专题报告： 全厂厂用电率的研究
目 录
1 引言 .................................................................................................................................................................... 3 2 系统设计整体思路........................................................................................................................................... 3 3 降低厂用电率的措施 ....................................................................................................................................... 3 4 厂用电负荷计算方法 ....................................................................................................................................... 6 5 厂用电率的计算............................................................................................................................................... 6 6 结论 .................................................................................................................................................................. 7
1 引言
电气主接线的确定与电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式有较大影响。本专题报告通过对各主接线方案的可靠性分析及技术经济比较，最终推荐出适用于本工程的可靠、先进、经济的电气主接线及配电装置布置方案。 2 系统设计整体思路
按照规程规范及国内其他引进设备电厂运行经验，合理选择辅机备用系数和电动机容量，降低厂用电率，避免大马拉小车的浪费现象；考虑到电厂的运行裕度及煤种的适应性，主要辅机的选型裕度不宜低于大火规推荐的裕量。
降低厂用电水平的措施主要通过对系统管道尺寸选择、布置优化、缩短管道距离等来降低系统的阻力，从而有效降低设备的轴功率。
对部分分散或重复备用的设备进行整合，降低设备种类和运行台数；取消一些不必要的设备备用功能。
各类水泵和风机所配电动机均选用节能型，以降低厂用电，节约能源； 采用汽动给水泵，大量节省厂用电；
对厂用电动机的供电，选用合适的电缆材质和截面，降低电缆线路的能耗；确定合理的设备裕度，避免设备长时间低效率运行。
对运行调节范围大，运行持续时间长的设备避免采用节流调节，改用变频调节，降低不必要的系统损耗。 3 降低厂用电率的措施 3.1 系统优化
厂用电率优化主要依托于工艺系统的优化，例如取消电动给水泵，降低烟风系统阻力，采用先进的变频技术等，这些措施减少了厂用电总用电量，为降低厂用电率打下了基础。本章节结合本工程主要部分进行的创新优化，寻找确实有效的降低厂用电率措施。 3.1.1 烟风系统
本工程现阶段推荐一次风机采用双级动叶可调轴流式风机；送风机采用单级动叶可调轴流式风机；引风机采用静叶可调轴流式风机。三大风机设计选型基准点为BRL工况。
根据风机电动机功率的计算公式，按照本工程风量和风压的余量选择的关系，本工程送风机换算系数取为0.85；引风机换算系数取为0.85；一次风机换算系数取为0.85。
3.1.2 制粉系统
针对本工程煤种特性，推荐采用中速磨煤机，中速磨煤机按国产设备考虑。具体的优化措施详见《制粉系统设计优化专题研究报告》。
根据以往工程的磨煤机电动机的负荷率，本工程换算系数取值为0.75。 3.1.3 水系统
给水系统：本工程取消电动给水泵，机组通过电厂一期提供的辅汽启动，厂用电计算容量大幅下降。
凝结水系统：凝结水泵变频装置现在已经广泛应用于大型机组工程。其工作原理如下：
水泵电动机功率的公式为：
流量Q、扬程(压头)H、功率P与转速n存在如下关系： Q2／Q1 =n2／n1；
H2／Hl=( n2／n1)2 =(Q2／Q1)2 ； P2
／Pl=( n2／n1)3= (Q2／Q1)3。
水泵的流量与其转速成正比，扬程与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。在其它运行条件不变的情况下，通过下调电机的运行速度，其节能效果是与转速降落成立方的关系，节能效果非常明显。
采用变频调速控制技术，设备和管道系统无须作大的变化，仅需设置高压变频控制装置。即可达到：
1) 降低启动和运行电流，减少电机启动时的电流冲击； 2) 提高系统运行可靠性，延长设备寿命； 3) 降低凝结水泵振动及噪音； 4) 提高电动机的功率因数；
5) 降低厂用电和煤耗，提高经济效益。
凝结水泵采用变频后，机组调峰负荷越低，电机的节能效果越明显。根据以往工程的凝结水泵的负荷率，本工程采用变频器后其换算系数取值为0.87。
循环水系统：本工程主机及小汽轮机冷却方式推荐采用表凝式间接空冷系统，每台机组配置3台33.3%容量的循环水泵，夏季3台循环水泵全部投入运行，春、秋及冬季投运的台数可灵活确定，有三种流量运行方式，分别是100%、75%、40%流量，结合本工程厂址气象条件分析，热季5～10月份可采用100%流量运行方式，春秋季3、4、11月可采用75%流量运行方式，其季节系数约为0.7875。 根据以往工程的循环水泵的负荷率，本工程换算系数取值为0.75。 3.1.4 运煤系统
《火力发电厂设计技术规程》(DL5000—2000) 第7.3.1条：进人锅炉房的运煤带式
输送机应采用双路系统，并具备双路同时运行的条件。每路带式输送机的出力不应小于全厂锅炉最大连续蒸发量时总耗煤量的150％。
《火力发电厂运煤设计技术规程 第1部分 运煤系统》（DL/T 5187.1—2004）第10.2.9条：公式10.2.9-4中，考虑重载起动和功率贮备的系数。对于倾角S不小于5°的上运带式输送机可取1.15-1.3；对于水平或倾角S小于5°的上运带式输送机，传动滚筒运行功率PA大于37.00kW (配液力偶合器)的可取1.15-1.20；传动滚筒运行功率PA不大于37.00kW (配弹性柱销联轴器 )的可取 1.15-1.40。带速较高、倾角较小、功率较大的可取较大值。
由此可见，每路带式输送机电动机的裕度系数为1.81-2.2，且满足全厂锅炉最大连续蒸发量要求，其每路带式输送机电动机平均负荷率为0.45-0.55，平均负荷率可取为0.6，每路带式输送机电动机功率计列一条即可。
运煤系统合理的系统配置和设备选型极为重要，同时优化运煤系统布置，合理配置各级设备，同时设置卸煤槽存煤可以直通上原煤斗的流程，体现了以最短的流程、最少的转运、紧凑的布置实现物料输送的鲜明特点，从而减少系统的输送距离、减少配置设备，降低运行电耗，具体的优化措施详见《输煤和储煤系统优化专题报告》。 3.1.5 暖通系统
在满足各工艺房间环境要求的情况下，空调、通风、除尘设备采用高效节能的耗电设备、以及采取能满足工艺要求的非用电设备可以有效地降低暖通专业的厂用电率，集中空调系统采用溴化锂吸收式水源热泵机组，冬季制热，夏季制冷；输煤系统除尘器采用耗电量低的静电除尘器。 3.1.6 静电除尘器
静电除尘器的工作电量的计算中，依据电力工程电气设计手册相关规定，对于整流变压器，换算系数取值范围为0.4~0.75.因为静电除尘器的效率会随着灰分的吸附而逐年降低，电耗逐年增加，所以参考相关资料并结合设计手册，换算系数可取0.6。 3.1.7 电气系统
变压器：主变压器、高压厂用变压器、高压起动/备用变压器和低压厂用变压器均采用低损耗型节能型变压器，降低变压器的空载损耗(铁损和杂散损耗)和负荷损耗(铜损)，提高变压器效率。
封闭母线：设计上优化母线布置，降低母线的损耗，增大母线截面，改善母线连接部位状况，减小母线的阻抗，降低母线工作温度。采用自然风冷方式，节省厂用电。
电动机选型：选用高效电动机。一般电动机常年运行，其效率高低直接决定其耗电量的多少，例如：一台45kW电机效率提高1%，年节电近4000kWh。Y系列电机比JO系列电机效率平均高1.5%左右，而高效电机比Y系列电机效率还要提高3%左右，本工程将优先选用YX、YE、YD、YZ等系列的高效电机，节电效果明显。
照明系统：采用绿色照明设计理念。采用高效率、长寿命的电光源，优先选用高压
钠灯、金属卤化物灯和36W细管荧光灯，在相同的照度下细管荧光灯比粗管荧光灯节电35.9%，紧凑型节能灯比白炽灯节电75%；采用高效节能照明灯具；采用节能的灯用电器附件，减少能耗约20%~30%；合理的配线、减少配电线路的损耗，合理的照明控制方式。
4 厂用电负荷计算方法
根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》DL/T5153-2002 (以下简称厂用电规定)附录A 中的规定，对于凝汽式发电厂，厂用电率按计算公式4-1：
e=
Sccosϕav
⨯100%
Pe
4-1
式中：
e－厂用电率(%)；
Sc－厂用电的计算负荷(kVA)；
cosϕav－电动机在运行功率时的平均功率因数，取0.8； Pe－发电机的额定功率，本工程为660MW。 根据厂用电规定，采用换算系数法算式为： Sc =∑(KP)
式中：Sc — 计算负荷(kVA)； P — 电动机计算功率(kW)； K —
换算系数，可取表4-1数值； 表4-1 换算系数表
5 厂用电率的计算 5.1 厂用电负荷计算原则
根据厂用电规定，结合工程设计优化的具体措施，考虑负荷的负载率和季节系数修正，根据厂用电规定附录A 中的规定计算厂用电率。 5.2 厂用电负荷计算
根据本文第3章节的分析，将表4-1中的换算系数修正为第3章节设定负荷换算系数，本工程的厂用电计算负荷见表5-1厂用电负荷计算表。
由上表的厂用电计算负荷，以及公式4-1得：
全厂厂用电率：4.51%（发电机的额定功率取660MW时） 脱硫（含脱硝）占用厂用电率：0.731%。 6 结论
本工程在保证机组安全稳定运行的前提下，采用成熟先进的节能优化措施，降低厂用电率的设计值将为该项目全寿命期的经济性、先进性打下尤为关键的基础，为发电企
业提高重要的市场竞争力。本工程厂用电率铭牌工况时(含脱硫脱硝)为4.51%，脱硫（含脱硝）占用厂用电率0.731%。
专题报告： 全厂厂用电率的研究
目 录
1 引言 .................................................................................................................................................................... 3 2 系统设计整体思路........................................................................................................................................... 3 3 降低厂用电率的措施 ....................................................................................................................................... 3 4 厂用电负荷计算方法 ....................................................................................................................................... 6 5 厂用电率的计算............................................................................................................................................... 6 6 结论 .................................................................................................................................................................. 7
1 引言
电气主接线的确定与电力系统整体及发电厂本身运行的可靠性、灵活性、经济性密切相关，并且对电气设备选择、配电装置布置、继电保护和控制方式有较大影响。本专题报告通过对各主接线方案的可靠性分析及技术经济比较，最终推荐出适用于本工程的可靠、先进、经济的电气主接线及配电装置布置方案。 2 系统设计整体思路
按照规程规范及国内其他引进设备电厂运行经验，合理选择辅机备用系数和电动机容量，降低厂用电率，避免大马拉小车的浪费现象；考虑到电厂的运行裕度及煤种的适应性，主要辅机的选型裕度不宜低于大火规推荐的裕量。
降低厂用电水平的措施主要通过对系统管道尺寸选择、布置优化、缩短管道距离等来降低系统的阻力，从而有效降低设备的轴功率。
对部分分散或重复备用的设备进行整合，降低设备种类和运行台数；取消一些不必要的设备备用功能。
各类水泵和风机所配电动机均选用节能型，以降低厂用电，节约能源； 采用汽动给水泵，大量节省厂用电；
对厂用电动机的供电，选用合适的电缆材质和截面，降低电缆线路的能耗；确定合理的设备裕度，避免设备长时间低效率运行。
对运行调节范围大，运行持续时间长的设备避免采用节流调节，改用变频调节，降低不必要的系统损耗。 3 降低厂用电率的措施 3.1 系统优化
厂用电率优化主要依托于工艺系统的优化，例如取消电动给水泵，降低烟风系统阻力，采用先进的变频技术等，这些措施减少了厂用电总用电量，为降低厂用电率打下了基础。本章节结合本工程主要部分进行的创新优化，寻找确实有效的降低厂用电率措施。 3.1.1 烟风系统
本工程现阶段推荐一次风机采用双级动叶可调轴流式风机；送风机采用单级动叶可调轴流式风机；引风机采用静叶可调轴流式风机。三大风机设计选型基准点为BRL工况。
根据风机电动机功率的计算公式，按照本工程风量和风压的余量选择的关系，本工程送风机换算系数取为0.85；引风机换算系数取为0.85；一次风机换算系数取为0.85。
3.1.2 制粉系统
针对本工程煤种特性，推荐采用中速磨煤机，中速磨煤机按国产设备考虑。具体的优化措施详见《制粉系统设计优化专题研究报告》。
根据以往工程的磨煤机电动机的负荷率，本工程换算系数取值为0.75。 3.1.3 水系统
给水系统：本工程取消电动给水泵，机组通过电厂一期提供的辅汽启动，厂用电计算容量大幅下降。
凝结水系统：凝结水泵变频装置现在已经广泛应用于大型机组工程。其工作原理如下：
水泵电动机功率的公式为：
流量Q、扬程(压头)H、功率P与转速n存在如下关系： Q2／Q1 =n2／n1；
H2／Hl=( n2／n1)2 =(Q2／Q1)2 ； P2
／Pl=( n2／n1)3= (Q2／Q1)3。
水泵的流量与其转速成正比，扬程与其转速的平方成正比，轴功率与其转速的立方成正比。在其它运行条件不变的情况下，通过下调电机的运行速度，其节能效果是与转速降落成立方的关系，节能效果非常明显。
采用变频调速控制技术，设备和管道系统无须作大的变化，仅需设置高压变频控制装置。即可达到：
1) 降低启动和运行电流，减少电机启动时的电流冲击； 2) 提高系统运行可靠性，延长设备寿命； 3) 降低凝结水泵振动及噪音； 4) 提高电动机的功率因数；
5) 降低厂用电和煤耗，提高经济效益。
凝结水泵采用变频后，机组调峰负荷越低，电机的节能效果越明显。根据以往工程的凝结水泵的负荷率，本工程采用变频器后其换算系数取值为0.87。
循环水系统：本工程主机及小汽轮机冷却方式推荐采用表凝式间接空冷系统，每台机组配置3台33.3%容量的循环水泵，夏季3台循环水泵全部投入运行，春、秋及冬季投运的台数可灵活确定，有三种流量运行方式，分别是100%、75%、40%流量，结合本工程厂址气象条件分析，热季5～10月份可采用100%流量运行方式，春秋季3、4、11月可采用75%流量运行方式，其季节系数约为0.7875。 根据以往工程的循环水泵的负荷率，本工程换算系数取值为0.75。 3.1.4 运煤系统
《火力发电厂设计技术规程》(DL5000—2000) 第7.3.1条：进人锅炉房的运煤带式
输送机应采用双路系统，并具备双路同时运行的条件。每路带式输送机的出力不应小于全厂锅炉最大连续蒸发量时总耗煤量的150％。
《火力发电厂运煤设计技术规程 第1部分 运煤系统》（DL/T 5187.1—2004）第10.2.9条：公式10.2.9-4中，考虑重载起动和功率贮备的系数。对于倾角S不小于5°的上运带式输送机可取1.15-1.3；对于水平或倾角S小于5°的上运带式输送机，传动滚筒运行功率PA大于37.00kW (配液力偶合器)的可取1.15-1.20；传动滚筒运行功率PA不大于37.00kW (配弹性柱销联轴器 )的可取 1.15-1.40。带速较高、倾角较小、功率较大的可取较大值。
由此可见，每路带式输送机电动机的裕度系数为1.81-2.2，且满足全厂锅炉最大连续蒸发量要求，其每路带式输送机电动机平均负荷率为0.45-0.55，平均负荷率可取为0.6，每路带式输送机电动机功率计列一条即可。
运煤系统合理的系统配置和设备选型极为重要，同时优化运煤系统布置，合理配置各级设备，同时设置卸煤槽存煤可以直通上原煤斗的流程，体现了以最短的流程、最少的转运、紧凑的布置实现物料输送的鲜明特点，从而减少系统的输送距离、减少配置设备，降低运行电耗，具体的优化措施详见《输煤和储煤系统优化专题报告》。 3.1.5 暖通系统
在满足各工艺房间环境要求的情况下，空调、通风、除尘设备采用高效节能的耗电设备、以及采取能满足工艺要求的非用电设备可以有效地降低暖通专业的厂用电率，集中空调系统采用溴化锂吸收式水源热泵机组，冬季制热，夏季制冷；输煤系统除尘器采用耗电量低的静电除尘器。 3.1.6 静电除尘器
静电除尘器的工作电量的计算中，依据电力工程电气设计手册相关规定，对于整流变压器，换算系数取值范围为0.4~0.75.因为静电除尘器的效率会随着灰分的吸附而逐年降低，电耗逐年增加，所以参考相关资料并结合设计手册，换算系数可取0.6。 3.1.7 电气系统
变压器：主变压器、高压厂用变压器、高压起动/备用变压器和低压厂用变压器均采用低损耗型节能型变压器，降低变压器的空载损耗(铁损和杂散损耗)和负荷损耗(铜损)，提高变压器效率。
封闭母线：设计上优化母线布置，降低母线的损耗，增大母线截面，改善母线连接部位状况，减小母线的阻抗，降低母线工作温度。采用自然风冷方式，节省厂用电。
电动机选型：选用高效电动机。一般电动机常年运行，其效率高低直接决定其耗电量的多少，例如：一台45kW电机效率提高1%，年节电近4000kWh。Y系列电机比JO系列电机效率平均高1.5%左右，而高效电机比Y系列电机效率还要提高3%左右，本工程将优先选用YX、YE、YD、YZ等系列的高效电机，节电效果明显。
照明系统：采用绿色照明设计理念。采用高效率、长寿命的电光源，优先选用高压
钠灯、金属卤化物灯和36W细管荧光灯，在相同的照度下细管荧光灯比粗管荧光灯节电35.9%，紧凑型节能灯比白炽灯节电75%；采用高效节能照明灯具；采用节能的灯用电器附件，减少能耗约20%~30%；合理的配线、减少配电线路的损耗，合理的照明控制方式。
4 厂用电负荷计算方法
根据《火力发电厂厂用电设计技术规定》DL/T5153-2002 (以下简称厂用电规定)附录A 中的规定，对于凝汽式发电厂，厂用电率按计算公式4-1：
e=
Sccosϕav
⨯100%
Pe
4-1
式中：
e－厂用电率(%)；
Sc－厂用电的计算负荷(kVA)；
cosϕav－电动机在运行功率时的平均功率因数，取0.8； Pe－发电机的额定功率，本工程为660MW。 根据厂用电规定，采用换算系数法算式为： Sc =∑(KP)
式中：Sc — 计算负荷(kVA)； P — 电动机计算功率(kW)； K —
换算系数，可取表4-1数值； 表4-1 换算系数表
5 厂用电率的计算 5.1 厂用电负荷计算原则
根据厂用电规定，结合工程设计优化的具体措施，考虑负荷的负载率和季节系数修正，根据厂用电规定附录A 中的规定计算厂用电率。 5.2 厂用电负荷计算
根据本文第3章节的分析，将表4-1中的换算系数修正为第3章节设定负荷换算系数，本工程的厂用电计算负荷见表5-1厂用电负荷计算表。
由上表的厂用电计算负荷，以及公式4-1得：
全厂厂用电率：4.51%（发电机的额定功率取660MW时） 脱硫（含脱硝）占用厂用电率：0.731%。 6 结论
本工程在保证机组安全稳定运行的前提下，采用成熟先进的节能优化措施，降低厂用电率的设计值将为该项目全寿命期的经济性、先进性打下尤为关键的基础，为发电企
业提高重要的市场竞争力。本工程厂用电率铭牌工况时(含脱硫脱硝)为4.51%，脱硫（含脱硝）占用厂用电率0.731%。