广西日报社印务中心电力节能诊断

2011-02-08陆斌

电力需求侧管理 2011年1期

陆斌

（南宁供电局，南宁 530031）

1 企业用电现状

广西南宁供电局对广西日报社印务中心进行节能诊断。广西日报社要求进行用电增容方案的设计，合同容量为6 250 kVA（5×1 250 kVA），其印务中心2008年7月完成增容投入运行。从投运情况看，客户自行统计的高峰用电最大负荷累计为1 960 kW，仅占总容量的34%，其中单台变压器最大负荷电流只有1 000 A，最小负荷电流200 A。由于各段10 kV母线上负荷分配不均，造成各变压器负荷不平衡，尤其在低谷时段更为明显，同时受可靠性要求和接线方式的限制，不能停运小负荷变压器，损耗增加；无功补偿仍采用手动投切，不能随负荷变化及时调整功率因数。

该客户2009年的用电量为4.451 6 GWh，电费440.22万元。作为执行两部制电价计费的大工业客户，客户为合同容量支付的基本电费为185.63万元，占总电费的42.17%，用电平均成本高达0.99元/kWh。

该印务中心的用电现状存在明显的资源浪费、配置失衡的问题，如：每台变压器都参与运行，但都没能满负荷；客户办公、生产区域装有2套中央空调系统，但却没有实现互通，甚至还装有多台分体空调；客户生产现场格局混乱，消防通道设计使用不合理，存在严重的安全隐患等。

2 节能诊断分析

2.1 配电系统运行分析

2.1.1 变压器空载损耗测算

广西日报社印务中心现安装的变压器总容量为6 250 kVA，分别为5台1 250 kVA的干式变压器。客户提供的用电高峰时期监控负荷情况见表1。

表1 负荷情况表

由表1可看出，客户整套配电系统出力约为设计出力的36%，有6成以上的容量空置，理论测算就将近有3台变压器接近空载，按每台变压器空载损耗点电量计算，1 250 kVA干式变压器空载损耗是1 830W，年总空载损耗1.83 kW×24 h/d×365 d=16 030.80 kWh，3台1 250 kVA的年总空载损耗为48 092.40 kWh。按现行大工业两部制电价电度基准电价0.595元/kWh得：48 092.40 kWh×0.595元/kWh=28 614.98元，即客户每年为变压器空载运行支付28 615元。

2.1.2 客户为空置容量缴纳的基本电费

按现行大工业基本电费27.50元/kVA、以客户空置3×1 250 kVA的变压器容量计算，每月为空置容量缴纳的基本电费为：3×1 250 kVA×27.50元/kVA=103 125元。每年为空置容量缴纳的基本电费为：103 125元×12=1 237 500元。（本文电价均按国家发改委2009年11月20日政策性电价调整后的价格测算。）

2.2 中央空调系统运行分析

广西日报社印务中心办公、生产区域分离，装有多套中央空调系统，小范围区域装有独立的温控系统以及多台分体空调。印务中心的中央空调系统为2台日立RCU80WHZ螺杆式制冷主机，每台制冷功率为279 kW，2台日立RCU100HZ螺杆式制冷主机，每台制冷功率为344 kW。夏季最热时9：00开2台344 kW主机供冷，21：00后开2台279 kW和1台344 kW主机供冷，晚上仍然有裕量进行充冷。

实际上办公区和生产区基本上是一体的建筑群，中央空调的设置却没有实现互通，对空调设备的利用率不高。目前印务中心计划扩大生产，对生产区域的制冷环境进行改造，供冷面积在1 500m2左右。空调系统用电负荷比较大，但客户之前没有单独为空调系统做独立的供电设计，无法对空调系统的用电进行精确的统计，其常规的中央空调系统执行单一制的工商业电价0.849 8元/kWh。

3 节电建议

3.1 配电设施整改建议

3.1.1 变压器合理减容

根据客户提供的生产运行负荷情况，虽然客户现有的装见容量有65%左右的空置，但对能否将空置容量申报停用呢？这需要从多个方面考虑：①某一时刻测得的电流数据，并不代表客户所有设备运转的真实负荷，还需要考虑部分设备瞬间启动时的大电流；②要考虑变压器的经济运行要求（如：变压器满载或超载，势必会增加负载损耗、缩短变压器的使用寿命），设备能否安全运行及电能质量，一般变压器经济运行的负载率为80%；③考虑已安装未投运设备的负荷，以及计划内新增的负荷等。

综上所述，建议将目前运行的5台1 250 kVA变压器申报减容2台，减容后的3台1 250 kVA变压器按经济运行测算：3×1 250 kVA×0.8＝3 000 kVA。既能达到用户所需负荷的要求，又能保证变压器的经济运行，提高设备运行的可靠性。

3.1.2 客户现场配电设施整改初方案

根据客户相对稳定和固定的用电负荷投切规律，请专业设计部门对低压出线进行重新整改设计。客户现场已经安装5×1 250 kVA变压器，有5套低压出线系统，为节省改造资金，可在用户现有的配置基础上进行改造。

（1）原低压出线不动，只将停运的变压器所带的低压出线柜按负荷情况改接至其他运行的变压器，由于用户原5台变压器已经有低压的两两联络，可以选择性地将联络的2台变压器之间停运一台，通过低压联络开关就可将停运变压器所带的负荷联络运行。

（2）为提高低压配电系统的供电可靠性及生产淡季时停掉一台变压器减少变压器损耗或暂停一台变压器减少基本电费的支出，可将停运的变压器从低压出线处的铜牌解开（亦防止反送电）后，将运行的2台变压器用铜牌利用停运变压器的低压总开关实现低压联络。

（3）用户应根据设备的负荷情况调整变压器的低压出线改接，实现负荷的合理分配和变压器的安全运行。

（4）用户可根据负荷情况请专业设计部门重新调整负荷和出线图，便于今后运行管理及检修时有图纸可依，提高运行和维护的可靠性。

（5）建议加装无功动态补偿装置，提高功率因数至0.96。

3.2 应用蓄能技术享受低谷优惠电力

南宁供电局客户服务中心邀请环境能源管理专家，共同对广西日报社印务中心的用电现状和能源利用情况进行了充分考察，认为该中心的中央空调符合建设成水蓄冷中央空调系统的基本条件。此项改造应用电力蓄能技术，可以按相关规定享受低谷优惠电力。

3.2.1 水蓄冷中央空调系统的优势

（1）采用水蓄冷空调后，夜间利用低谷电力开机运行充冷，白天在用电高峰期停机放冷，享受低谷优惠电价。在现有设计的制冷机组及供配电设备的配置状态下，完全可以满足扩容至1 500m2供冷面积后的供冷需求（在目前的基础上增加工作面积，只需增加相应的末端设备即可满足供冷需要，不需更换现有的空调主机）。

（2）可实现对冷量整存零取的功能，即印务中心需多少冷量则水蓄冷系统便放多少冷量，在过渡季节，可以避免空调“大马拉小车”的现象，从而节约电量。

（3）根据目前南宁市用电情况，如果采用水蓄冷空调后，在短时间停电的情况下，可通过放冷水泵继续供冷，因此可以为印务中心创造一个舒适稳定的工作环境。

（4）改造后，整个水蓄冷系统用电总功率为387.76 kW。

3.2.2 水蓄冷中央空调系统的维护

中央空调在采用水蓄冷系统后，其系统制冷安全性将得到极大提高，制冷机组的启停频率和维修费用将明显下降，机组满负荷制冷的运行状态比率将大幅度提高，降低维护成本。

3.2.3 水蓄冷中央空调系统的实施

在印务中心原来120m2的消防水池的基础上扩大至300m2，增加消防水池的保温强度，建立内部布水系统，改建成蓄冷水池，满足蓄冷中央空调的需要；原来配置的2套中央空调系统即可联络又可互为补充；管道可以通过原来的管沟与主机相连进行充冷和放冷，施工期间完全不影响印务中心的生产。

4 实施效果评价

4.1 配电系统整改后预见效益

减容技改后，用户减容运行2台1 250 kVA的变压器。

基本电费每月支出减少：2×1 250 kVA×27.50元/kVA=68 750元，每年支出减少825 000元。

变压器空载损耗每年减少：2×160 30.80 kWh=32 061.60 kWh，电费支出每年减少32 061.60 kWh×0.595元/kWh=190 76.65元。

4.2 采用水蓄冷中央空调后预见效益

蓄冷制冷系统将常规制冷系统的高峰电量及平段电量转移至低谷时段。全年转移高峰电量见表2。

表2 常规中央空调和水蓄冷中央空调的用电情况

从表2可以看出，在广西日报社印务中心建设水蓄冷系统，相比于常规空调系统，每年可以减少160.9 MWh高峰用电，增加159.1 MWh低谷用电量。根据中国节能协会节能服务产业委员会提供的计算方法，相当于节煤60.176 6 tce，节能减排效益显著。

制冷机房预计每年用电量约880MWh，常规空调与蓄冷空调的电费见图1所示。

图1 常规电制冷空调与水蓄冷空调电费对比

广西日报社印务中心目前常规空调系统用电执行单一制的“非普非居”电价0.871 8元/kWh。水蓄冷空调系统按相关规定享受电力蓄能优惠电价：每日23：00～次日7：00为低谷时段，电价为0.539 8元/kWh，其余时段为0.871 8元/kWh。从图1可以看出，水蓄冷空调和常规空调相比，年节约电费支出18.87万元。如果客户考虑实施空调系统应用低谷电力的蓄能技术，对该系统的用电执行低谷蓄能优惠政策，除电价执行分时段优惠外，其水蓄冷系统总装机容量387.76 kW，不再计收两部制基本电费，则基本电费每月支出减少388 kVA×27.50元/kVA=10 670元，每年支出减少128 040元。