Экономический анализ энергосбережения, достигнутого за счет компенсации реактивной мощности
2025-09-19
- Общая ситуация
Согласно статистическим данным за период с октября 2007 года по сентябрь 2008 года, компания Альт Кемикал Компани потребляла в общей сложности 21,73 млн киловатт-часов электроэнергии. Шесть магистральных линий напряжением 10 киловольт понесли потери электроэнергии в размере 606 000 киловатт-часов.
Среди них цепь химического завода имеет максимальную нагрузку 1000 кВт, коэффициент мощности 0,78 при максимальной нагрузке и максимальное время использования нагрузки около 4300 часов. Основная полевая цепь имеет максимальную нагрузку 2200 кВт, коэффициент мощности 0,85 и максимальное время использования нагрузки около 4000 часов. Первоначальная полевая цепь имеет максимальную нагрузку 1500 кВт, коэффициент мощности 0,75 и максимальное время использования нагрузки около 2200 часов. Первоначальная вторая цепь объекта имеет максимальную нагрузку 800 кВт, коэффициент мощности 0,707 и максимальное время использования нагрузки около 1600 часов. Цепь объекта хранения и транспортировки имеет максимальную нагрузку 700 кВт, коэффициент мощности 0,7 и максимальное время использования нагрузки около 300 часов.
- Определение схемы компенсации
- Компенсация реактивной мощности на месте
Чтобы предотвратить холостой ход оборудования, компенсация реактивной мощности должна применяться только к часто используемым двигателям и двигателям, создающим пиковые нагрузки. На основании данных, собранных со всех производственных участков, весь завод состоит из 304 двигателей четырех типов: часто используемые двигатели машинного зала, двигатели для соскабливания соли и двигатели для консервирования рассола. Из них 232 единицы имеют мощность 15 кВт, 7 единиц — 17 кВт, 31 единица — 18,5 кВт и 34 единицы — 22 кВт. Большинство двигателей относятся к серии Y с номинальным коэффициентом мощности примерно 0,85. Учитывая, что двигатели редко работают при полной нагрузке, фактический коэффициент мощности может быть немного ниже номинального значения. Поэтому компенсация планируется на основе более высокого коэффициента мощности, а устройства компенсации реактивной мощности выбираются в соответствии со следующими техническими характеристиками: - Двигатели мощностью 15 кВт: TBBX0.4-6-3, достигающие компенсированного коэффициента мощности 0,977 - Остальные три типа двигателей: TBBX0.4-8-3 с компенсированными коэффициентами мощности 0,99, 0,98 и 0,97 соответственно. Учитывая, что двигатели не работают при полной нагрузке, компенсированный коэффициент мощности должен оставаться выше 0,95.
- Компенсация высокого напряжения
Исходя из принципа локальной компенсации реактивной мощности, реактивная мощность трансформаторов и линий не может быть эффективно компенсирована в точке потребления. Поэтому необходимо внедрить дополнительную компенсацию на высоковольтных линиях. Согласно статистическим данным, предлагается компенсировать 150 кВАр вблизи исходной подстанции № 2 и 240 кВАр на исходной подстанции № 1.
- Компенсация за химический завод и восточное помещение завода
Основная функция компенсации реактивной мощности на химических заводах заключается в снижении их потребления электроэнергии и снижении нагрузки на энергосистему. Поскольку эти заводы изначально оснащены устройствами компенсации реактивной мощности, компания может потребовать от них активировать эти установки. Компенсация в восточном машинном зале в первую очередь решает проблемы пониженного напряжения. Компенсируя примерно 240 кВАр, можно снизить потери напряжения на 4%, обеспечив соответствие напряжения и одновременно минимизировав потери электроэнергии.
Анализ выгод
- Анализ экономической выгоды
При внедрении вышеуказанной схемы компенсации можно достичь следующих результатов (статистически измеримые аспекты):
- Электросеть химического завода. Коэффициент мощности может быть улучшен с текущего значения 0,78 до значения выше 0,95, что позволит снизить требуемую электрическую мощность на 250 кВА и достичь годовой экономии энергии в размере 10 000 кВт·ч.
- Основная цепь. Коэффициент мощности может быть улучшен с текущего значения 0,85 до значения выше 0,9, что позволит снизить требуемую электрическую мощность на 300 кВА и обеспечить ежегодную экономию энергии в размере 20 000 кВт·ч.
- Один контур. Коэффициент мощности может быть улучшен с текущего значения 0,75 до значения выше 0,95, что позволит снизить требуемую электрическую мощность на 450 кВА и обеспечить ежегодную экономию энергии в размере 63 000 кВт·ч.
- Вторичный контур. Коэффициент мощности может быть улучшен с текущего значения 0,707 до значения выше 0,95, что позволит снизить требуемую электрическую мощность на 300 кВА и обеспечить ежегодную экономию энергии в размере 45 300 кВт·ч.
Цепи складских и транспортных площадок. Коэффициент мощности может быть улучшен с текущего значения 0,7 до 0,85, что позволит снизить требуемую электрическую мощность на 150 кВА. Это дает ежегодную экономию энергии в размере 16 000 кВт·ч и снижает потери напряжения на 4 %, тем самым обеспечивая соответствие напряжения.
На основании вышеприведенного анализа, предполагаемая экономия электроэнергии составляет 154 000 кВт·ч, что соответствует сокращению годовых затрат на электроэнергию примерно на 8000 фунтов стерлингов. Таким образом, инвестиции могут быть в значительной степени окуплены в течение одного года. При предполагаемом сроке эксплуатации в десять лет, установка, по прогнозам, принесет совокупную экономию затрат на электроэнергию, превышающую 600 000 фунтов стерлингов в течение всего срока службы.
- Анализ прочих экономических выгод
Помимо снижения потерь электроэнергии, внедрение вышеуказанной схемы компенсации дает следующие преимущества:
- За счет компенсации, позволяющей снизить электрическую мощность каждого технологического участка примерно на 17 %, можно продлить срок службы оборудования, в частности, поскольку высоковольтные измерительные приборы на каждом участке больше не будут работать в режиме перегрузки. Одновременно это значительно снижает нагрузку на систему электроснабжения и потребление электроэнергии во всей системе, сокращая потери электроэнергии как в высоковольтных, так и в низковольтных линиях, а также в трансформаторах на всех технологических участках.
- Качество напряжения было улучшено, причем значительные улучшения были достигнуты, в частности, в таких областях, как бывшие девятый и двенадцатый рабочие участки, а также склад и транспортная площадка. Потери напряжения в восточном машинном зале будут сокращены на 4 %.
После улучшения качества напряжения можно снизить рабочую частоту высоковольтного оборудования на подстанциях, что продлит срок его службы и снизит затраты на техническое обслуживание.
