镍铁冶炼微电网运行技术方案

1、镍铁冶炼微电网运行技术探讨镍铁冶炼微电网运行技术探讨报告人：报告人： 侯永忠侯永忠山西博赛克电力技术有限公司山西博赛克电力技术有限公司二二0 0一二一二 年年 十一十一 月月 绍兴绍兴WWW.BOSAIKE.COM目录目录一、公司概况和技术背景及国内外微电网现状一、公司概况和技术背景及国内外微电网现状二、适用范围二、适用范围三、技术原理介绍三、技术原理介绍四、投资估算四、投资估算五、经济效益分析五、经济效益分析六、应用案列六、应用案列 WWW.BOSAIKE.COM n1、公司概况n2、技术背景n3、国内外微电网现状一、公司概况和技术背景及国内外微一、公司概况和技术背景及国内外微电网现状电网现

2、状WWW.BOSAIKE.COM1.1、公司概况n 山西博赛克电力技术有限公司是成立于山西博赛克电力技术有限公司是成立于二二00六年六月的股份制企业，坐落于山西省太六年六月的股份制企业，坐落于山西省太原市高新技术开发区，注册资本原市高新技术开发区，注册资本500万（直接万（直接资本资本300万，专利技术万，专利技术200万），是国内首家万），是国内首家能够合理解决非并网电厂电力调峰问题的专业能够合理解决非并网电厂电力调峰问题的专业技术公司技术公司。n 公司于公司于2008年年12月经山西省科技厅、财月经山西省科技厅、财政厅、国税局、地税局共同组成的山西省高新政厅、国税局、地税局共同组成的山西省

3、高新技术认定管理机构批准认定为山西省首批高新技术认定管理机构批准认定为山西省首批高新技术企业技术企业4WWW.BOSAIKE.COM1.2、技术背景n 电能是镍铁合金生产主要消耗的能源之一。镍铁电能消耗理论值约为4300kwh/吨，实际可能消耗7000-8000 kwh/吨，在镍铁的成本中电费占不小比重，如每度电成本减低0.04元，则每吨镍铁合金成本可降低300元左右，可见，电能的消耗是关系到镍铁等铁合金高能耗行业生存的命脉。怎样通过采用新技术、新工艺、新设备，改造传统产业，减少电费支出，是镍铁企业降低生产成本和提高市场竞争的主要因素和生存发展的关键。5WWW.BOSAIKE.COM技术背景n

4、 为了降低生产成本，各企业纷纷通过自建电厂组成微电网的方法来降低电费的支出，但由于微电网自身的先天性，造成许多微电网虽然能勉强发电，但由于承受负荷波动能力差，致使发电机组运行不稳定。因此，解决企业自备电厂微电网运行运行，直供镍铁项目用电，充分发挥自备电厂发电设备的效能，降低高耗能企业用电成本就势在必行。6WWW.BOSAIKE.COM技术背景n微电网负荷调节控制系统基于两项国家专利 n一种电力负荷调节系统及方法（发明专利号：ZL200610065761.0）n一种电力负荷调节装置（实用新型专利号：ZL200620008044.X）n实现了既稳定运行，又节能降耗减排，同时提高该系统的负荷投切速度

5、和准确性，增强抗瞬时大功率冲击负荷的能力。7WWW.BOSAIKE.COM1.3、国内外微电网现状n 负荷的持续增长，电力系统结构的不断老化，能源利用效率瓶颈以及用户对电能质量的高标准要求，已经成为各国电力工业面临的严峻挑战。微电网的灵活、智能控制特点，使其具有巨大的潜能。目前，一些国家已经展开了微电网研究，提出了各自的微电网概念及目标。8WWW.BOSAIKE.COM国内外微电网现状n美国美国n美国事最早提出了微电网的概念，近些年，其微电网研究一直在有条不紊地进行着。1999年，可靠性技术解决方案协会，首次对微电网在可靠性经济性及其环境的影响等方面进行了研究。2002年，较为完整的微电网被提

6、出，CERTS给出的微电网定义是： 微电网是一种由负荷和微型电源共同构成的系统，它可同时提供电能和热量；微电网内部电源主要由电力电子器件负责能量的转换，并提供必要的控制；微电网相对于外部大电网表现为单一的受控单元，并同时满足用户对电能质量和供电安全等方面的要求9WWW.BOSAIKE.COM国内外微电网现状n欧洲欧洲n欧洲DERs研究和发展主要考虑的是有利于满足能源用户对电能质量的多种要求以及欧洲电网的稳定和环保要求等。2005年，欧洲提出“SmartPowerNetworks”概念，欧盟微网项目（EuropeanCommission Project Microgrids）给出的定义：利用一次

7、能源；使用微型电源，分为不控、部分控制和全控制三种，并可冷、热、电三联供；配有储能装置；使用电力电子装置进行能量调节。欧洲希望通过优化从电源到用户的价值链来推动和发展DERs，以使用户、电力系统及环境受益，欧洲互联电网中的电源大体上靠近负荷，比较容易形成多个微电网。10WWW.BOSAIKE.COM国内外微电网现状n日本日本n日本立足于国内能源日趋紧张，负荷日益增长的现实背景，也展开了微电网的研究，但其发展目标主要定位于能源供给多样化，减少污染，满足用户的个性化需求11WWW.BOSAIKE.COM国内外微电网现状n最近，国家能源局的可再生能源发展 “十二五”规划明确指出：大力发展水电、风电、

8、太阳能、生物质能等分布式再生能源电源的微电网技术研发，并在不久的将来发布有关分散式发电和微电网的标准和相关规章制度，这预示着微电网技术将会得到空前的应用和发展。n从市场的角度看，多分布的可再生能源的利用迫切需求微电网技术给予支撑。12WWW.BOSAIKE.COM国内外微电网现状n 首先，太阳能、风电、生物质能发电的能力都比较小，稳定性差，急需一种智能系统来实现发供电保障需求。n 其次，西部大开发对电力的需求与电网覆盖薄弱的矛盾，迫切需要投资小见效快的电力供应技术，来解决瓶颈问题。n 三是企业为利用余热（钢铁、焦化等）自建的自备电厂和余热电厂，因容量小，发电量少，不容易并入大电网或无网可并，需

9、求微电网技术支持。13WWW.BOSAIKE.COM国内外微电网现状n 再就是海岛和偏远的山区，没有电力供应，却具有丰富的可再生能源等利用，也迫切需求微电网独特的技术功能。n 还有地震、水灾、冰冻（如贵州、云南和南方的冻雨等）不可抗力的自然灾害，对大电网的突发破坏造成瘫痪，如有微电网即能为保障生命财产安全而解民于倒悬，保证对重要负荷的连续供电等等。14WWW.BOSAIKE.COM二、适用范围n 主要应用高耗能企业自备电厂利用余热、余气及煤矸石发电以及电网覆盖薄弱地区、电网末端，或电网未到达区域的自建供、用电微电网；国外孤岛电网，或岛屿国家的供电电网状况。15WWW.BOSAIKE.COM三、

10、微电网负荷调节系统技术原理简介n1、使用条件n2、工作原理16WWW.BOSAIKE.COM3.1使用条件nA、微电网系统需启动电源（柴油发电机 或网电）nB、发电量略大于用电量nC、微电网系统内突增或突减负荷对发电机的影响。17WWW.BOSAIKE.COM3.2、工作原理n系统组成、原理示意图n技术指标n容量的选择n切投时间n电能质量检测18WWW.BOSAIKE.COM系统组成n系统综合应用了自动控制，电能热能转换循环利用，储能技术等各项技术，用负荷调节系统替代大电网功能，并提前实时调整与系统弱联系的微电网频率n由信号检测单元，计算机处理单元，电热转换单元，水介质储能单元，电力控制单元和

11、变压单元，还包括汽轮发电机组、余热收集、蒸汽产生装置以及与其相连的送水管道组成自动控制系统19WWW.BOSAIKE.COM20技术指标n设计负荷调节容量1000KW60万KW均可；n负荷调整分辨率250KW 1000KW；n控制指令执行时间小于350Ms；n负荷波动，切换时间小于1s；n具有实时存储数据，绘制时段负荷曲线功能。n电能质量达到国家标准 21WWW.BOSAIKE.COM调节系统容量的确定n负荷调节综合控制系统容量是方案设施的重要环节，容量的大小直接决定孤网运行的成败和使用单位的投资大小。 稳定用电设备容量 n发电机组发电量 突变用电设备容量 （如2.5万KVA镍铁炉）n负荷调节

12、综合系统调节容量应略大于突变用电设备的用电量22WWW.BOSAIKE.COM切投时间n控制系统执行时间的快慢，直接决定负荷调节综合控制系统的运行是否有效，是能否解决大负荷变动和小负荷波动时及时调节的决定性因素，即控制系统的实时性能。从我公司设计经验及技术来讲，切换时间为200ms-1000ms。通过以往成功运行的案例证明，这个周期时间是较为合理的，实际执行时间要比这个时间快的多。负荷调节综合综合控制系统能瞬时准确投入或切除相应负荷，以维持发电机的周波在50Hz1Hz。WWW.BOSAIKE.COM电能质量检测n 2007年4月17日，国家电力科学院输配电及节能技术国家工程研究中心，对我公司所

13、实施的山西沁新集团余热电厂孤网运行综合控制系统电能质量进行24小时不间断检测，结果如下：n 山西沁新焦煤有限公司的供电系统在孤网运行下，其系统电压、电压偏差、短时间闪变度（Pst）、长时间闪变度（Plt）、频率偏差、三相不平衡度、谐波电压、谐波电流、功率因数等指标均达到了国家标准。 24WWW.BOSAIKE.COM四、投资估算n负荷调节综合控制系统投资主要取决于设计负荷调节控制系统容量。n国内投资为每1000KW负荷调节系统100-120万元。(如25万KW发电机组供3台2.5万KVA镍铁炉，按3万KW负荷调节容量设计，国内投资约为3000万元左右）n以上投资估算包含负荷调节系统全部费用。2

14、5WWW.BOSAIKE.COM五、经济效益分析n 自备电厂采用微电网运行，不仅充分发挥了企业自备电厂的设备效能，而且有效地降低了产品的冶炼成本，在节能降耗方面取得了明显效果。 原材料n镍铁成本 发电成本 电费 电网费用26WWW.BOSAIKE.COM经济效益分析 自备电厂上网方式：每度电约为 0.04元0.08元. 公用电网上网方式：按照山西公用电网结n电网费用 算方式：小火电机组上网电价为0.25元/ 度，普通工业网上购电为0.45元/度，电力 差价（电网费）为0.2元/度，电网费占电 价的44.4%。 国家发改委加大差别电价政策实施力度，对 电解铝、电石、铁合金、钢铁等八个行业进 一步

15、提高差别电价，将限制类企业电价加价 由0.05元提高为0.10元/度，淘汰类企业电价 加价由0.20元提高为0.30元/度。27WWW.BOSAIKE.COM经济效益分析n 以一台5万KW发电机组为例，假设一年连续生产330天，一年发电量约为3.96亿度电，按照山西公用电网结算方式，电力部门每年要赚到电厂7920万元，按照自备电厂上网结算，电力部门每年要收取1600万元3200万元费用，且每年都要收取。这个费用是十分惊人的。28WWW.BOSAIKE.COM经济效益分析n 如果采用微电网负荷调节系统运行方式，控制系统容量为3万KW，投资约为3000万左右，按照山西公用电网结算方式，半年即可收回

16、投资，按照自备电厂上网结算，一年即可收回投资。29WWW.BOSAIKE.COM经济效益分析n企业自备电厂实现微电网运行，其负荷处于所在地而不存在线路损耗，无需支付电网输电费用，并可以保证企业生产的可靠供电和根据企业生产特点实现资源的综合利用。同时自备电厂自发自用的自主性很强，完全不用受制电网调峰的限制。因此可有效降低镍铁的生产成本。30WWW.BOSAIKE.COM六、应用案列n 2005年，专利技术在沁新能源集团余热电厂2 12MW余热机组上成功投入运行，调节容量为5000KW, 主要负荷为棕刚玉冶炼炉。n 2006年，专利技术在沁新能源集团煤矸石电厂2 6MW热电机组上成功投入运行，调节

17、容量为5000KW, 主要负荷为电石炉。n 2007年，专利技术在内蒙古太西煤集团电厂2 50MW上热电机组上成功投入运行，调节容量为2.5万KW, 主要负荷为8台1.25万KW硅铁炉。31WWW.BOSAIKE.COM应用案列n 2008年，专利技术在山西清徐港源焦化集团余热电厂26MW+3MW余热机组上成功投入运行，调节容量为5000KW, 主要负荷为硅铁炉。n 2009年，专利技术在山西中铝兴业冶金材料有限公司电厂26MW余热机组上成功投入运行，调节容量为5000KW, 主要负荷为棕刚玉和碳化硅。32WWW.BOSAIKE.COM应用案列n 2012年，专利技术在国内某自备电厂（用户要求保密）230MW热电机组上成功投入运行，调节容量为2万KW，主要用电负荷为碳化硅炉。n 2012年，与国内另一自备电厂（用户要求保密）签订专利技术实施许可合同，机组总容量为640MW （4135MW+250MW ），调节容量为10万KW，主要用电负荷为硅铁炉及PVC，项目正在实施，预计2012年底投入运行。n 2012年，与印尼CONCH SOUTH KALIMANTAN CEMENT自备电厂签订专利技术实施许可合同，机组为218MW热电机组，调节容量为8000KW,主要用电负荷为水泥生产线，项目正在实施