電力需求側管理及智能電力監控技術在金屬制品行業錯峰限電中的應用
徐霜
安科瑞電氣股份有限公司 上海 嘉定 201801
一、 行業用戶用電特性分析
金屬制品業行業按國民生產行業可細分為金屬結構制造業（包括制造建筑用金屬結構、構件，金屬橋梁結構、鐵塔、鐵架、金屬支柱、水閘等）、鑄鐵管制造業、化工、木材、非金屬加工專用設備制造、工具制造業：（①切削工具制造業（重）：包括鉆頭、鉸刀、齒輪刀具、螺紋刀具、車刀、鋸片等金屬切削工具的生產。量具量儀的生產不列入本類，列入量具量儀制造業；②模具制造業：包括制造各種金屬模具等； ③手工具制造業（輕）：包括制造各種扳手、鉗子、錘子，挫刀、旋具、鋸條及鐵、木、泥瓦工工具等。
該行業分類很細，是較冶煉及壓延行業來說規模相對較小且用電負荷普遍不是很大（除個別例外），利用金屬為原料通過熔煉、鍛造、軋制、沖壓等工序完成成品制造，與冶煉及壓延行業極具類似性，生產性質一般為三班制連續作業。
金屬制品行業用戶設備分類表
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類別 |
主要設備 |
備注 |
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非生產性負荷 |
辦公照明、辦公電器、分體及中央空調、生活用電（食堂電飯車、電水爐等）、廠區照明及亮化 |
一般 |
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輔助生產負荷 |
傳動液壓泵、傳送帶電機、行車、車間通風軸流風機、電焊機 |
一般 |
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主要生產性負荷 |
高、中頻加熱爐、切割機、擠壓機、沖壓機、焊接機 |
重要 |
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安全保障負荷 |
電熱爐循環冷卻水泵、爐體支撐升降液壓泵、空壓機、車間設備照明、消防及治安用電設備 |
重要 |
二、 行業用戶參與錯峰限電能力分析
1. 該行業用電負荷大且為連續性負荷不受時段、季節、氣候影響，全年無需全面停產檢修，因此在全年其他時間都是有負荷可限的。
2. 緊急錯峰限電對于該行業難度較大，因其整個生產流程以整條流水線為主體，且中間主要耗電設備高、中頻加熱爐（占總負荷70%）、響應時間較長需兩小時。
3. 該行業用戶階段性錯峰時可結合生產狀況按要求停止部分流水線即停用其中一條或多條乃至全部。
三、 行業用戶參與錯峰限電技術方案
（一） 缺口等級IV級參與方案
1. 階段性錯峰：
在執行錯峰指令、完成錯峰指標的前提下，留用流水線生產設備同時，結合自身生產工藝流程可有選擇地在不同時段投入不同的輔助生產設備錯峰。由于階段性錯峰具有前瞻性，可提前開始準備，調整生產班次分時段停用響應時間長的設備。如：在非錯峰時段增加輔助設備的使用，錯峰各時段分別減少輔助設備使用以達到10%以減負效果。同時減少辦公用電等非生產性設備使用起到節能輔助效果。
2. 緊急錯峰
接到錯峰指令后快速停用所有可停輔助設備，如：行車、電焊機等可間斷使用設備，同時減少非生產性設備節能輔助。
（二） 缺口等級III級參與方案
1. 階段性錯峰：
由于錯峰級別升高（即錯峰指標增加），可以在沿用IV級階段性錯峰方案的基礎上安排停用流水線，如有2條或以上的可以停用一條多條以達到減負10～15%的效果。
2. 緊急錯峰：
接到錯峰指令后沿用IV級緊急錯峰方案，并采用Ⅲ級階段性錯峰方案的方法,逐步停用流水線。
（三） 缺口等級II級參與方案
1. 階段性錯峰：
隨著錯峰等級的進一步提升，必須安排停用其主耗電設備高、中頻加熱爐。
2. 緊急錯峰：
接到錯峰指令后沿用IV級緊急錯峰方案，并采用Ⅲ級階段性錯峰方案的方法,并增加停用流水線數量。
（四） 缺口等級I級參與方案
1. 階段性錯峰：
由有負荷缺口已至最高等級，需要企業盡最大能力支持錯峰。
1) 安排全面停產，設備作年度檢修；或調整休息日階段性輪休。
2) 如上述方案有切實困難或實施上述方案后仍需參與錯峰時，可以繼續采用Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ級階段性錯峰方案及方法盡可能投入最大可控負荷以滿足20%以上錯峰需要。
2. 緊急錯峰：
在未停產的情況下，接到錯峰指令后沿用IV級緊急錯峰方案，然后根據錯峰要求安排停用流水線。
四、 行業用戶參與錯峰限電風險及注意事項
該行業屬高危行業，需注意防止以下事故發生：
1. 失電將使得高、中頻爐等的循環冷卻系統、支撐及轉動系統失效，無法冷卻將使爐體受損；無法舉升傾轉動清空爐料，會使爐料固結在爐內也會使爐體損壞，這都將直接影響恢復周期，造成重大損失；
2. 失電會對生產流水線直接造成損壞，如電腦部件、聯動裝置等；嚴重的會導致整條流水線報廢造成重大損失。
3. 后續切割機、擠壓機、沖壓機等生產設備也會應失電卡死，受到不同程度損壞，材料和產品報廢乃至造成人員傷害。
因此，該行業用戶參與錯峰不宜采用強制拉電或遙控設備控制限電，企業應制定有效應急預案，主動配合錯峰實施，杜絕惡性事故發生，既擔負社會責任又將損失降到最低。
五、智能電力監控的功能與應用
蘇州某金屬制品廠電能管理系統的配電系統，10/0.4kV配電系統進行用電監測與電能管理；監測范圍為新建變電所的T1、T2變壓器進線柜，聯絡柜，溫控儀，高壓側儀表及綜保進行遠程實時監控和電能管理。該系統總計有31只儀表（其中包括26只智能電測儀表ACR220EL，3只中壓保護裝置AM5，2只溫控儀WHD），分3條總線，都是直接通過屏蔽雙絞線走管道拉至值班室連接到主機擴展卡上，實現總線上儀表與監控主機的數據連通。
5.1網絡結構拓撲圖
本監控系統采用分層分布式結構，即站控層，通訊層與間隔層；如圖（1）所示：
間隔設備層主要為：多功能網絡電力儀表、開關量、模擬量采集模塊和智能斷路器等。這些裝置分別對應相應的一次設備安裝在電氣柜內，這些裝置均采用RS485通訊接口，通過現場MODBUS總線組網通訊，實現數據現場采集。
網絡通訊層主要為：通訊服務器，其主要功能為把分散在現場采集裝置集中采集
站控管理層：設有高性能工業計算機、顯示器、UPS電源、打印機、報警蜂鳴器等設備。監控系統安裝在計算機上，集中采集顯示現場設備運行狀況，以人機交互的形式顯示給用戶。
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