神華烏海能源有限責任公司五虎山煤礦變電所SVG改造項目

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一、案例名稱

神華烏海能源有限責任公司五虎山煤礦變電所SVG改造項目

二、案例業主

神華烏海能源有限責任公司是一個集焦煤生產、洗選、焦化、煤化工及矸石發電為一體的多元化新型能源企業，也是目前內蒙古最大的焦煤生產基地。

目前共有礦井11座，包括生產礦井9座，總設計生產能力1380萬噸/年;在建礦井2座，設計能力450~600萬噸/年。生產的主要煤種有焦煤、1/3焦煤、肥煤、無煙煤和貧煤。現有洗煤廠13座，總設計生產能力1615萬噸/年，主要生產煉焦精煤、無煙精煤、洗混煤和矸石等4類產品。現有焦化廠5座，總生產能力295萬噸/年。煤焦油加工廠1座，加工能力15萬噸/年。

三、案例內容

1.技術原理及適用領域

SVG(Static Var Generator)，是專指由自換相的電力半導體橋式變流器來進行動態無功補償的裝置。

圖1 SVG與系統的連接示意圖

設電網電壓和SVG輸出的交流電壓分別用相量 ù、和表示，則連接電抗X上的電壓ù,即為 ù和 的相量差，而連接電抗的電流是可以由其電壓來控制的。這個電流就是SVG從電網吸收的電流。如果未計及連接電抗器和變流器的損耗，SVG的工作原理可以用圖2所示的單相等效電路圖來說明。在這種情況下，只需使與U同相，僅改變幅值大小即可以控制SVG從電網吸收的電流是超前還是滯后90°，并且能控制該電流的大小。

圖2 SVG等效電路及工作原理(未計及損耗)

SVG詳細的工作模式及其補償特性如表1所示。

表1 SVG的運行模式及其補償特性說明

采用直接電流控制的有源濾波型中壓SVG的工作原理如圖3所示。從圖中可以得出式(1)，即電源電流S是負載電流和補償電流IC之相量和。假設負載電流L中含有基波正序電流(包括基波正序無功電流Lfg+和基波正序有功電流L+)、基波負序電流IUf-和諧波電流1Lh，如式(2)所示。

IS= IL+ IC （1）

IL=Ilf?+ +ILf- +ILh （2）

為使電源電流/S中不含有基波正序無功和基波負序電流，則需要控制SVG輸出電流IC滿足式(3)。這樣電源電流中就只含有基波正序有功和諧波電流，如式(4)所示。

圖3 采用直接電流控制的靜止無功發生器的工作原理

IC=-(Ilf+ +Ilf （3）

IS=?Lfg+ +ILh （4）

所以，要想達到補償目的，關鍵是控制SVG輸出電流 JC滿足式(3)

從SVG工作原理的描述可以看出，如果要使SVG在補償無功的基礎上還對負載諧波進行抑制，只需要使SVG輸出相應的諧波電流即可。因此，從這個意義上說，SVG能夠同時實現補償無功電流和諧波電流的雙重目標。

2.節能改造具體內容

本工程在客戶35kV變電站兩段6kV母線各加裝一套以IGBT為核心部分的SVG型動態無功補償裝置。其中I段額定補償容量為±1.5Myar;I段額定補償容量為+2.5Mvar。

3.項目實施情況

項目于2011年6月開始實施，2011年8月完成土建施工及設備安裝并投入運行，目前運行穩定。

四、項目年節能量及節能效益

1.節能量

(1)原系統(設備)主要參數及用能情況。

五虎山煤礦由上級變電站提供的兩段35kV母線供電，經兩臺主變(主變容量均為8000kVA)降為6kV為全礦負荷供電。兩臺主變及兩段6kV母線均分列運行(分列運行為正常工作狀態，偶爾會有一臺主變帶所有負荷的情況)每段母線所帶負荷約為3000kW左右

(2)系統(設備)改造后用能情況

系統改造后產生如下效果:企業通過提高功率因數，一方面降低了電費，另一方面減輕了電網的負擔，降低了線損，節約電能。消除諧波減少附加損耗。提高電能質量，保障生產，產能提高企業增加的效益。可以有效減小沖擊性負荷對變壓器等電力設備的沖擊，減少了斷路器和變壓器分接頭的操作次數，從而延長了電力設備的使用壽命，減少設備的維護、維修次數,節約維護維修開支。提高了電網供電能力。

(3)節能量計算方法

根據《國家重點節能技術推廣目錄》(第二批)確定的節能標準:動態諧波抑制及無功補償綜合節能技術中，系統每補償1kvar，節能394kW·h/a，該項目按功率因數從0.75補償到0.95計算，2套SVG設備預計年平均節電量1576000kW·h/年，節省電費78.8萬元/年。另外根據實際表計，無功電流顯著下降，直接節省電量620000 kW·h/年，節約電費31萬元/年。

(4)項目年節能量:

該項目年節電157.6+62=219.6萬kW·h，折算為746噸標煤。

2.節能效益

該項目年節約電費109.8萬元。

五、商業模式

該項目采用節能效益分享型的合同能源管理模式，合同期為60個月。項目業主與實施方按照規定的程序和方式共同對項目節能量進行測量和確認，并按照格式填制和簽發節能量確認文件。雙方合作期內，業主分享28.2%的項目節能效益，實施方分享71.8%的項目節能效益。

具體的分期分享按下列方式執行:

該項目的合同總額為359萬元。在雙方的合作期(5年)之內，業主按合同總額的五分之一支付給實施方，直至收回359萬元的合同總額;在雙方的節能效益分享期滿之后，若實施方沒有收回全部投資則實施方可繼續分享節能收益直至收回全部合同總額;如果在節能效益分享期未滿時，實施方已收回全部投資，該項目的設備及其附屬的其他權益全部歸業主所有，之后的效益也全部由業主享受但實施方繼續承擔項目的相關技術服務至雙方的合同期滿為止。業主應當在收到實施方付款請求之后的5日內，將相應的款項支付給實施方。

六、融資渠道

項目投資256萬元，全部為節能服務公司自有資金。