电能平衡实施的若干问题研究

上海市能效中心 刘洋 秦宏波

电能平衡实施的若干问题研究

上海市能效中心 刘洋 秦宏波

介绍电能平衡实施的主要过程以及遇到的问题,通过上海电能平衡实施的经验,提出"专业软件+系统诊断"的解决方案.

电能平衡;实施;专业软件;节能

0 前言

对于多数企业而言,电力仍然是最大能源消耗品种,占到总能耗的50%-90%,但设备管理落后、运行效率不高等问题却普遍存在.随着节能工作的深入开展,如何挖掘节电潜力、提高设备运行能效水平是企业面临的挑战.《国务院关于进一步加强节油节电工作的通知》(国发〔2008〕23号)文件要求,年用电量500万kWh的重点用电企业需开展电能平衡工作并加强电力需求侧管理,以便改进用电方式,实现科学用电、节约用电、有序用电.时隔几年,由于种种困难,电能平衡工作并没有在国内普遍开展,仅上海、杭州等地区实施了电能平衡.

1 电能平衡实施步骤

电能平衡是对供电电量在用电系统内的输送、转换、利用进行测量、分析和研究的一种方法,反映出供给电量、有效电量和损失用电量之间的平衡关系.

根据能量守恒定律,用电系统内的电能平衡可由下面关系式表示.

式中:WG--供给电量,kWh;

WY--有效电量,kWh;

WS--损失电量,kWh.

电能平衡模型见图1.

电能平衡通过普查、统计、测试、计算等手段,帮助企业掌握生产过程中各个用电环节的电能使用情况,是企业找出能源浪费原因,提高设备管理水平,实现节能挖潜的重要方法.电能平衡主要工作步骤见图2.

图1电能平衡模型图

图2 电能平衡实施步骤

(1)设备普查

从电网进户点开始,按供电路径查清电气设备、用电设备的家底.对企业十大用电系统,如变压器、配电线路、电机系统(如泵、风机、空压机、空调、其他电机)、照明设备、电热设备、整流设备的容量、型号、额定性能参数、分布等情况逐台登记,建立台账,画出全厂用电的线路图.

(2)基础测试

基础测试主要利用现场仪表和便携式仪表进行,测试范围包括变压器、配电线路、电动机、电热设备、整流设备和照灯具等所有供配电系统和用电系统的运行电压、电流、功率、流量、压力等数据.

(3)系统评估

运用专业测试仪器设备对企业重点的用电系统进行现场测试,在测试的基础上结合系统日常运行记录数据和运行特点,对系统节能潜力进行量化分析,提出解决方案,并进行经济性比较.

2 电能平衡实施中存在的问题

我国2008年开始实施电能平衡测试,但并没有得到普遍推广,主要有技术手段、测试水平、测试费用等方面原因.

(1)实施周期长

经验表明,对于大型企业,由于设备较多,通过普查、登记、测试、计算以及制订整改措施整个过程,一般需要9~12个月甚至更长时间[1],这无疑会消耗大量的人力、物力、财力.对于企业和机构而言,耗时均超过了所能承受的范围,所以必须缩短电能平衡实施的周期.

(2)测试对象多

对于一般规模企业,用电设备达几千台,尤其是电缆和电机设备较多,要想获得每台设备的用电量,就要逐台设备进行测试,这势必造成测试工作量大,时间拖长,测试成本高等问题.

(3)测试方法复杂

电能平衡是能量平衡而不是功率平衡,所以电量应使用电能表测定.对一个企业而言,所有设备均安装电能表显然是不现实的,全部依靠检测机构使用电能质量分析仪进行用电计量也显然是不可行的.

(4)计算数据量大

企业用电设备种类较多且型号复杂,如:风机、水泵、电动机,在测得杨程、流量、电参数后,计算相当繁琐,尤其是大量的数据可能导致计算错误.

3 上海电能平衡的实施情况

2009年,上海开展工业企业电能平衡试点,为使电能平衡工作能够顺利在企业中实施,由上海市能效中心开发了《工业企业电能平衡信息管理系统》软件[2],通过"专业软件+系统诊断"的方式,解决了电能平衡实施中碰到的困难.具体如下:

(1)结合多年测试经验,利用现代化手段并对部分环节进行合理简化,使电能平衡周期控制在2个月左右,费用控制在企业和检测机构均能接受的范围.

(2)基础测试充分利用企业现场配备的电力和热工仪表以及便携式测量仪表,如查看空压机运行记录,空调系统运行抄表原始记录数据等.由于企业生产基本是稳定运行的,因此,可利用输入功率与时间来得到用电量,这样可将电能测量转化为功率测试,大大节省测试时间.

(3)将测试的重点放在功率大、耗电量大或负载率低的设备上(可根据企业规模自行定义,如10kW以上的风机水泵、37kW以上的空压机,年耗电100万kWh以上的空调系统和电热设备,负载率低于40%的设备),对于耗能小的设备或使用时间不定的零星、分散小容量用电设备,测试方法应力求简化,如仅用电流表测试运行电流.对于同型号、同容量、同用途的设备可以只测一台或两台典型设备.

(4)可利用计算机的优势,在软件中集成主要用电设备的规格型号和用电量、效率等计算公式,大大简化计算工作量,避免了人工计算产生错误.同时可根据工信部《高耗能落后机电设备(产品)淘汰目录》查询企业存在的淘汰设备,为设备能效水平升级奠定基础.

(5)由于电能平衡中采用了大量的测试数据,设备平均年运行时间是根据企业设备管理人员的记录或者经验值,难免产生误差,因此,对于整个企业电能平衡的测算误差要控制在10%以内.

截止2013年,上海通过4年时间已顺利实施1005家重点用电企业的电能平衡工作,为企业挖掘出节电潜力15亿kWh,平均节电率达5%以上[3](参见图3).根据后期跟踪反馈,很多企业已经根据电能平衡报告实施了节能改造.

图3 1005家企业各系统用电量分布

4 结论

通过电能平衡摸清用电设备家底,全面了解设备运行状况,找出企业设备和管理中的薄弱环节,能够达到提高能源管理水平和节能增效的目的.由于电能平衡涉及专业面广,计算复杂,实施工作难度大,只有借助于信息化手段,并进行合理的简化,才具备实施的可行性.

[1]何松康.大型企业电能平衡及其简化方法研究.机电一体化.2004年第5期.

[2]李慧波秦宏波张浩.基于电能平衡软件分析系统的工业企业用电状况研究.上海节能.2013年第2期.

[3]王化南时贵玉仝庆华.电能平衡在企业节能降耗工作的应用.自动化与仪器仪表.2013年第3期

把阳光带回家的大阳能住宅

在2013中国太阳能十项全能竞赛中,由比利时根特大学、美国伍斯特理工学院和美国纽约大学理工学院组成的BE-MA-NY代表队,设计建造的"回家"太阳能住宅被评选为客观竞赛奖项的"热水供应奖".这座大阳能住宅全部采用太阳能发电,屋顶上方安装了40块太阳能光伏电池板,共产生12千瓦功率的电能,能满足三口之家的用电量,无需外部供能.封闭外壳大量使用轻质复合材料,地板选用纤维复合材料,上面铺设有用相变材料(PCM)制作的地砖,能自动储存和释放热量,调节室内温度,减轻了暖通空调的负担.

(李忠东译)

Research on Some Problems of Electricity Balance Implement

Liu Yang,Qin Hongbo

This paper introduces the process and problem of electricity balance implement, it can solve the difficulty by professional soft&system diagnosis from Shanghai experience.

electricity balance;implement;soft;energy saving

刘洋,男,1983年出生,硕士/工程师,就职于上海市能效中心,主要从事节能评估、高效电机应用,空压机系统节能研究.

秦宏波,男,1977年出生,博士/高级工程师,上海市能效中心战略发展部主任,主要从事节能减排政策研究、能效标准制定、节能测试评估、电机系统节能方面工作.