企业电能审计与优化

企业电能审计与优化 2013年5月 目录 一 企业电能审计 1 1电能审计的定义 电能审计是依据国家的节能法规和标准 对企业及用能单位电能利用的物理过程 财务过程进行的现场检验 核查和分析评价 法规和标准 保证公正客观 用能单位 能源计量及独立核算 物理过程 物理量 效率 单耗等 表示能源消耗指标 财务过程 电能成本和经济指标 检验 核查和分析评价 内容和措施 1 2电能审计的目的 监督企业落实国家能源方针 政策分析 评价和掌握电能管理水平和用电状况查找电耗方面存在的浪费和薄弱环节挖掘节电潜力和制定节电方向降低电能消耗 降低企业成本 2 1电能审计的流程 2 2电能审计主要步骤介绍 步骤 数据资料收集与整理工艺流程图电平衡图各车间 部门电耗统计辅助设备电耗状况 冷却水 压缩空气 各工位 设备的用电记录管理制度 办法及培训计划 2 3电能审计主要步骤介绍 步骤 现场核查 检测及分析现场检测与审计同步进行 核查数据的可靠性绘制配网逻辑结构图 标明数据的位置和状态从管理角度分析用电水平从技术角度分析节能改进措施优先论证不花钱或少花钱的改进方案对节能技改项目的经济性分析 2 4电能审计报告的要求 企业用电概况企业电能计量体系的描述主要用电设备电能指标分析企业电能消耗指标计算分析单位产值电耗指标与用电成本计算分析节电效果与评估分析影响电能消耗变化因素的分析企业合理用电的建议 2 5电能审计的总结 最终目标 降低企业成本 争取更大的经济效益电能审计不仅是制定和实施电能优化的一个重要步骤 还可以取得政府或相关部门的财政援助和筹集节能资金的信用保证 二 电能优化体系 3 1电能优化体系 企业内网 3 2电能优化体系介绍 4 1电源管理优化 变 配 电所是变换电能电压和接受分配电能的场所 为企业实现电力的采购和加工 使其满足用户端用电设备的电能需求 1 3 文本4 4 1 1变压器容量优化 配电变压器作为供电网络的最低电源端 容量及型号的选择不仅影响到主网变压器容量和用户侧用电负荷的合理布置 而且对企业的用电成本影响较大 推广高效节能型变压器 淘汰S7及老式高能耗型变压器 选用S11及以上级高效能变压器 降低变压器有功损耗主变容量通常按10年规划进行 同一电压等级情况下可设置2台及以上合理考虑变压器的冷却方式及调压功能合理选择变压器布局 减少不必要的基建投入和配网损失变压器的负载率为63 67 之间 对平稳负荷供电的单台变压器 负载率一般在85 左右当安装两台及以上主变时 每台容量的选择应安照其中任何一台停运时 其余的容量至少能保证所供一级负荷或为变电所全部负荷的60 75 优选变压器容量 提升负荷率 合理控制及报停淡季负荷 达到节约能源 减少基建投资和运行费 电能管理系统变压器容量优化应用 变压器负荷实时运行图变压器日 月 年电力分析变压器月运行报告 1 2 变总负荷最大 1500KW 实施部分容量报停 获得年节约基本电费57 6万元 4 1 1变压器容量优化案例 4 1 2变压器效率优化 变压器经济运行是指在传输电量相同的条件下 通过择优选取最佳运行方式和调整负载 使变压器电能损失最低 总之就是充分发挥变压器的效能 降低用电损耗 经济运行区的定义一般经济负载率在50 60 技术管理和经济运行减少变压器调压次数提升功率因素加大变压器散热条件 降低变压器运行温度 通过变压器负荷运行轨迹监测 提升变压器运行效率 4 1 2变压器效率优化案例 平均负载率 20 18 效率 50 平均负载率 30 效率 75 优化前 优化后 通过变压器损耗监测 有效实现高效变压器的推广 为企业节约能耗提升效率 S11系列高效节能型变压器的使用 损耗降低20 效率提升10 4 1 2变压器效率优化案例 4 1 3企业电费优化 企业电费组成 基本电费 实用电量电费 力率奖罚实际需量 实际记收基本电费的需量值计费容量 参与计算基本电费的变压器容量或最大需量单价 为每千瓦时电的价格 根据用电类别不同而不同 如执行分时电价 依次为峰时 平时 谷时 尖时电价功率因数 为有功电量除根号下有功电量的平方加无功电量的平方力调费 为力率调整电费 按增减率乘相应电费 正值为加收电费 负值为减收电费提升变压器的负载利用率 合理选择基本电费交费方式 实施移峰填谷 实现企业电费结构最优化 改需量收费后 年节约基本电费 8050 30 4725 40 12 63万元 4 1 3企业电费优化案例 4 1 4企业力率优化 功率因数 为有功电量除根号下有功电量的平方加无功电量的平方 用户用电功率因数的高低对发 供 用电设备的充分利用 节约电能和改善电压质量有着重要影响 为了提高用户的功率因数并保持其均衡 以提高供用电双方和社会的经济效益 功率因数的标准值及其适用范围 实际功率因数0 900 910 920 930 940 95 1 00月电费减少 0 00 150 300 450 600 75实际功率因数0 890 880 870 860 850 84 月电费增加 0 51 01 52 02 53 0功率因数自0 64及以下 每降低0 01电费增加2 实施设备端无功就地补偿 提升企业整体功率因数 是企业实现力率优化的最佳途径 电能管理系统对企业功率因素优化前的监测 4 1 4企业力率优化案例 优化后的效益 变压器有功容量占比分别提升了16 4 50 释放了250KVA的变压器容量变压器损耗减少了85268KW h供电部门力率奖励提升至0 75 年直接节约量 15万元 4 1 4企业力率优化案例 4 1 5电压优化 电压是主要电性能指标之一 电压质量的好坏对用电设备的运行产生较大影响供电电压标准 35KV电压 偏差绝对值之和不大于10 10KV为额定值的 7 220V为 7 10 GB12325 2008 电能质量 供电电压偏差 标准 低电压危害 异常停电 继电保护动作 减少有功的传输 增加线损 电机及照明类负荷无法使用或损坏高电压危害 增加发热量及降低设备绝缘影响使用寿命 增加相关设备能耗提高电压质量的措施 提高用户功率因素 特别是设备端无功就地补偿 变压器自动调压 实施 移峰填谷 提升负荷率 重视维护检修 避免三相不平衡 合理选择供电半径 优化供电线缆用户端的电压往往比标准电压高 而用电设备的设计按照标准电压来配置的 必然会造电能浪费 并且影响设备的使用寿命 降压节电是电压优化的一个有效方法 既能节约电能降低成本 又能延长用电设备使用寿命 特别是照明电器效果明显 电能管理系统电压优化应用 电压实时运行图日 月 年电压分析 电压由398V降为387V 获得用电成本降低3 年调压收益 51 3万KW h 27 7万元 4 1 5电压优化案例 4 2配网优化体系 从电力变压器到用电设备之间 对电能进行传输 分配 控制 保护和管理的所有设备及系统 4 2 1结构优化 电气主接线是变电所电气结构的主要构成 主接线为受 馈电方式的一次系统连接 主要包括拓扑结构及设备设置 拓扑结构即布线方式 分为单母线 双母线 单电源 双电源 配电方式 放射式 树干式 环式基本要求 运行可靠灵活 检修安全 造价合理 占地少设备布置 母线 断路器 开关 如一用一备 互为备用等 在保证可靠性的前提下 尽量简洁 方便切换 经济等供配电方式 除考虑负荷等级 类别 量值大小 运行要求等因素外 还应考虑位置布置放射式和树干式是两种最基本的供配电方式 可演变或组合成很多其他组合方式 关键设备双路馈电方式的优化 避免包装线电源连接的重复投资 节省费用50万元 4 2 1结构优化案例 4 2 2线路优化 电源与负荷之间的电气连接 影响线缆损耗的因素 依据负荷等级及种类确定配线方式 射线型 放射型 依据负荷大小 负荷特性及电压等级选择线缆 电缆选择 发热温度不超过允许值 最大负荷电流小于允许载流量 中性线截面 考虑零序电流 不平衡电流及谐波电流影响 考虑敷设方式 电缆材质 环境温度 等因素根据敷设条件 使用环境选择材质 类型及敷设方式 电缆敷设 直埋 电缆沟 穿管 架空 桥架 负荷位置布置电力电缆的优化就是结合电缆敷设方式 负荷特性 环境特点 电缆型号和数量等因素 用发展的眼光 按照满足运行可靠性 便于维护的要求和技术经济合理的原则确定 电气主接线是变电所电气结构的主要构成 主接线为受 馈电方式的 监测电网配置电缆配置过大 4 2 2线路优化案例 4 2 3配电设备优化 低压配电柜主要有GCK GCS抽屉式为代表 高压配电柜主要由控制装置 开关 保护及计量装置等组成 高压配电柜 必须要遵循可靠 实用 简化的基本原则 力求高压配电柜的选择经济 科学 合理低压配电柜 明确低压配电柜的主要技术参数和低压配电柜对主要元件的要求进行优化选择配电柜安全维护空间符合规范要求配电柜的通风良好车间配电柜电源选择就近连接原则 减少电缆长度降低线路损耗 某企业空压机监测点负荷长期运行在报警线上方 报警线设置标准 设备额定功率或额定电流出线回路额定功率参照额定电流计算 额定电流以开关电流或开关的整定电流两者取小 所以监测点下方空压机或配电开关存在风险 过负荷报警 4 2 3配电柜优化案例 经查证 监测点有2路出线开关带2台空压机 其中一路刚改造好的开关电流值配置偏小 引起长时间过电流状态运行 优化后 避免了开关烧毁 火灾及影响生产的重大事故 告警线恢复正常 出线开关配置错误 4 2 3配电柜优化案例 4 2 4运方优化 标准三锁二钥匙 3种供电模式 根据工况和电源情况编制配网运行方案 经济调度电能的供应 根据工况和电源情况编制配网运行方案 经济调度电能的供应 N种供电模式 4 2 4运方优化 4 3电能优化体系 设备是电能的主要消耗源 通过消耗可转为产品 4 3 1电能质量优化 电能质量是用于描述某点供电电力与该点链接负载设备之间的兼容协调程度 当两者缺乏兼容性时 可视为存在电能质量问题 过程中断及生产停滞 设备损坏或老化 电能利用率下降等都是劣质电能带来的后果 优化治理 综合治理电能质量已是非常急迫电能质量的优化 功率因素及谐波治理三相不平衡治理电压波动治理浪涌保护通过电能质量的优化 实现安全可靠的用电 不发生异常停电 停机及重大安全事故 某电子企业生产期间出现分变出现分变异常跳闸停电及生产线无故停机现象 通过电能管理系统监测分析 原因为其下挂主要负荷空压机运行中存在大量谐波干扰 初步判断较高的谐波是影响生产的主要原因 谐波电流畸变率 30 250KW 4 3 1电能质量优化案例 目前谐波电流畸变率远远超出10 左右的规范要求 且谐波电流以3 5 7 9 11 13谐波电流为主 其中3 7次的谐波电流大部分是5 空压机处的负载产生的 4 3 1电能质量优化案例 3次谐波 7次谐波 电网中大量的谐波存在会造成变压器设备的温度异常升高 影响供电的稳定性 降低供电系统的容量 加速设备老化速度 减少设备的使用寿命 以及继电保护的误动作 系统的非正常停电 影响生产 给用户造成不必要的损失等 优化治理后 避免了异常停电停产 给企业挽回了损失 治理前 治理后 4 3 1电能质量优化案例 4 3 2电能轨迹优化 电能轨迹是指设备运行电能的连续体现 反映了设备的运行和能耗状况 包括日月年时间段内的负荷 电量及相关电性能指标 通过电能轨迹的提取及分析实现经济高效用电的目标 不开不该开的设备消灭大马拉小车现象合理配置主辅设备用电控制待机负荷定期做好维护 延长设备寿命 通过电能在线系统分析某纺织机械金加工车间日运行负荷每天存在上班2小时左右的开机停产或无效运行时间 优化生产线配置 合理控制待机负荷后 避免了此类情况的发生企业效能提升 增加产出 有效生产时间增加15 4 2 3电轨迹运行优化 优化后开机时间0 5小时 优化前开机时间2小时 根据棒材一厂的工艺特性 棒材一厂主生产设备601和602电源 轧机 其他为辅助设备 风机 水泵 从下图看出8 16点为工作时间 而非生产时间段的辅助设备用电负荷 风机和水泵 达到550kW 601 低压总柜 现场工艺分析存在可优化空间 轧机 风机与水泵 空压机与风机 4 3 2电能轨迹优化 合理配置辅助设备 550KW 通过对非生产期间的辅助设备负荷优化 优化后辅助设备 风机 水泵 的负荷见下图 非正常上班时间辅助设备用电负荷仅有250kW 节约了300kW 每天节约4800kWh 节约费用2000元 年节电144万度电 风机与水泵 一个简单的关停操作 每年节约60万元 为电网增加了一台300kVA的发电机 4 3 2电能轨迹优化 合理配置辅助设备 250KW 4 3 3设备运行优化 生产设备是主要电能消耗源 优化措施及方法如下 合理配置容量及主辅设备 避免大马拉小车和无效运行设备安装位置评估 减少线缆长度 减少投资及损耗实施无功就地补偿及谐波治理 提高设备运行效率 减少异常停机建立能耗考核机制 降低无效运行时间电轨迹的实时监测 优化运行参数 减少维护成本电能质量指标的实时监测 提升设备安全运行的可靠性 设备运行优化 某冶金企业硅铁炉炉水质量合格率下降30 且电极类耗品也大幅增加 通过电能在线系统电力负荷分析 发现期间出现异常停炉及负荷值较高等现象 电极异常 导致停炉及电极损坏期间硅炉运行在高能耗状态 耗能超10 分析 产品质量与炉况相关 而炉况又与电极深浅直接相关 结论 由于电极调整完全由冶炼人员操作 一点差错都将导致设备损耗上升和产品质量下降 异常停炉 高电压 电流 高电量 4 3 3设备运行优化案例 设备运行优化 通过电能在线系统生产轨迹的可视化 优化运行参数 设定标准二次电压 电流值 优化工艺流程 培训冶炼人员的操作 产品合格率提升了20 单位能耗及电极损耗均有不同程度下降 其中能耗下降5 分时电量 7000KW h 负荷控制线 6400KW 10 4 3 3设备运行优化案例 4 3 4安全可靠优化 安全可靠是企业生产的前提 结合电性能运行指标 建立设备档案 通过预警 治理及管理等优化手段维持企业的正常生产 设定设备告警线 电压 电流 负荷 谐波 三相不平衡等 电能异常监测及统计电缆或设备温度异常报警谐波超标治理三相不平衡治理功率因素优化设备技改 淘汰落后设备 4 3 4用电安全 经济的案例 优化前 水泵入口电压平均443V 严重超出规范标准 超标16 5 不仅加速风机水泵类负荷的发热老化 带来安全隐患 而且增加了能耗浪费优化前 水泵运行平均负荷198 4KW h 198 4KW 443 256V超16 5 4 3 4用电安全经济案例 优化后 水泵入口电压平均为424V 电压超标范围降为10 左右 基本满足要求 消除安全隐患 同时节电量达5 年节约电量达8 64万KW h 188KW下降5 424 245V超11 7月27日光荣了 停电9小时 1 2 4 3 5安全可靠优化案例 7月27日后换了台2000kVA的变压器后的运行情况 3 尽管说变压器烧坏换一台就行 况且变压器本身可获得保险公司部分赔付 但如果 引起火灾 造成人身伤亡 事故扩大到生产线造成产品浪费 等等 4 3 5安全可靠优化案例 4 4生产制度优化体系 生产过程是指围绕完成产品生产的一系列有组织的生产活动的运行过程 既是产品制造过程 又是能源的消耗过程 而电能考核是生产过程的电能消耗的主要组成之一 4 4 1考核方案优化 三级能效体系是企业能效考核的基础 通过数据采集 远程监控 能效考核等功能实行从粗放型能源管理走向精细化管理 考核优化体现在 监控与自动采集 提升能耗管理量化与标准化数据分类及模块化分析 提供有效的分析手段配网 设备及生产的数据分析 建立标准化流程 规范及决策 实现自动化考核路径 信息整合 初步分析 自动化 模块分析 智能化 决策建议 规范用电流程电费信息设备信息 班次时间定义车间 班组能耗设备 生产线能耗 能效分析标准化决策建议 产能设置 电能考核选项 电能考核优化体系 4 4 1考核方案 产能设置 生产线考核 电能考核优化体系 4 4 1考核方案 生产线考核