赵小岗

（西安纺织集团有责任公司，陕西西安，710025）

棉纺厂的能源成本大约占生产成本的15%，能源管理对于纺织厂来说极为重要。如何做好能源管理，特别是在当前纺织企业步履艰难之际显得尤为重要。为了全面提升能耗利用水平，向管理要效益，向技术要效益，实现降本增效，就需要通过工作创新、技术创新、进一步促进用能水平不断提升、降低能耗。国家为了鼓励企业科学用电、均衡用电，对各时段用电价格做了具体规定。本研究就能源监测系统在前纺车间错峰用电方面的应用做浅显的分析。

1 前纺车间错峰节约电费的可行性

前纺车间机型众多，工艺路线、工艺组合多变。从生产调度的角度来说，前纺车间的生产以保证后续工序生产不脱节为原则，要保证前纺生产产能相对于下道细纱工序有富裕，设备有休息停运时间。这就为合理调整设备运行时间，更加高效地利用峰谷价差提供了可能。

2 错峰节约电费的基本原理和方法

错高峰节约电费的基本原理是尽量错峰或减小峰值时段用电，增加谷值时段用电，从而达到降低用电费用的目的。

但是，在工厂生产中，到了峰值时段，不能简单地关停设备，到了谷值时段，也不能简单直接开动设备。现代化的工厂都是连续运转的生产线，开关设备都有一定的流程，必须按照流程要求的先后和时间间隔分别开关设备，所以车间设备的开关都需要一定长度的时间。同时，运行车间设备还要考虑车间人员和班制情况，例如，三班制和四班制的设备运行时间就不相同。鉴于以上原因，不同的工厂车间都有各自的设备开关程序，因而就有不同的用电负荷曲线，并且每个车间的用电负荷曲线大体是不变的。要做到错高峰用电，就必须研究用电负荷曲线，制定合理的错高峰用电方法。常用的错高峰降低电费方法有以下两种。

一种方法是彻底改变现有用电负荷曲线，重新建立新的更加合理的用电负荷曲线。如果现有的用电负荷曲线明显存在错谷用峰情况，用电过于不合理，造成电费过高，并且车间现有人员、设备等情况允许，可以根据分时电价的时间段，重新编排班制和设备运行时间。这种新的班制和运行时间就会产生新的用电负荷曲线。如果编制合理，将能大大降低用电费用。这种方法，涉及到车间运转编制的调整，牵扯到人员配置、运转管理、设备运行等，对整个车间影响较大，实施难度也较大。

另一种方法是适当平移用电负荷曲线，不改变现有用电负荷曲线。如果现有用电负荷曲线基本上做到错峰用电，用电较为合理，但是还有部分潜力可以挖掘，这时我们可以通过适当调整运行时间，平移用电负荷曲线，进一步挖掘降费潜力，使之更加合理。这种方法只调整基本运行时间，不涉及车间运转编制的调整，对车间影响较小，简单易行。

3 用电负荷曲线的获取

一般情况下，生产调度按照峰平谷电价时段，根据供应情况，安排前纺各工序设备的开台。由于缺乏能耗监测手段，只能从理论上大概估算，大体上是可以做到削峰填谷。要把节能降费做得更加精准和高效，必须采取一定的技术监测措施，获取用电负荷曲线，分析负荷曲线，才能制定有效措施，做到精准和高效。

我公司新厂建设时，为了加强能源管理，建立了能源监测中心，配置了DF8003 型能源监测系统。该系统采用scada 技术，可以对各种能源通路上智能仪表实时采集数据，通过计算机通讯存储、处理、显示，从而获得用电负荷曲线，为精确地削峰填谷，节约电费提供依据。

3.1 前纺车间基本情况

前纺车间工序长，所涉及的设备种类多，数量也比较多。我们将工序简化为4 道，即梳棉工序包括清梳联、清棉、梳棉及相应的除尘；精梳工序和其对应的除尘；并粗工序包含条并联、并条、粗纱及对应除尘。

为了使能源监测在棉纺厂生产监控中发挥更大的作用，从能源配送电系统的设计阶段就采用了能源利用监测系统，在树形的逐级配送电布置中对不同工序加以区分，智能电表逐级、逐台配置，数据通过网络上传，存储［1］。

3.2 前纺车间用电数据提取

根据前纺电表布置情况，我们制定了电能数据提取措施，确定了数据统计分析方法，希望在数据中找到规律，找到节约能耗费用的突破点。

能源监测系统中存储有大量的能源历史数据。利用DF8003 型能源监测系统提供的报表制作程序paratab.xls 进行相应数据的提取［2］。以整点时间的电表码来进行数据提取。

按照同一原则，对各个工序电表数据进行逐月提取后，通过算数平均值确定了前纺车间各时段月度日均用电量数据报表，见表1。

西安市供电局执行的峰、平、谷时段为：峰值段 8：00～12：00，19：00～23：00；平值段为 7：00～8：00，12：00～19：00；谷值段为其余时间。

以S峰，S平，S谷表示各段时间电度值，则上表中：

通过报表进一步分析，各时段日均用电量合计40 834 kW·h，峰值用电量 11 998 kW·h，峰值用电量占比29.4%。是否还有改进空间，就需要进一步制作前纺车间的用电负荷曲线。

3.3 获取用电负荷曲线

利用获取的前纺各工序用电瞬时功率数据，可以在电脑上制作生成各工序和车间总的24 h用电负荷曲线，见图1。

表1 前纺车间各时段月度日均用电量数据

图1 各工序用电负荷曲线

可以看出，在前纺各工序中，梳棉工序明显是用能占比最多的工序，也是节能最有潜力的工序。从车间总的用电负荷曲线图可见，前纺车间生产负荷的变化情况，总的来说峰平谷用电比较合理。但是，也可以明显地看出，最低负荷出现在7：00 点到8：00 点之间。而这个时间段是平价时间段，可以更充分地利用。

4 平移用电负荷曲线

从车间总的用电负荷曲线分析可以看出，适当将用电负荷曲线平移推迟，还可以降低用电费用。对于平移多少，我们分别按平移1 h 和2 h 进行分析。

4.1 用电负荷曲线平移推迟1 h

将用电负荷曲线平移推迟1 h，则用电负荷曲线前后发生如下变化，见图2。

图2 用电负荷曲线平移推迟1 h

在用电负荷曲线图中，t为时间，单位 h；P为功率，单位kW。假设负荷曲线函数为P=P（t），则全天用电量为曲线下方的面积，公式如下：

一天的平值用电S平、峰值用电S峰、谷值用电S谷分别如下：

如果用电负荷曲线平移推迟1 h，则其负荷曲线函数为P=P（t+1），全天用电量为：

因此，一天的平值用电S移平、峰值用电S移峰、谷值用电S移谷分别如下：

我们企业的电价为：峰值0.854 7 元/kW·h，平值 0.540 1 元/kW·h，谷值 0.225 5 元/kW·h。以此电价计算负荷曲线平移前后的一天电费如下。

用电负荷曲线平移前电费F（元）：

用电负荷曲线平移后电费F移（元）：

通过计算，用电负荷曲线移动后，电费降低了4%左右，其中峰值占比下降19%左右，节能降费效果显著。凸显了能源监测系统在节能中的精确性、可预见性和直观性。见表2。以年工作354 天计算节约电费29.735 4 万元。

表2 用电负荷曲线平移前后一天用电费用对比

4.2 用电负荷曲线平移推迟2 h

我们将用电负荷曲线平移推迟2 h，分析发现峰值确实下降较多，但同时谷值也出现了较大幅度的下降，通过计算发现平移2 h 较平移1 h 节约用电费用效果要差一点。

我们再根据机台的功率和生产情况构建了理想化的峰值分布用电负荷曲线，见图3。可以发现平移1 h 时用电负荷曲线落在现状和理想负荷曲线中间区域，应该是比较合适的调整路线。

图3 平移与理想用电负荷曲线对比

5 结束语

从DF8003 型能源监测系统获取的大量数据，对于分析能源消耗和节能诊断都有着较大的价值。在能源调度和生产调度中，要充分利用这些大数据，为企业减少用电费用、降低成本、节约资金发挥作用。通过分析用电负荷曲线平移推迟1 h 后发现，用电峰值占比可下降19%，电费降低4%，年节约电费29.735 3 万元。据此我们对前纺车间的早班上班时间由8：00 调整为9：00，按照新调整的时间运行，整个车间生产秩序正常，同时也节约了电费支出，取得了较好的经济效益。