李艳青 杨 超
（安阳钢铁股份有限公司）
钢铁行业是高耗能行业，据统计，钢铁行业的年耗电量占全国总用电量的8%左右。大型长流程钢铁企业的能源成本占总生产成本的30%左右，其中电能成本占总生产成本的10%左右。钢铁企业用电设备大多是非线性负荷，例如电弧炉、轧机以及各种交直流调速设备，从电力系统角度分析，这些冶金设备的生产运行造成了钢铁企业用电量大、谐波问题严重、自然功率因数较低、冲击负荷大的特性。
我国高度重视电力需求侧管理工作，把电力需求侧管理作为深入推进供给侧结构性改革、推动能源生产和消费革命、生态文明建设和促进电力经济绿色发展的重要举措。工业领域中钢铁企业作为用电大户，依照钢铁企业的用电特性实施电力需求侧管理工作，切实推进和落实电力需求侧管理工作，有助于优化企业用电结构，调整用电方式，提高电能利用效率和效益，促进企业、电力和环境的平衡协调发展。因此，钢铁企业开展电力需求侧管理工作对企业绿色发展有着重要意义。
钢铁企业，尤其是长流程钢铁企业，用电负荷种类众多，各工序用电比重不同，实施电力需求侧管理是要逐步达到优化用电结构、提高经济效益的目的。因此，钢铁企业开展电力需求侧管理工作是一个错综复杂且循序渐进的过程。为捋顺工作思路，形成闭环式管理，可将需求侧管理工作分为三个流程：全面策划、综合实施、效果评价。钢铁企业电力需求侧管理工作流程如图1所示。
图1 钢铁企业电力需求侧管理工作流程
在具体执行过程中，可引入PDCA管理方法进行，即策划—实施—检查—改进（如图2所示），使电力需求侧管理工作融入企业日常管理活动。其中，领导决策、诊断策划对应工作流程的第一步，包含组织机构建立，实施全面诊断，明确信息化和制度化要求，制定电能管理目标、指标和实施方案，确保相关工作有序开展并达到相应绩效。实施执行对应工作流程的第二步，内容包括执行策划改进方案，开展全面治理，保障用电可靠性、实施节约用电、需求响应、绿色用电等。工作评价则对应工作流程的第三步，评价与检测已实施的方案效果，形成闭环，制定下个周期的策划改进提高方案。
图2 钢铁企业电力需求侧管理系统化运行模式
全面策划的目的是将需求侧管理形成工作机制明确目标，结合行业标准，通过自查监测或评估诊断的方式发现企业在电力需求侧管理方面有哪些工作可以做。具体内容包括：组织机构建立、信息化平台建立、制度建立、评估诊断。
2.1 组织机构建立
为使电力需求侧管理工作融入企业日常生产组织与能源管理，结合企业能源管理体系和电力需求侧管理特点，企业可成立节能减排领导小组，负责企业节能、电力需求侧管理的领导工作，专业职能处室设立电力需求侧管理推进小组，负责具体推进需求侧管理工作；
各生产单位设有电气专业（需求侧）管理人员，负责电力需求侧管理的具体管理实施。
2.2 信息化平台建立
信息化平台建设应符合《国家电力需求侧管理平台管理规定（试行.2014）》《电力需求侧管理平台建设技术规范（试行）》《GB/T31960电力能效监测系统技术规范》《工业园区电力需求侧管理系统建设》等相关规范。钢铁企业大多使用的是能源中心信息化平台，包含水、电、气体等多个能源介质，其中电力系统功能应包括：实时监视功能、系统实时报警功能、报警参数设定功能、历史报警查询功能、趋势查询功能等。
2.3 制度建立
制度建立旨在加强电力需求侧管理，优化配置电力资源，在供用电环节减少浪费、降低电耗、提高用电效率。企业可建立《测量数据管理程序》《能源计量管理程序》《供用电管理制度》《能源监察管理制度》《能源绩效考核办法》等管理制度。各管理制度包括职责安排、项目管理、目标考核、运行标准、激励机制等。
2.4 评估诊断
企业可委托第三方设计院、研究所等专业机构进行对电网进行综合诊断，内容可包括电网短路电流计算、潮流计算、继电保护校核、中性点接地方式评估、电能质量评估等。从中可直观发现系统短路电流过大、配电室继电保护误动、中性点接地方电容电流过大、供电安全预警设备配置不全、电能质量不合格等影响电网可靠性的问题。进而针对问题制定下一步的实施改进计划。
钢企需求侧管理工作的具体实施内容包括：完善管理制度、信息化平台升级、电网综合治理、能源利用提升、节约用电、电能替代、绿色用电。
3.1 完善管理制度
3.1.1 推进TPM管理制度
为了规范电气设备使用、运行、维护和保养管理，确保设备管理各项工作的顺利开展，深入推进TPM管理，规范工作行为，推进标准化作业，满足生产、安全、环境和质量对设备的要求。切实做到文明操作、正确使用、精心维护、严格管理。可结合TPM完善《电气设备维护管理制度》《配电室岗位操作规程》《供电设备点、巡检规范》等制度。
3.1.2 完善需求侧响应制度
在电力主管部门的指导下建立《外供电应急预案》，同时与电力主管部门签订需求响应协议，按要求启动并执行需求响应。配合电力主管部门上报可中断负荷，完成精准切负荷项目落实工作，并配套建立《电网切负荷预案》。
3.2 信息化平台升级
3.2.1 能源中心“云”升级
能源中心进行能源系统智能化改造，组织建设工业互联网平台，面向制造业数字化、网络化、智能化需求，构建基于海量数据采集、汇聚、分析的服务体系，支撑制造资源泛在连接、弹性供给、高效配置的工业云平台，实现企业能源优化配置。
3.2.2 物联网技术实施监测
根据生产现场供用电设备情况，建立电气设备管理平台，可以实现手机终端实时查看电机、变压器运行参数等，实现智能监控。
3.3 电网综合治理
3.3.1 系统短路电流超标治理
治理短路电流超标，方法有很多，例如改变电网的接线方式、多母线分列运行或母线分段运行、采用高阻抗变压器等。钢铁企业在电网建设时基本也都会满足上述条件，那么随着企业发展，发电机、同步机等设备并入电网造成的短路电流超标，可以通过在变电站及发电机出口增设限流装置来治理。
3.3.2 电网可靠性提升改造
进行保护定值的校验调整、配电室间增设差动保护装置，提高保护动作的选择性，解决保护装置越级跳闸的问题；
在二级变电站中性点新增消弧线圈、新增单相接地故障管理系统，
可有效降低事故状态下的接地电流，避免因开断容量不够引起的爆炸等事故；
在主变电站新增电缆在线预警选线系统，对电缆运行状态进行实时在线监测，实现预知预控、状态检修，减少电缆接地故障的概率，在电缆发生单相接地故障后快速准确的选取故障回路，可大大提高供电系统的安全性、可靠性。
3.3.3 电能质量治理
钢铁企业存在大量冲击负荷和谐波源。为保证功率因数、电能质量达标，在各级负荷侧设置无功补偿和谐波治理装置，并根据工艺装备的变化，对生产现场谐波情况进行测试，保证母线电压总畸变率、电流畸变率、谐波电压、谐波电流等符合国家标准。
3.4 能源利用提升
3.4.1 综合能源利用
长流程钢铁企业可实施全流程余热、余能、余压回收技术改造，例如煤气回收发电、干熄焦发电、焦炉上升管余热回收、烧结余热回收发电等，可有效降低外购电能。
3.4.2 错峰用电措施
钢铁企业各生产单位可根据生产工艺特点和实际情况，结合电网分时电价，实施错峰用电。具体体现在：一是在电费成本考核上，按分时电价对各生产单位进行成本核算；
二是梳理间歇性生产设备，如炼铁喷煤制粉系统、供水旁滤系统等规定在谷段或平段运行；
三是将设备定修、换辊时间放在高峰时段；
四是结合生产计划，对订单不饱满的轧钢机组实施错峰生产。与此同时，也可发挥煤气柜调节功能，开展错峰发电。
3.4.3 节约用电
一是管理节电，优化各种介质运行方式，实现节气、节水、节电，优化压空、氮气、氧气系统的运行方式，实施分级供氧，减少供氧电耗；
建立能源动力监察考核制度，监察各种介质的跑冒滴漏，减少能源浪费；
优化电力计费缴费方式容量改需量，参与电力直接交易节约电费；
二是设备节电，淘汰更新落后机电产品及照明设备，提高设备能效；
三是改造节电，结合工艺实施节电改造，例如烧结机主抽风机变频改造、水泵超高效永磁同步电机和驱动器控制改造。
3.5 电能替代
钢铁企业汽车运输可实施电代油项目，火车运输也可实施电动机车改造项目，在实现电能替代的同时还能满足清洁生产要求。
3.6 绿色用电
随着国家大力推进新能源发展，风电、光伏发电进入快速发展新阶段，钢铁企业区域内建筑较为集中，符合不新增用地、利用固定建筑物屋顶及其附属场所的建设条件，可利用现有厂房进行光伏改造；
同时也可与风电厂商合作，建设风电直供项目，消纳新能源，实现绿色用电。
经过策划与实施一系列举措，开展需求侧管理为企业带来的效率与效益的提升，最终体现在各项能源指标上。将需求侧管理工作中的效果评价与能源管理体系有机融合，形成日常监管的评价机制，体现在利用《能源绩效考核办法》对工序电耗指标实施目标管理，对不同时期内的电能供需进行对比分析，以及对每个工序电能单耗进行一段时间的实绩跟踪，以曲线或者表格形式显示跟踪结果，同时从产量结构和工序电耗不同角度进行影响分析，具体包括年季月指标对比分析、与同行业其他企业对比分析等；
利用信息化平台计量网数据建设电能数据库，对电能数据进行分析，从而评价对应举措的实施效果。例如：对烧结机主抽风机的原有变频器进行了技术改造，改造后经测试节电率在20%以上；
对水泵超高效永磁同步电机和驱动器控制进行了改造，经测试平均节电率分别为20.1%和21.6%。
5.1 制定能源利用远期战略规划
可参考电力需求侧管理工作内容制定企业远期能源利用战略规划，以钢铁企业用电特性、系统负荷特性、电力需求侧管理工作潜力等分析预测为基础，提出钢铁企业总体节能减排目标、重点项目的实施方案以及提高企业经济效益方案等。重点项目实施方案包括：各种高效节能灯具（绿色照明）、高效电动机、变频调速技术、蓄冷蓄热技术、节能变压器、自动控制技术（无功补偿等）等。提高企业经济效益的方案包括：工业用户峰谷分时电价购电方案、可靠性电价实施方案以及可中断负荷电价方案等。
5.2 可参与示范企业申报提高企业形象
开展电力需求侧管理的用能单位可依据工业和信息化部有关文件要求，向所在地省级主管部门或中国电力企业联合会申报电力需求侧示范企业。如获推荐，可参与示范经验宣传推广，并可适时申请智能制造、绿色制造重大工程、国家新型工业化产业示范基地建设等政策支持。
5.3 可申请政策激励
开展电力需求侧管理的用能单位，鼓励申请政府财政奖励、费用补偿、可中断负荷电价和高可靠性电价、辅助服务费用、重点能耗企业监测补偿、节能技改或合同能源管理项目奖励等政策支持，支持优先参与直供电试点及电力市场交易，并给予媒体宣传、荣誉证书等相关激励。
钢企进行电力需求侧管理工作，旨在以能源管理为基础实现能源价值，以系统化管理思维，以点带面，全面提高节能意识，持续改进电能绩效。同时，企业可依据工业和信息化部有关文件要求，向所在地省级主管部门或中国电力企业联合会进行全国电力需求侧管理示范企业（园区）申报。
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