū)域的照度測試和節(jié)電率測試報告來看，換燈后，不但區(qū)域照度有提高，而且節(jié)電率也可達40％左右，投資回報期2年。 4.2 生產(chǎn)區(qū)域低壓配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量治理及節(jié)電措施 寶鋼生產(chǎn)區(qū)域中的制氧、水處理及制水等單元的低壓配電系統(tǒng)中接有許多旋轉(zhuǎn)設備，如帶有變頻裝置的風機、送水泵、脫水機等等。這些旋轉(zhuǎn)設各在運行時會產(chǎn)生瞬間浪涌和諧波電流，污染了電源質(zhì)量。最近我們對制水單元抽樣進行了低壓配電系統(tǒng)的電能質(zhì)量測試，結果表明：該類系統(tǒng)電流浪涌現(xiàn)象嚴重，諧波含量高，這種現(xiàn)狀導致接入該系統(tǒng)的電氣設備故障損壞率高、設備使用壽命降低、不明原因的故障停機和電能的浪費。針對各單元低壓配電系統(tǒng)的現(xiàn)狀，提出如下改進措施： 1）繼續(xù)對帶有變頻裝置的風機、送水泵系統(tǒng)進行電能測試，得到瞬流浪涌和諧波測量數(shù)據(jù)。 2）根據(jù)測試結果得出生產(chǎn)區(qū)域中的接有旋轉(zhuǎn)設備的低壓配電系統(tǒng)電源質(zhì)量情況總體評價，提出解決方案供專業(yè)人員研討。 3）預估措施投入后的提高質(zhì)量效果和經(jīng)濟效益。 4）改造目標為設備故障停機率、年設備維修及備件費用下降，節(jié)電率5％。 該項工作正通過科研渠道實施中，若科研結論與項測結果基本相符，我們將大力推進該項工作。 4.3 變頻節(jié)電技術的推廣應用 寶鋼生產(chǎn)區(qū)域的水泵、風機等中低壓系統(tǒng)的變頻裝置投運后，節(jié)電效果明顯，甲均節(jié)電率25％以上。但變頻裝置在運行時產(chǎn)生瞬間浪涌和諧波電流，污染了電源質(zhì)量，所以需結合電能質(zhì)量治理來開展這項工作?？紤]以各部門為單元，各部門按照配電系統(tǒng)配置情況集中提出改造方案供公司專業(yè)部門研討，在進行方案認證和優(yōu)化后，由各部門通過技術改造或設備改善等途徑來實施。實施后預計節(jié)電率30％以上。 4.4 涂裝潤滑材料技術的應用 對公司目前在役的水泵、風機耗能情況進行，調(diào)研和評估；對200 kw以上大功率水泵、風機的配置、運行效率等參數(shù)進行調(diào)研和耗能情況分析。通過涂裝合適的高分子潤滑材料可減少水泵、風機內(nèi)部流動阻力，達到提高效率節(jié)約電能的目的。按已實施的200kw送水泵系統(tǒng)的測試結果來看，節(jié)電率在3％，投資回報期l～2年。 4.5 工序電耗對標和分析 首先對寶鋼分公司范圍設計的一些電氣設備（包括電氣室、變壓器、繼保裝置、電動機等）進行應用現(xiàn)狀調(diào)查．利用采集到的數(shù)據(jù)進行深入的節(jié)電潛力分析。同時通過對寶鋼和國內(nèi)鋼廠各單元（包括煉焦、燒結、高爐、煉鋼、電爐、初軋、高線、熱軋、冷軋、鋼管等）工序電耗各種數(shù)據(jù)的收集，從原料、結構、工藝和產(chǎn)量規(guī)模等各種參數(shù)方面對工序電耗組成進行分解和分析，通過對寶鋼分公司與國內(nèi)各大主要鋼廠的數(shù)據(jù)對比，剖析某些單元工序電耗高的主要影響因素，以及存在的節(jié)電潛力。 調(diào)查分析發(fā)現(xiàn)，寶鋼在噸鋼電耗與馬鋼、鞍鋼等國內(nèi)企業(yè)和中鋼、浦項等圍外企業(yè)比除電爐工序外無優(yōu)勢，這除了生產(chǎn)工藝和產(chǎn)品加工深度不同外，還和計算方式和加強工序電耗的管理等方面有關。如能在降低軋鋼工序電耗方面作工作，如提高設備作業(yè)率、降低設備待機率，通過無功補償裝置來提高軋機電力系統(tǒng)的功率因數(shù)等于段，寶鋼噸鋼電耗還能冉降低。目前在著手調(diào)查寶鋼供配電系統(tǒng)中功率因數(shù)低于0.7以下的區(qū)域并已有初步結論，擬通過技術改造項目來予以優(yōu)化。 4.6 根據(jù)煤氣平衡情況來調(diào)整電廠檢修時間 寶鋼電廠機組是火山發(fā)電機組，可燃燒高爐煤氣、轉(zhuǎn)爐煤氣，焦爐煤氣和煤．電廠4臺機每年要安排計劃檢修，若能結合公司主要工序年修計劃合理安排發(fā)電機組檢修時間，除能消化各種煤氣，減少煤氣放散外，還能大量減少從電力系統(tǒng)的倒供電。即：在耗電最高的工序年修時，同步安排發(fā)電機組的檢修。保守估計這將減少公司倒供電量9 000萬kW．h左右，減少倒供電電差價損失l200萬元。 以上工作在去年按計劃順利地進行，完成了年節(jié)電l億kW．h．創(chuàng)經(jīng)濟效益5 000萬元以上的目標。如再考慮系統(tǒng)完善后的設備故障率降低、設備使用壽命延長、備件費用減少和社會效益等因素，這些工作取得的成效很大。 5、寶鋼節(jié)電的前景展望 節(jié)電工作是十長期的工作，其中既涉及管理方面，也涉及技術方面．寶鋼目前在節(jié)電工作方面已經(jīng)取得了較大的進展，但還具有較大的潛力，節(jié)電應用的前景廣闊：另外．節(jié)電有時也會與系統(tǒng)安全性相互之間存在一定的矛盾，在某些情況下，降低安全裕度，可以在一定程度上節(jié)約電能，這個需要具體問題具體分析，當二者發(fā)生矛盾的時候，在二者之問進行綜合考慮，這個問題也是在寶鋼節(jié)電工作中需要綜合考慮的問題。 6、結論 節(jié)電，特別是大型工業(yè)企業(yè)的節(jié)電已經(jīng)成為必需，這既是企業(yè)降低成本的需要，也是企業(yè)的社會責任。大型的工業(yè)企業(yè)具有較大的節(jié)電潛力，但需要具體問題具體丹忻，發(fā)掘節(jié)電潛力所在。 節(jié)電工作不僅僅是技術問題，往往涉及技術和管理兩十方面，兩十均具有較大的節(jié)電潛力，甚至有時候管理節(jié)電的潛力更大． 日前寶鋼的節(jié)電工作進展迅速，并已經(jīng)取得了較好的效果，但是從長期來看，進步節(jié)電仍然需要較多的工作。