對(duì)局域用能單位節(jié)能減排分析與建議

1、 分 數(shù): _ 任課教師簽字：_ 華北電力大學(xué)研究生結(jié)課作業(yè) 學(xué) 年 學(xué) 期： 2015-2016 課 程 名 稱: 設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)與故障診斷 學(xué) 生 姓 名： 李京 周偉 學(xué) 號(hào)：2152214137 2152214136 提 交 時(shí) 間：2016.04.27 對(duì)局域用能單位節(jié)能減排分析與建議1：背景分析經(jīng)過分類，可知以上企業(yè)均為離散制造企業(yè)，可細(xì)分為以下幾類：1：機(jī)電類2：電子類3：交通類其中耗能以機(jī)電制造類最多。一 我國制造業(yè)節(jié)能的困難：1:中國一直以制造業(yè)大國自居，但在產(chǎn)品研發(fā)、關(guān)鍵零配件等重要環(huán)節(jié)上，卻沒有掌握核心的制造科技，技術(shù)上的不成熟導(dǎo)致能源的損耗。2：離散制造業(yè)因制造過程不連續(xù)

2、、能源消耗點(diǎn)分散、能耗數(shù)據(jù)采集復(fù)雜等特點(diǎn)尚未將企業(yè)能源消耗納入精細(xì)管理，使得產(chǎn)品成本、企業(yè)運(yùn)作成本等無法精確體現(xiàn)出能源消耗的部分，目前大部分離散制造業(yè)仍然采取能源消耗倒推法來粗略估計(jì)單位產(chǎn)品中的能耗成本。3:離散制造業(yè)的能源管理方式還很不完善、需要由經(jīng)驗(yàn)管理向現(xiàn)代化管理轉(zhuǎn)變。4：供電損失大，能源結(jié)構(gòu)問題突出，導(dǎo)致能源利用率較低。從以上可以看出離散制造行業(yè)節(jié)能減排必須從兩個(gè)方向入手，即在大力加強(qiáng)技術(shù)節(jié)能、依靠技術(shù)進(jìn)步降低單位產(chǎn)品能耗的同時(shí)，還需要從管理入手，對(duì)能源消耗進(jìn)行精細(xì)管理。對(duì)于供電系統(tǒng)必須優(yōu)化能源系統(tǒng)，提高能源的利用率。下面我將介紹能源微網(wǎng)這種能提高能源利用效率的系統(tǒng)。2 能源微網(wǎng)能源微

3、網(wǎng)系統(tǒng)（Energy Micro-grid System）是以終端能源利用效率為導(dǎo)向，與能源互聯(lián)網(wǎng)（目前是大電網(wǎng)）有機(jī)鏈接的智能化區(qū)域能源生產(chǎn)、調(diào)度、控制系統(tǒng)。能源微網(wǎng)系統(tǒng)可分解為分布式能源系統(tǒng)與微網(wǎng)系統(tǒng)兩部分。分布式能源系統(tǒng)是指分布在用戶端的能源綜合利用系統(tǒng)；微網(wǎng)系統(tǒng)又分為微電網(wǎng)與微能網(wǎng)；微電網(wǎng)，是指由分布式電源、儲(chǔ)能、能量轉(zhuǎn)換、監(jiān)控、保護(hù)匯集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，它既能與外部電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行，也可以孤立運(yùn)行；微能網(wǎng)，是指根據(jù)用戶端的能源需求而進(jìn)行的能源耦合匹配調(diào)度系統(tǒng)，目前只能孤立運(yùn)行，未來可在能源互聯(lián)網(wǎng)上并網(wǎng)運(yùn)行。能源微網(wǎng)系統(tǒng)不是“村村點(diǎn)火，戶戶冒煙”的小農(nóng)經(jīng)濟(jì)式的自給自足，而是一種新境界的

4、“互聯(lián)網(wǎng)”式的參與和相互連接，是一種用戶與能源供應(yīng)者之間平等而相互滲透的、取長補(bǔ)短的和相互參與的新模式，是互聯(lián)網(wǎng)革命在能源領(lǐng)域的翻版。2.1 分布式能源系統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)是根據(jù)“溫度對(duì)口，梯級(jí)利用”的原則，將發(fā)電系統(tǒng)以模塊式、分散式的形式建立在用戶末端，獨(dú)立或同時(shí)供給用戶電、熱、冷等能源的系統(tǒng)。分布式能源系統(tǒng)形式多種多樣，常用的包括小型燃?xì)鈩?dòng)力裝置發(fā)電、燃料電池、燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)等發(fā)電技術(shù)，燃料電池燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)以及冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)等。2.11 分布式能源系統(tǒng)和傳統(tǒng)能源系統(tǒng)比較傳統(tǒng)的能源系統(tǒng)的特點(diǎn)是大型化、集中化，其輸送和配給用戶的系統(tǒng)錯(cuò)綜復(fù)雜，對(duì)負(fù)荷變化的適應(yīng)性不高，供電的可靠性較低。這使得其

5、抵御突發(fā)狀況的能力較差，如2008年我國南方遭遇罕見的冰雪災(zāi)害，暴雪、凍雨導(dǎo)致河南、浙江、福建、湖南、湖北等南方各地電網(wǎng)出現(xiàn)大范圍的斷線倒塔事故，致使很多地域斷電停電，江西靜州和湖南棉州影響最為嚴(yán)重，電網(wǎng)幾近瓦解；產(chǎn)牛的交通運(yùn)輸、物資調(diào)運(yùn)、市場供應(yīng)方面的連鎖反應(yīng)使人民生活陷入困境。分布式發(fā)電形式是區(qū)別于傳統(tǒng)的集中發(fā)電、遠(yuǎn)距離傳輸、大電網(wǎng)的發(fā)電形式。它設(shè)置在用戶末端，平時(shí)作為集中電網(wǎng)的補(bǔ)充電源，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)意外情況時(shí)可以作為應(yīng)急電源優(yōu)先向重要用戶供電，這在很大程度上提高了供電的可靠性。分布式能源系統(tǒng)可為難以建設(shè)集中電站的地區(qū)供電，還可以向電網(wǎng)末端無法到達(dá)的用戶供電，能夠有效降低冷、熱、電等輸送損耗

6、和相應(yīng)的輸配網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)投資，可以及時(shí)高效地向用戶供應(yīng)品質(zhì)可靠、清潔高效的能源。我國發(fā)電廠多是采用火力發(fā)電，發(fā)電效率一般只有35到55%，如果考慮電廠內(nèi)部用電和輸送損耗，總效率只能達(dá)到30%到47%。而分布式能源系統(tǒng)由于實(shí)現(xiàn)了能量梯級(jí)利用，總效率通常可達(dá)以上75%。2.12 大型工業(yè)園區(qū)負(fù)荷分析工業(yè)園區(qū)是我國工業(yè)化和城市化的產(chǎn)物，現(xiàn)在許多工業(yè)園區(qū)存在用分散鍋爐供熱和“高能低用”的問題。以三班制、制造業(yè)為主的工業(yè)園區(qū)為例，園區(qū)全年具有電負(fù)荷和蒸汽負(fù)荷、夏季制冷負(fù)荷和冬季供熱負(fù)荷。由于企業(yè)的三班制模式，工業(yè)園區(qū)的負(fù)荷需求量比較大，穩(wěn)定性比較好。1 釆用三班制的工業(yè)用戶幾乎是小時(shí)運(yùn)行的，其電負(fù)荷和蒸汽負(fù)

7、荷需求量比較大，電負(fù)荷和蒸汽負(fù)荷都一直處在高峰段，只是伴隨著工作人員的交換班以及吃飯時(shí)間會(huì)有小幅度的波動(dòng)。2由于以三班制工作的工廠為例，冬季釆暖和夏季制冷期間，釆暖和制冷負(fù)荷是全天小時(shí)都存在的，需求量很大；冬季會(huì)隨著白天氣溫升高有小幅度的降低，夏季的夜間制冷負(fù)荷會(huì)比白天低一些。在網(wǎng)上查到的工業(yè)園區(qū)不同季節(jié)典型日內(nèi)負(fù)荷曲線：圖一 工業(yè)園區(qū)冬季典型日負(fù)荷曲線圖二 工業(yè)園區(qū)夏季典型日負(fù)荷曲線圖三 工業(yè)園區(qū)過渡季節(jié)典型日負(fù)荷曲線圖四 工業(yè)園區(qū)各季節(jié)典型日熱電比由圖可見冬季和夏季熱電比大穩(wěn)定，分別處于和左右；而由于春秋季冷負(fù)荷和電負(fù)荷變化較大，則熱電比則波動(dòng)較大，處于之間。工業(yè)園區(qū)熱負(fù)荷與電負(fù)荷的規(guī)律相

8、似，夏季和過渡季節(jié)標(biāo)準(zhǔn)差依然很大，但方差不到0.1，原因是其負(fù)荷量很大，其熱負(fù)荷穩(wěn)定性還是很好的，只是由于負(fù)荷規(guī)模基數(shù)較大使其標(biāo)準(zhǔn)差較大。工業(yè)園區(qū)平均熱電比超過1，工業(yè)園區(qū)過渡季節(jié)熱電比還相對(duì)較高，而且對(duì)于蒸汽或熱水的熱負(fù)荷有特殊要求，所以適合常年運(yùn)行聯(lián)供系統(tǒng)。2.2 微網(wǎng)系統(tǒng)微電網(wǎng)是一種將分布式電源、負(fù)荷、儲(chǔ)能裝置、變流器以及監(jiān)控保護(hù)裝置有機(jī)整合在一起的小型發(fā)配電系統(tǒng)。憑借微電網(wǎng)的運(yùn)行控制和能量管理等關(guān)鍵技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)其并網(wǎng)或孤島運(yùn)行、降低間歇性分布式電源給配電網(wǎng)帶來的不利影響，最大限度地利用分布式電源出力，提高供電可靠性和電能質(zhì)量。將分布式電源以微電網(wǎng)的形式接入配電網(wǎng)，被普遍認(rèn)為是利用分布

9、式電源有效的方式之一。微電網(wǎng)作為配電網(wǎng)和分布式電源的紐帶，使得配電網(wǎng)不必直接面對(duì)種類不同、歸屬不同、數(shù)量龐大、分散接入的(甚至是間歇性的)分布式電源。2.21 微網(wǎng)系統(tǒng)的特點(diǎn)我國微電網(wǎng)示范工程普遍具備的4個(gè)基本特征：1） “微型”，微電網(wǎng)電壓等級(jí)一般在10k V 以下，系統(tǒng)規(guī)模一般在兆瓦級(jí)及以下，與終端用戶相連，電能就地利用；2）“清潔”，微電網(wǎng)內(nèi)部分布式電源以清潔能源為主，或是以能源綜合利用為目標(biāo)的發(fā)電形式；3）“自治”，微電網(wǎng)內(nèi)部電力電量能實(shí)現(xiàn)全部或部分自平衡；4）“友好”，可減少大規(guī)模分布式電源接入對(duì)電網(wǎng)造成的沖擊，可以為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電力，能實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)/離網(wǎng)模式的平滑切換。因此，與電

10、網(wǎng)相連的微電網(wǎng)，可與配電網(wǎng)進(jìn)行能量交換，提高供電可靠性和實(shí)現(xiàn)多元化能源利用。微電網(wǎng)與配網(wǎng)電力和信息交換量將日益增大并且在提高電力系統(tǒng)運(yùn)行可靠性和靈活性方面體現(xiàn)出較大的潛力。微電網(wǎng)和配電網(wǎng)的高效集成，是未來智能電網(wǎng)發(fā)展面臨的主要任務(wù)之一。2.22 微網(wǎng)的基本結(jié)構(gòu)圖5 微網(wǎng)基本結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示，微電網(wǎng)整體呈輻射狀結(jié)構(gòu)，饋線A、B和C通過主隔離設(shè)備（通常是一個(gè)靜態(tài)開關(guān)）與大電網(wǎng)相連，可實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)與并網(wǎng)運(yùn)行模式間的平滑切換。該開關(guān)點(diǎn)即為 PCC所在的位置,一般選擇為配電變壓器的一次側(cè)或主網(wǎng)與微網(wǎng)的分離點(diǎn)，負(fù)荷端的饋線電壓通常為 480V 或根據(jù)用戶自定義。配電網(wǎng)中配置的能量管理器可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)微網(wǎng)的綜合

11、分析控制，配置的潮流控制器可實(shí)現(xiàn)對(duì)DG的就地控制。當(dāng)負(fù)荷變化時(shí)，潮流控制器根據(jù)本地頻率和電壓信息進(jìn)行潮流調(diào)節(jié)，當(dāng)?shù)?DG 相應(yīng)地增加或減少其功率輸出以保持功率平衡。微網(wǎng)針對(duì)不同供電質(zhì)量要求的負(fù)荷提供了不同的個(gè)性化供電方案，對(duì)于饋線 A上的重要負(fù)荷可采用光伏電池供電，而且饋線 A中含有一個(gè)運(yùn)行于 CHP 的DG，同時(shí)向負(fù)荷提供電能和熱能；對(duì)于饋線 C上的可調(diào)負(fù)荷，可采用燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)混合供電；對(duì)于饋線 B上的可中斷負(fù)荷，不設(shè)置專門的微電源，而直接由配電網(wǎng)供電。這樣，重要負(fù)荷和可調(diào)負(fù)荷都是采用雙電源供電模式，當(dāng)外部配電網(wǎng)故障或電能質(zhì)量達(dá)不到要求時(shí)，微網(wǎng)可以使用隔離裝置將自己與外部電網(wǎng)隔離，且不間斷向正常供電，而對(duì)于可中斷負(fù)荷，系統(tǒng)將會(huì)根據(jù)網(wǎng)絡(luò)功率平衡的需要，在必要時(shí)將其切除。上圖只是微網(wǎng)的一種結(jié)構(gòu)形式，具體結(jié)構(gòu)隨負(fù)荷等方面的需求而不同，但基本單元都包括微源、儲(chǔ)能裝置、控制裝置和負(fù)荷。微網(wǎng)雖然也是分散供電形式，但不是對(duì)電力系統(tǒng)發(fā)展初期的孤立系統(tǒng)的簡單回歸，微網(wǎng)采用了大量先進(jìn)的現(xiàn)代電力技術(shù)，如快速的電力電子開關(guān)與先進(jìn)的變流技術(shù)、高效的新型電