神华乌海能源有限责任公司五虎山煤矿变电所SVG改造项目

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一、案例名称

神华乌海能源有限责任公司五虎山煤矿变电所SVG改造项目

二、案例业主

神华乌海能源有限责任公司是一个集焦煤生产、洗选、焦化、煤化工及矸石发电为一体的多元化新型能源企业，也是目前内蒙古最大的焦煤生产基地。

目前共有矿井11座，包括生产矿井9座，总设计生产能力1380万吨/年;在建矿井2座，设计能力450~600万吨/年。生产的主要煤种有焦煤、1/3焦煤、肥煤、无烟煤和贫煤。现有洗煤厂13座，总设计生产能力1615万吨/年，主要生产炼焦精煤、无烟精煤、洗混煤和矸石等4类产品。现有焦化厂5座，总生产能力295万吨/年。煤焦油加工厂1座，加工能力15万吨/年。

三、案例内容

1.技术原理及适用领域

SVG(Static Var Generator)，是专指由自换相的电力半导体桥式变流器来进行动态无功补偿的装置。

图1 SVG与系统的连接示意图

设电网电压和SVG输出的交流电压分别用相量 Ù、和表示，则连接电抗X上的电压Ù,即为 Ù和 的相量差，而连接电抗的电流是可以由其电压来控制的。这个电流就是SVG从电网吸收的电流。如果未计及连接电抗器和变流器的损耗，SVG的工作原理可以用图2所示的单相等效电路图来说明。在这种情况下，只需使与U同相，仅改变幅值大小即可以控制SVG从电网吸收的电流是超前还是滞后90°，并且能控制该电流的大小。

图2 SVG等效电路及工作原理(未计及损耗)

SVG详细的工作模式及其补偿特性如表1所示。

表1 SVG的运行模式及其补偿特性说明

采用直接电流控制的有源滤波型中压SVG的工作原理如图3所示。从图中可以得出式(1)，即电源电流S是负载电流和补偿电流IC之相量和。假设负载电流L中含有基波正序电流(包括基波正序无功电流Lfg+和基波正序有功电流L+)、基波负序电流IUf-和谐波电流1Lh，如式(2)所示。

IS= IL+ IC （1）

IL=Ilf¡+ +ILf- +ILh （2）

为使电源电流/S中不含有基波正序无功和基波负序电流，则需要控制SVG输出电流IC满足式(3)。这样电源电流中就只含有基波正序有功和谐波电流，如式(4)所示。

图3 采用直接电流控制的静止无功发生器的工作原理

IC=-(Ilf+ +Ilf （3）

IS=ÃLfg+ +ILh （4）

所以，要想达到补偿目的，关键是控制SVG输出电流 JC满足式(3)

从SVG工作原理的描述可以看出，如果要使SVG在补偿无功的基础上还对负载谐波进行抑制，只需要使SVG输出相应的谐波电流即可。因此，从这个意义上说，SVG能够同时实现补偿无功电流和谐波电流的双重目标。

2.节能改造具体内容

本工程在客户35kV变电站两段6kV母线各加装一套以IGBT为核心部分的SVG型动态无功补偿装置。其中I段额定补偿容量为±1.5Myar;I段额定补偿容量为+2.5Mvar。

3.项目实施情况

项目于2011年6月开始实施，2011年8月完成土建施工及设备安装并投入运行，目前运行稳定。

四、项目年节能量及节能效益

1.节能量

(1)原系统(设备)主要参数及用能情况。

五虎山煤矿由上级变电站提供的两段35kV母线供电，经两台主变(主变容量均为8000kVA)降为6kV为全矿负荷供电。两台主变及两段6kV母线均分列运行(分列运行为正常工作状态，偶尔会有一台主变带所有负荷的情况)每段母线所带负荷约为3000kW左右

(2)系统(设备)改造后用能情况

系统改造后产生如下效果:企业通过提高功率因数，一方面降低了电费，另一方面减轻了电网的负担，降低了线损，节约电能。消除谐波减少附加损耗。提高电能质量，保障生产，产能提高企业增加的效益。可以有效减小冲击性负荷对变压器等电力设备的冲击，减少了断路器和变压器分接头的操作次数，从而延长了电力设备的使用寿命，减少设备的维护、维修次数,节约维护维修开支。提高了电网供电能力。

(3)节能量计算方法

根据《国家重点节能技术推广目录》(第二批)确定的节能标准:动态谐波抑制及无功补偿综合节能技术中，系统每补偿1kvar，节能394kW·h/a，该项目按功率因数从0.75补偿到0.95计算，2套SVG设备预计年平均节电量1576000kW·h/年，节省电费78.8万元/年。另外根据实际表计，无功电流显著下降，直接节省电量620000 kW·h/年，节约电费31万元/年。

(4)项目年节能量:

该项目年节电157.6+62=219.6万kW·h，折算为746吨标煤。

2.节能效益

该项目年节约电费109.8万元。

五、商业模式

该项目采用节能效益分享型的合同能源管理模式，合同期为60个月。项目业主与实施方按照规定的程序和方式共同对项目节能量进行测量和确认，并按照格式填制和签发节能量确认文件。双方合作期内，业主分享28.2%的项目节能效益，实施方分享71.8%的项目节能效益。

具体的分期分享按下列方式执行:

该项目的合同总额为359万元。在双方的合作期(5年)之内，业主按合同总额的五分之一支付给实施方，直至收回359万元的合同总额;在双方的节能效益分享期满之后，若实施方没有收回全部投资则实施方可继续分享节能收益直至收回全部合同总额;如果在节能效益分享期未满时，实施方已收回全部投资，该项目的设备及其附属的其他权益全部归业主所有，之后的效益也全部由业主享受但实施方继续承担项目的相关技术服务至双方的合同期满为止。业主应当在收到实施方付款请求之后的5日内，将相应的款项支付给实施方。

六、融资渠道

项目投资256万元，全部为节能服务公司自有资金。