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宁夏银川隆基硅材料有限公司 电力需求侧管理工作实践
发布时间:2016-07-05 00:00:00 来源: 本站原创 作者:本站编辑
  • 摘要

???? ? 宁夏银川隆基硅材料有限公司是目前国内最大的单体单晶硅生产工厂,是银川市重点用能企业。2013年7月至2014年5月,北京泰豪电力科技有限公司为该公司实施了电力需求侧管理项目。该项目的实施,不仅给银川隆基硅带来了巨大的、直接的经济效益,也验证了电力需求侧管理工作的科学性、实用性和系统性。通过对银川隆基硅的照明、电机拖动、生产工艺进行能源管理体系建设、组织机构建设以及日常设备与能耗管理、能源消耗监测、统计分析等工作,结合能源审计手段和节能改造,可为公司永久性节约电力负荷1,662.6kW,年节约用电量1,450万kWh。

  • DSM工作实施背景
  • 企业简介

??????? 宁夏银川隆基硅材料有限公司是西安隆基硅材料股份有限公司的控股子公司,成立于2009年11月,位于银川(国家级)经济技术开发区。公司注册资金2.0亿,是银川市重点发展项目及目前国内最大的单体单晶硅生产工厂,一期用电装机容量 32000kVA,年用电约4亿kWh,是自治区的重点用能企业。二期及三期两个“年产500MW单晶硅棒建设项目”,已于2015年上半年全部建成投产。目前公司年产10,000吨单晶硅棒,用电装机容量10万kVA,年用电约7.2亿kWh。

  • 工艺流程

?????? 公司主要生产单晶硅棒,原材料为多晶硅,由原料生产车间、单晶车间、机加车间最终加工成单晶硅方棒。拉制单晶单元为主要耗能工序,占总用电量的95%左右。

  • 电能管理存在问题

??????? 个别车间变频控制设备实际谐波电流可达80%左右,对系统用电安全危害很大;单晶炉三相负荷不平衡,致使变压器零线电流较大,变压器电流不平衡;空压机负荷功率因素低等诸多问题。单晶炉用直流电源柜自然功率因数0.94左右,谐波电流27%左右。

  • 诊断工作情况

???????? 本次诊断于2013年7月9日-2013年7月24日开展,在银川隆基硅的大力支持和配合下,通过对变压器侧的电能使用数据及资料进行诊断,分析出治理目标与节能状况。

l电力能效监控与管理平台建设

狗万 nba???????? 建议公司建设一套企业级电力能效监控与管理平台,对电源关口、主要用能设备、大型用能设备的能耗情况、能源质量进行实时监测。以达到如下目的:提高负控管理水平,监测、记录每台变压器峰平谷用电情况,通过技术手段满足峰平谷用电管理要求,落实断续负荷管控办法,调查周期性工作负荷调节可能性,调节大负荷设备开启时间,加强设备待机时间管控;加强电能质量管理。系统监测每台变压器供电质量,实时改善电源质量,提供供电系统可靠性等;监测系统故障信息。对部分设备实施系统的监测,发现问题,解决问题,提高其运行效率及运行可靠性,服务于生产;提高设备运行效率。通过监测手段,实施相关用电试验,摸索用电改善经验及设备最佳运行状态,提高用电系统安全可靠性。

??????? 按照工业领域电力需求侧管理促进中心对电力需求侧管理平台建设的试行规范要求,做出如下方案。

图3-1 电力需求侧管理系统结构图

?

l真空泵节能改造

???????? 单晶车间使用120L真空泵,配套电机11kW,实际运行电流13A左右,实际运行负荷低、效率低、功率因素低,能耗浪费较大。根据测算,真空泵实际工作轴功率约为5.4kW,可将该11kW电机更换7.5kW电机。预计更换后单台设备实际消耗用电可降低约2kW,每年预计节约电量15,094kWh,212台年节约费用共计137.6万元。

l机加车间用电设备谐波治理

??????? 通过对机加车间设备如切方机、平面磨、毛刷机、弧面机、切断机等进行监测,因设备使用变频器,谐波达到80%,电能质量较差。结合现有情况,可将现有的两组补偿柜电容器拆除,改造一组滤波兼补偿柜,可有效降低谐波电流,降低配电一次设备的温升、噪音、损耗等。降低系统损耗按3kWh计算,每年节约电量26,280kWh,年节约电费11,300元。

l电动机就地无功补偿

?????? 公司各车间电动机负载未实施就地补偿,该类负载支路电流较高,设备功率因素低下,造成一定的能源损耗。实施功率因素就地补偿,预计可有效降低该类负载支路有功电流约15%~20%,电耗下降约5%左右。

l空调通风系统变频控制

?????? 公司各车间采用中央空调,每车间4套风机送风系统,每台电机55kW。如果通过调节变频器频率,改变风机通风量,实现室内温度自动控制,16台55kW电机,按照年运行8,000小时计算,预计可节电70.4万kWh,节约电费约30.2万元。

l照明节能改造

??? ?? 公司厂区内使用250W高压钠灯作为夜间厂区道路照明。照明灯具总计为80盏。由于高压钠灯使用已久,光电转换效率低,灯具发热严重,故建议采用新型节能灯具替换。

?????? 公司生产车间使用的室内照明灯具为T8电感镇流器式日光灯管,数量为3,700支。与新型LED节能灯具相比,T8电感式日光灯管光电转换效率低,灯具老化,无法满足现有节能减排要求。

l高效电机节能改造

??????? 公司目前还有三级能效电机40台。如果更换为高效电机,效率提高2.5%~4%,损耗下降15%~25%,节能可达3%~10%。预计年可节约电量14.8万kWh。

l空压机节能改造

??????? 公司清洗车间使用9.5立方空压机三台,电机55kW,负载率28%,设备利用率较低,加载、卸除周期频繁,设备工作效率低,能耗浪费严重。采用变频控制,对空压机实施压力负反馈自动控制,预计降低消耗约20%,年节约电量24万kWh。

l纯水过滤设备和浓水回收利用改造

??????? 公司纯水过滤设备部分环节存在设计上的不合理,以至于制水回收率偏低,水耗量较大,资源浪费较高。建设内容:

1.在碟片过滤器前加装布袋过滤器

2.提高反渗透纯水回收率

3.混床再生用水回收

4.提高超滤回收率

l滤油系统节能改造

??????? 公司单晶车间真空泵油,使用一次后做费油处理,非常浪费,现通过研究分析,自行设计一套滤油装置,可将真空泵油循环回收过滤两次使用,大量减少泵油浪费,全年回收利用泵油280吨,节约费用 110万元。

??????? 公司每个单晶车间每天使用270公斤新泵油,泵油每更换一次耗损30%,滤油机每次滤出新油为:需要过滤油量x70% ,新油使用后可过滤2次。

l单晶工艺节能改造

??????? 氧是直拉单晶硅中的第一大杂质,其危害极其严重,最明显的三个危害是氧施主效应、黑心片的产生和电池后期的光衰减现象。常规降氧工艺项目在基本不增加成本的情况下,能够有效的降低晶体中的氧含量,为提高晶体品质,设定光伏单晶质量门槛起到了积极作用。由西安隆基自主研发的先进工艺技术,通过对工艺技术改进,改变拉晶热场工艺特性,加快了熔料时间,提高了产品收率与品质,同时可实现年节电约1,061万kWh。

l机加废水处理系统节能改造

??????? 公司废水为硅棒加工产生的废水,含有悬浮物较多,COD约1000。要求对废水进行处理后COD低于500(不能超过600),SS低于100,处理能力为15m3/h。

机加车间的污水处理流程做如下规划:废水收集池(利用已有的沉淀池,约60m3)废水提升、输送(潜污泵)、废水加药(絮凝剂、助凝剂)、废水沉淀池、废水排放。后续考虑要加污泥处理装置(污泥泵、板框压滤机),因此其工艺流程中预留位置。

通过此次废水回收利用改造,公司全年回收利用废水25,000吨,节约费用8.38万元

??????? 以上节能措施实施后,共计总投入成本为443.56万元,年节约折合标煤为979.94吨,年节约费用335.11万元。

?

?

?

?

表3-1 项目诊断及节能情况

序号

项目或设备名称

单位

数量

单价

合价

节能效果

节标煤

年节约费用

(万元)

(万元)

(万kWh/年)

(吨/年)

(万元/年)

1

一体化能效与集中电力能效监控与管理平台

1

60

60

节能管理

 

 

2

真空泵节能改造

212

0.28

58.4

320

393.28

137.6

3

机加车间用电设备谐波治理

1

3.3

3.3

2.628

3.229812

1.13

4

电动机就地无功补偿

Kvar

2000

0.03

69.5

44.8

55.0592

19.3

5

空调通风系统变频控制

20

3.96

79.2

70.4

86.5216

30.2

6

淘汰路灯金属卤化物灯,采用LED节能灯具替换

80

0.28

22

5.4

6.6366

2.3

车间T8 荧光灯替换为T8 LED节能灯

2000

0.01

28.6

28.8

35.3952

12.5

7

低能效电动机淘汰7.5kW、37kW

7.5kW

22

0.22

4.84

14.8

18.1892

6.3

37kW

16

0.88

14.1

55kW

2

1.21

2.42

8

空压机节能改造

3

9.9

29.7

24

27.832

3.5

9

纯水过滤设备和浓水回收利用改造

2

11

22

4,5000吨水

15.7

3.9

10

滤油系统改造

1

22

22

280吨泵油

336

110

11

单晶工艺节能技术改进

320

7.7

2464

1061

1304

761

12

机加废水处理系统

1

27.5

27.5

25000吨水

2.1

8.38

?

合计

 

 

 

 

 2283.94

1096.11

?

  • 实施治理情况

实施治理时间:2013年12月-2014年5月

  • 真空泵电机节能改造

?????? 改造内容:公司单晶车间使用的120L真空泵约212台,配套电机为11kW,实际运行电流14A左右,负荷不到设备额定功率的60%。设备用能效率低下,电能浪费严重。

?????? 改造方法:使用7.5kW新型高效节能电机,替代现有的低能效11kW电机。

?????? 改造前能耗:经过实际测量,改造前的11kW低能效电机,平均运行功率小于7kW。按照单台电机年运行360天/24小时,运行功率为7kW计算,年运行耗电功率为60,480kWh。212台配套电机年消耗电能12,821,760 kWh。

?????? 改造后能耗:经过改造后,212台配套电机平均运行功率为5kW。按照5kW计算,单台年可节约17,280 kWh的电能消耗。212台配套电机年可节约3,663,360 kWh的电能消耗。年可节约电费开支150万元。212台新型高效电机投入45.7万元。

  • 室外路灯改造

??????? 改造内容:公司厂区内使用250W高压钠灯作为夜间厂区道路照明。照明灯具总计为80盏。由于高压钠灯使用已久,光电转换效率低,灯具发热严重。故采用新型灯具替换。

??????? 改造方法:使用120W新型低频无极灯具替换现有的高压钠灯。

??????? 改造前能耗:改造前的250W高压钠灯,实际耗电功率约300W,系因为镇流器消耗了一部分电能。因此,在计算高压钠灯耗电功率时,按照300W计算。

??? ? ? 按照高压钠灯年运行365天/10小时,80盏/ 300W计算,路灯部分的年用电量为:87,600kWh。

??????? 改造后能耗:新型低频无极路灯每盏耗电功率为120W,按照80盏路灯,年运行365天/10小时计算,年用电量为:35,040 kWh。80盏路灯年可节省52,560 kWh,节省电费开支为2.15万元,80盏路灯成本投入5.2万元。

  • 室内照明节能改造

??????? 改造内容:公司生产车间使用的室内照明灯具为T8电感镇流器式日光灯管,数量为3,700支。由于T8电感式日光灯管光电转换效率低,灯具老化,满足了采用新型灯具的条件。改造方法:使用18W的LED日光灯管,替代现有的36W日光灯管。

??????? 改造前能耗:改造前的T8电感式日光灯具,包含了镇流器的整灯耗电功率为40W。按照年运行360天/24小时,3,700支灯具计算,年耗电功率为1,296,480kWh。

??????? 改造后能耗:经过改造后,每支LED灯具运行功率为18W。按照年运行365天/24小时,3,700支计算,年耗电功率为583,416kWh。年节约电量为713,064kWh,节省电费约3万元。成本投入为42.6万元。

  • 空压机节能改造

??????? 改造内容:公司使用9.5立方空压机三台,每台空压机配套电机功率为55kW。设备运行时,设备的加载率约28%,加载电流97A,卸载电流60A,加载时间约0.5分钟左右,卸载时间约2分钟。设备利用率较低,加载、卸载周期频繁,设备工作效率低,能耗浪费严重。

??????? 改造方法:采用带有PID控制的压力负反馈自动恒压调节控制,不仅可以避免空压机加载瞬间产生的机械冲击,还可以避免卸载造成的能源浪费。对空压机实施带有PID控制的压力负反馈自动恒压调节控制,加上变频设备拖动,预计可降低电能消耗约20%。

??????? 改造前能耗:经实际测量,每台空压机平均运行功率为46kW左右,设备年运行为360天/ 24小时,年耗电量为1,192,320kWh。

?????? 改造后能耗:设备改造后,每台空压机平均耗电功率为36.8kW,设备年运行为360天/ 24小时。年耗电量为953,856kWh。节省电力消耗约9.2kW。三台空压机年可节省电力消耗约715,392kWh。节省电费开支约9.8万元。设备投入31.1万元。

?

图4-1 空压机改造情况

?

表4-1 项目改造及节电量

序号

电力需求侧管理项目内容

数量

实施电力需求侧管理前耗电总量(kWh)

实施电力需求侧管理后耗电总量(kWh)

年节电量(kWh)

1

真空泵电机节能改造

212

12,821,760

3,663,360

9,158,400

2

室外路灯改造

80

87,600

35,040

52,560

3

室内照明改造

3700

1,296,480

583,416

713,064

4

空压机恒压控制

3

1,192,320

953,856

238,464

6

年节电量总计

10,162,488

?

  • 项目效益
  • 节能效益

??????? 银川隆基硅电力需求侧项目实施后,可为公司永久性节约电力负荷1,662.6kW,年节约用电量1450万kWh。如下表所示:

表5-1 节能效益

企业上一年度总用电量

约1.87亿kWh

项目永久性节约电力负荷

1662.6kW

10.73%(节约的负荷/改造前的负荷)

项目实施后年节约用电量

1450万kWh

11.74%(节约的电量/改造前的电量)

?

  • 项目的社会效益及推广价值

??????? 通过对银川隆基硅材料有限公司实施电力需求侧管理,不仅降低了企业的生产成本,还达到了节约能源和保护环境,实现低成本的电力服务和社会效益好、各方受益、最低成本能源服务的目的。2015年被评为全国“AA”级示范企业。

??????? 银川隆基硅电力需求侧管理项目,是在不改变生产工艺、不改变操作习惯的前提下实施的。对路灯、室内照明替换改造,具有广泛的推广意义;对空压机改造,具有工业企业通用设备的推广价值;在单晶炉冶炼行业,采用高频电源改造,具有极高的代表性,不仅可以减少高能耗设备的耗电量,还可借助改善电源品质,提高产品合格率。

?

????????????????????北京泰豪电力科技有限公司

?????????????????2016年3月

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