神華烏海能源有限責任公司五虎山煤礦變電所SVG改造項目

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一、案例名稱

神華烏海能源有限責任公司五虎山煤礦變電所SVG改造項目

二、案例業(yè)主

神華烏海能源有限責任公司是一個集焦煤生產(chǎn)、洗選、焦化、煤化工及矸石發(fā)電為一體的多元化新型能源企業(yè)，也是目前內(nèi)蒙古最大的焦煤生產(chǎn)基地。

目前共有礦井11座，包括生產(chǎn)礦井9座，總設計生產(chǎn)能力1380萬噸/年;在建礦井2座，設計能力450~600萬噸/年。生產(chǎn)的主要煤種有焦煤、1/3焦煤、肥煤、無煙煤和貧煤?，F(xiàn)有洗煤廠13座，總設計生產(chǎn)能力1615萬噸/年，主要生產(chǎn)煉焦精煤、無煙精煤、洗混煤和矸石等4類產(chǎn)品?，F(xiàn)有焦化廠5座，總生產(chǎn)能力295萬噸/年。煤焦油加工廠1座，加工能力15萬噸/年。

三、案例內(nèi)容

1.技術原理及適用領域

SVG(Static Var Generator)，是專指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態(tài)無功補償?shù)难b置。

圖1 SVG與系統(tǒng)的連接示意圖

設電網(wǎng)電壓和SVG輸出的交流電壓分別用相量 ù、和表示，則連接電抗X上的電壓ù,即為 ù和 的相量差，而連接電抗的電流是可以由其電壓來控制的。這個電流就是SVG從電網(wǎng)吸收的電流。如果未計及連接電抗器和變流器的損耗，SVG的工作原理可以用圖2所示的單相等效電路圖來說明。在這種情況下，只需使與U同相，僅改變幅值大小即可以控制SVG從電網(wǎng)吸收的電流是超前還是滯后90°，并且能控制該電流的大小。

圖2 SVG等效電路及工作原理(未計及損耗)

SVG詳細的工作模式及其補償特性如表1所示。

表1 SVG的運行模式及其補償特性說明

采用直接電流控制的有源濾波型中壓SVG的工作原理如圖3所示。從圖中可以得出式(1)，即電源電流S是負載電流和補償電流IC之相量和。假設負載電流L中含有基波正序電流(包括基波正序無功電流Lfg+和基波正序有功電流L+)、基波負序電流IUf-和諧波電流1Lh，如式(2)所示。

IS= IL+ IC （1）

IL=Ilf?+ +ILf- +ILh （2）

為使電源電流/S中不含有基波正序無功和基波負序電流，則需要控制SVG輸出電流IC滿足式(3)。這樣電源電流中就只含有基波正序有功和諧波電流，如式(4)所示。

圖3 采用直接電流控制的靜止無功發(fā)生器的工作原理

IC=-(Ilf+ +Ilf （3）

IS=?Lfg+ +ILh （4）

所以，要想達到補償目的，關鍵是控制SVG輸出電流 JC滿足式(3)

從SVG工作原理的描述可以看出，如果要使SVG在補償無功的基礎上還對負載諧波進行抑制，只需要使SVG輸出相應的諧波電流即可。因此，從這個意義上說，SVG能夠同時實現(xiàn)補償無功電流和諧波電流的雙重目標。

2.節(jié)能改造具體內(nèi)容

本工程在客戶35kV變電站兩段6kV母線各加裝一套以IGBT為核心部分的SVG型動態(tài)無功補償裝置。其中I段額定補償容量為±1.5Myar;I段額定補償容量為+2.5Mvar。

3.項目實施情況

項目于2011年6月開始實施，2011年8月完成土建施工及設備安裝并投入運行，目前運行穩(wěn)定。

四、項目年節(jié)能量及節(jié)能效益

1.節(jié)能量

(1)原系統(tǒng)(設備)主要參數(shù)及用能情況。

五虎山煤礦由上級變電站提供的兩段35kV母線供電，經(jīng)兩臺主變(主變?nèi)萘烤鶠?000kVA)降為6kV為全礦負荷供電。兩臺主變及兩段6kV母線均分列運行(分列運行為正常工作狀態(tài)，偶爾會有一臺主變帶所有負荷的情況)每段母線所帶負荷約為3000kW左右

(2)系統(tǒng)(設備)改造后用能情況

系統(tǒng)改造后產(chǎn)生如下效果:企業(yè)通過提高功率因數(shù)，一方面降低了電費，另一方面減輕了電網(wǎng)的負擔，降低了線損，節(jié)約電能。消除諧波減少附加損耗。提高電能質(zhì)量，保障生產(chǎn)，產(chǎn)能提高企業(yè)增加的效益。可以有效減小沖擊性負荷對變壓器等電力設備的沖擊，減少了斷路器和變壓器分接頭的操作次數(shù)，從而延長了電力設備的使用壽命，減少設備的維護、維修次數(shù),節(jié)約維護維修開支。提高了電網(wǎng)供電能力。

(3)節(jié)能量計算方法

根據(jù)《國家重點節(jié)能技術推廣目錄》(第二批)確定的節(jié)能標準:動態(tài)諧波抑制及無功補償綜合節(jié)能技術中，系統(tǒng)每補償1kvar，節(jié)能394kW·h/a，該項目按功率因數(shù)從0.75補償?shù)?.95計算，2套SVG設備預計年平均節(jié)電量1576000kW·h/年，節(jié)省電費78.8萬元/年。另外根據(jù)實際表計，無功電流顯著下降，直接節(jié)省電量620000 kW·h/年，節(jié)約電費31萬元/年。

(4)項目年節(jié)能量:

該項目年節(jié)電157.6+62=219.6萬kW·h，折算為746噸標煤。

2.節(jié)能效益

該項目年節(jié)約電費109.8萬元。

五、商業(yè)模式

該項目采用節(jié)能效益分享型的合同能源管理模式，合同期為60個月。項目業(yè)主與實施方按照規(guī)定的程序和方式共同對項目節(jié)能量進行測量和確認，并按照格式填制和簽發(fā)節(jié)能量確認文件。雙方合作期內(nèi)，業(yè)主分享28.2%的項目節(jié)能效益，實施方分享71.8%的項目節(jié)能效益。

具體的分期分享按下列方式執(zhí)行:

該項目的合同總額為359萬元。在雙方的合作期(5年)之內(nèi)，業(yè)主按合同總額的五分之一支付給實施方，直至收回359萬元的合同總額;在雙方的節(jié)能效益分享期滿之后，若實施方?jīng)]有收回全部投資則實施方可繼續(xù)分享節(jié)能收益直至收回全部合同總額;如果在節(jié)能效益分享期未滿時，實施方已收回全部投資，該項目的設備及其附屬的其他權益全部歸業(yè)主所有，之后的效益也全部由業(yè)主享受但實施方繼續(xù)承擔項目的相關技術服務至雙方的合同期滿為止。業(yè)主應當在收到實施方付款請求之后的5日內(nèi)，將相應的款項支付給實施方。

六、融資渠道

項目投資256萬元，全部為節(jié)能服務公司自有資金。