峰谷平电价生产平衡的研究与实践
2018-04-17吕欣，张岳
吕 欣，张 岳
引言
某400万t产能冶金企业积极深挖降本增效潜力，根据大工业用电“峰谷平”分时段电价相关政策，分析铁前和钢后工序间歇性生产的条件特性，推进间歇性生产设备精益化过程管控，有效减少“峰”时段、增加“谷”时段用电比列，实现“避峰、降平、增谷”用电，充分发挥煤气柜升降柜储存作用，平衡“峰”时段铁前和钢后歇产工序的富余煤气，有效增加“峰”时段、稳定“谷”时段发电比列，实现“迎峰、保平、稳谷”发电，进而有效降低生产用电综合电价成本，进一步有效放大自发电创收效益，另若用电大户实现“谷”时段满负荷生产，也有助于解决东北地区风电弃风限电与风电消纳能力的矛盾。
1 “峰谷平”政策
“峰谷平”分时时段是将每天24 h分为“高峰、低谷、平均”三个时段，其中高峰时段8 h，低谷时段7 h，平均时段9 h，电价根据时段分为三种电价，以平均时段电价为基础电价，高峰时段电价上浮50%，低谷时段电价下浮50%，具体分时时段及电价如表1。
表1 峰谷平分时时段及电价
综合电价除“峰谷平”分时时段电价电费项目外，还包括城市建设附加费、农网还贷资金、大中型水库移民后期扶持资金 (中央)、可再生能源发展基金、农村低压电网维护费、国家重大水利工程建设基金和小型水库移民后期扶持资金(地方)等不分时段电费项目，笔者仅研究“峰谷平”分时段电价生产平衡的效益分析。
2 增谷用电
2.1 铁前间歇性生产工序
根据炼铁工序正常生产日需烧结矿11356 t，烧结工序90 m2和180 m2正常日产烧结矿13048 t，其中 90 m2日产 6877 t、180 m2日产 6171 t，具备间歇性生产条件，间歇性生产方式如下：
一是大周期间歇性生产，按落地库存5000 t考虑，日落地1692 t，需连续生产3天，则在90 m2正常满负荷生产、180 m2歇产情况下，5000 t落地库存可使用1天零2小时，即180 m2正常满负荷连续生产3天后，可歇产1天零2小时。
二是小周期间歇性少量生产，烧结工序90 m2和180 m2正常满负荷生产，90 m2日产6877 t，180 m2日产4479 t即可满足炼铁工序需求，即180 m2每日可歇产6.5 h。
三是连续性限产零生产，按炼铁工序日需量，烧结工序90 m2正常满负荷生产，则只需180 m2按产能的73%限产生产，即180 m2料层由70 kg/m调整至51 kg/m、主抽7400 kW风机风门开度由100%调整至70%。
综合分析，选择小周期间歇性少量生产方式正好避开“峰”时段生产用电，即180 m2每日“峰”时段安排歇产6.5 h，正常满负荷生产用电平均有功功率为10479 kW，歇产用电平均有功功率为1858 kW，即每日可避峰用电约5.6万kW·h。
2.2 钢后间歇性生产工序
半连轧、全连轧、高线和棒材四条轧钢产线设计日产能分别为 3500 t、4000 t、2800 t和 4000 t，具备间歇性生产条件，无需四条轧钢产线同时满负荷生产，可将均衡生产待料、更换轧辊（一般2～4 h）、改孔（一般0.5～1 h）及定修（一般4～7 h）等计划均安排在“峰”时段完成，在满足自发电“峰”时段满负荷发电所需煤气的情况下，综合分析热送热装和均衡生产、平衡生产节奏问题，可考虑开启一条或两条轧钢产线吃热料生产，防止全部歇产，钢坯落地待轧制，轧钢产线吃凉料生产前二次加热耗费煤气及相关燃动力介质。
2.3 间歇性生产设备
积极推进准时限时段生产，加强生产过程管控，精心精细控制间歇性生产设备启停机时段，特别是烧结和炼铁工序等阶段性产能富余的生产设备，具体如下。
2.3.1烧结工序
一是原料系统间歇性生产设备主要有堆取料机、圆盘给料机、运转皮带、天车等。安排每日白班17：00左右和夜班07：30左右将90 m2配料仓及竖炉配料仓打满，且设备检修在“峰”时段进行。
二是竖炉系统间歇性生产设备主要有8平炉空压机、除尘放灰设备，10平炉配1#和配2#皮带机、除尘放灰设备、返矿皮带设备等。安排8平空压机风送膨润土能选择在“谷”时段运行，如不能再选择在“平”时段每日11：30～16：00运行，8平和10平除尘放灰设备选择在“谷”时段每日22：00～次日05：00运行，10平炉配1#、配2#、返矿皮带设备停止运行期应选择在“峰”时段，即设备停止运行期控制在07：30～11：30 和 17：00～21：00 之间。
三是烧结机系统间歇性生产设备主要有90 m2破碎设备、除尘放灰设备，180 m2预混设备、破碎设备、除尘放灰设备等。安排90 m2破碎设备锤式破碎机运行时间选择在“谷”时段每日22：00～次日05：00运行，四辊破碎机运行时间白班控制在11：30～17：00、中班控制在 21：00～00：00、夜班控制 0：00～5：00，除尘放灰设备白班控制在 11：30～16：00 运行、中班控制在 16：00～17：00、21：00～22：00、22：00～00：00 运行、夜班控制在 0：00～05：00 运行。安排180 m2预混设备停止运行时间应控制在07：30～11：30 和 17：00～21：00 之间，四辊破碎机运行时白班控制在 11：30～17：00、中班控制在 21：00～00：00、夜班控制 0：00～5：00，除尘放灰设备白班控制在 11：30～16：00 运行、中班控制在 16：00～17：00、21：00～22：00、22：00～00：00 运行、夜班控制在00：00～05：00 运行。
四是旁路检修计划中混合机、制粒机、烘干机、润磨机、筛子等设备旁路检修开始时间在07：30。
五是生产换托辊时间选择在白班07：30～11：30之间。
2.3.2炼铁工序
一是每日夜班07：30之前将高炉各料仓打满，利用07：30以后的时间做为清扫卫生、设备检查及上下班交接，08：00对检查出来的设备隐患进行处理，减少峰时设备的运转时间。
二是每日白班17：00之前将高炉各料仓打满。
三是高炉定修安排在07：20～07：30开始。环保除尘检修安排在17：00～21：00之间进行。
四是高炉休风换套等工艺检修尽量安排在夜班末次铁07：30，即是“峰”时段电价又是交接班人员充足的时间。
3 迎峰发电
充分发挥5万m3转炉煤气柜和10万m3高炉煤气柜的升降柜储存作用，“峰”时段降柜消耗储备煤气和烧结、轧钢等间歇性生产工序停机待产的富余煤气来确保满负荷发电，即75 t锅炉15 MW发电机组出力达14 MW以上，130 t锅炉25 MW发电机组出力达22.5 MW以上，“谷”时段除去供烧结、炼铁、炼钢和轧钢等生产工序消耗外富余煤气一律回收升柜储存，综合优化煤气平衡，确保下一“峰”时段满负荷迎峰发电，实现富余煤气综合再利用价值效益最大化。
4 效益分析
2015年11月～2016年10月“峰谷平”用电电量比例分别为33.10%、29.49%和37.41%，2016年11月～2017年10月“峰谷平”用电电量比例分别为30.79%、30.50%和38.71%，按照2016年11月～2017年10月年度总用电量116882万kW·h为基准值计算，循环年度同比“峰谷平”用电电量分别调整-2700万 kW·h、1181万kW·h和1519万 kW·h，循环年度同比“峰谷平”用电电费分别调整-1996万元、291万元和749万元。
2015年11月～2016年10月“峰谷平”发电电量比例分别为33.54%、29.06%和37.41%，2016年11月～2017年10月“峰谷平”发电电量比例分别为46.81%、17.02%和36.17%，按照2016年11月～2017年10月年度总发电量21820万kW·h为基准值计算，循环年度同比“峰谷平”发电电量分别调整2896万 kW·h、-2627万 kW·h和 -271万 kW·h，循环年度同比“峰谷平”发电冲抵电费分别调整2141万元、-647万元和-134万元。
综上，生产用电电费同比可降本约956万元/年，自发电同比可增效约1360万元/年（特殊说明：如富余煤气24 h充足，则无需按照“迎峰、保平、稳谷”发电，即自发电24 h满负荷发电并不产生此项同比扩大的增效效益），合计降本增效约2316万元/年。
5 结语
峰谷平电价生产平衡绝不仅仅是燃动力消耗的简单平衡优化，更需要生产管控部门合理编制生产计划，生产调度部门有效实时调整生产节奏，各生产工序通力合作，各工序的成本核算不再简单考核吨产电力消耗及自发电量，而是追加生产用电和自发电“峰谷平”比例考核指标，指标由“量”成本向“价”成本转变，方可真正意义的实现填谷用电、迎峰发电，通过降本用电、增效发电为企业创造经济效益。
另外，风电弃风限电与风电消纳能力的矛盾在东北地区尤为突出，弃风集中在冬季后半夜，原因是冬季后半夜风电出力较多，而电网用电负荷相对较低，同时为了保证城市供暖供热，热电出力供给占电网用电负荷需求的比例较大，留给风电出力的容量较少，造成越来越激烈的弃风现象，如若用电大户安排“谷”时段（22：00～00：00、00：00～05：00）满负荷生产，也有助于积极提升风电消纳能力，避免风能资源浪费，促进风电事业可持续发展。
[参考文献]
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[3]张岳，吕欣.无刷双馈风力发电机在供暖系统中的应用[J].辽宁科技学院学报，2017，19（3）：1-3.
[4]张岳，吕欣.风电弃风限电与风电消纳能力的探讨[J].内蒙古科技与经济，2017（4）：89-90.
