[发明专利]工业企业用电负荷优化系统

说明书

技术领域

本发明属于企业电力负荷调度领域，特别是提供一种工业企业用电负荷优化系统。

背景技术

钢铁、电解铝、冶炼铜等行业是耗电大的行业，这些行业的企业用户用电收费执行的是大工业用电的两部制电价，总电费主要由电度电费、基本电费(又称容量电费或需量电费)和调整电费组成。电度电费用是根据用户在尖峰平谷各时段的用电量，按照尖峰平谷费率计算出的电费；基本电费是以变电站当月的“最大需量”来收取的费用(或按变压器容量的40％收取的费用)；调整电费是根据当月功率因数大小进行奖惩的费用。

需量，是需量周期内的平均功率。

需量周期，需量的计算周期，我国一般规定需量周期为15分钟。

最大需量，是在指定的时间区间内需量的最大值，通常为一个缴费周期。

需量计算方式，滑差式，从任意时刻起，按小于需量周期的时间递推测量需量的方法，递推时间叫滑差时间，滑差时间可以是1、3、5、15分钟(或者1到15分钟的任意时间)；区间式，从任意时刻起，按给定的需量周期递推测量需量的方法。

冲击负荷，企业的一些大型用电设备，如大型电弧炉、大型初轧机、冶炼炉、电解炉、各类型钢轧机、冷热连轧机等，单机容量大，其有功功率变动的幅度、频度都较大，这类负荷称之为冲击负荷。

通过企业用电负荷月曲线分析，发现用电高负荷时段的极为有限，一般是几个小时到几十个小时，而就是这有限时段的高负荷使得本月最大需量超过一定数值。导致用电负荷升高的原因就是冲击负荷的运行，有时冲击负荷的叠加使负荷更高。小于15分钟的短时间冲击负荷不会造成需量升高，但电弧炉、冶炼炉、电解炉、轧机等这些大型设备一般不会只开几分钟的，一旦开机不会为了减少负荷而停机，停机造成的损失会更大。

目前企业电力系统的调度大部分只是依据潮流、负荷、报警等信息，进行电话调度，对需量和最大需量的认识不深刻，也缺少相应的手段来观察当前负荷与需量的关系，无法及时做出负荷调整方案，来降低对需量的影响；而且很多地方的供电部门不容许企业直接读取关口表上的最大需量信息，只能人工定时抄表，企业只能根据供电部门给出的月最大需量缴费，无法知道什么时候、哪些车间或设备导致了本月最大需量的增大，也就无法为下个月的生产调整提供有用信息。

可见，对按最大需量缴费的企业，对需量信息掌握的详细程度是影响其用电成本的一个重要因素。需量的计算周期是15分钟，调度人员不可能长期盯着多条负荷曲线，对变化较大的负荷，很难及时判断需量值；每天手抄的一天或一个班需量信息不够详细及时，对优化电力调度、优化生产排程、节约需量电费、降低成本，就少了很重要的信息来源。

因每个时段电价水平不一样，企业的生产计划受尖峰平谷时段的影响，生产计划做的是否合理以及是否还有可优化的余地，是需要分时有功电度量的详细数据和产量信息提供数据支撑的。很多企业往往只分析一个较长时间段的用电情况，没有从每天的详细分时电度量和对应的产量数据上挖掘有用信息，也就不容易发现存在的问题以及可优化的地方。

为了应对两次世界能源危机以及日益严重的环境压力，国外自20世纪70年代开始研究推广了电力需求侧管理(DSM)，其中重要一项内容就是移峰填谷、降低最大需量、平稳用电负荷。需量控制代表性的产品分别是日本技术的VDLFHZK微机电力负荷中央控制系统和德国技术的“PTE百泰能源”需量控制系统(又名需求侧管理系统)，此两类产品在国内外一些钢铁企业的电炉和炼铜企业的冶炼炉等生产工艺中有应用。

我国也从20世纪80年代初开始引进需求侧管理，政府和不少大工业企业开始研究需求侧管理以及优化负荷的措施和技术，达到平衡负荷、节约能源的目的。

中国专利局2010年2月3日公布的西门子公司申请的《一种负荷管理的方法及装置》(CN101640417)、2010年4月21日公布的中华电信股份有限公司(台湾)申请的《需量控制系统及其方法》(CN101697074A)。以上专利或产品都是对企业的某些工艺、车间或设备进行的需量监视或控制，没有对企业进行整体需量和负荷监控；只针对需量或分时负荷的一种进行监控，没有从分时电费和基本电费两方面结合考虑、寻求总电费成本最小。

发明内容