仪电知识||新型电力系统推动石化企业电力改造五大模块解析

核心目标与设计原则概述

（一）核心目标

安全兜底：外部电网扰动（晃电、电压暂降）下，关键装置非计划停机率降至 0.1% 以下，供电可靠性达 99.99%。

低碳转型：终端电气化率从当前 8%-12% 提升至 2025 年 25%、2030 年 40%，绿电占比不低于年度用电量的 30%。

经济优化：通过峰谷套利、需量管理、绿电消纳，年均降低用电成本 15%-20%，重大改造投资回收期控制在 5 年以内。

智能协同：实现 “源网荷储” 全链路数字化管控，故障响应时间从小时级压缩至分钟级。

（二）设计原则

安全优先：采用 “主网备份 + 微网孤网” 双重保障，优先通过工程控制消除电网扰动风险。

分步实施：按 “网侧强基→源储配套→荷侧柔性→数智融合” 推进，优先改造高风险、高回报环节。

因地制宜：靠近新能源基地的企业侧重绿电直供，偏远地区优先 “光储柴” 微电网，工业区聚焦负荷互动。

政策适配：衔接 “双碳” 政策与电价机制，最大化绿电补贴、需求响应奖励等政策红利。

五大核心改造建设模块

（一）源侧：构建 “绿电为主、多能互补” 的供电体系

1. 绿电规模化接入工程

• 集中式绿电采购：与周边光伏 / 风电场签订长期直供协议，通过专线接入企业配电网，配套建设 ±110kV 柔性直流换流站，平抑新能源波动。
• 分布式绿电建设：在罐区顶棚、厂房屋顶部署 5-20MW 分布式光伏，优先供给就近负荷；偏远油井区采用 “2MW 光伏 + 1MWh 储能” 组合模式。
• 绿电替代优先级：按 “节能改造→电驱动替代→热力替代” 推进，优先替换凝汽式汽轮机（经济性显著），暂缓热力替代（当前电价下成本较高）。

2. 应急备用电源升级

• 关键装置区域增设 10-20MW 燃气轮机发电机组，响应时间≤10 秒，确保晃电时负荷不间断供电。
• 偏远区域采用 “储能 + 柴油发电机” 双备份，储能承担秒级应急供电，柴油发电机支撑长时孤网运行。

（二）网侧：打造 “高韧性、强适配” 的配电网络

1. 配电网结构优化

• 老旧电网改造：更换运行超 15 年的配电线路，将单辐射接线改为 “手拉手” 环网结构，重要回路加装负荷开关，故障隔离时间≤5 分钟。
• 电能质量治理：在变频电机、直流传动等谐波源附近，部署有源电力滤波器（APF）与静止无功发生器（SVG），将总谐波畸变率控制在 5% 以内，电压暂降补偿响应时间≤20ms。
• 防爆与绝缘升级：化工区配电设备采用增安型防爆设计，60MW 以上大型电驱设备配套专用绝缘监测系统，解决高压设备长周期运行绝缘隐患。

2. 微电网系统建设

• 划分 “炼化核心区、公用辅助区、办公生活区” 独立微电网，核心区配置 10-50MWh 磷酸铁锂储能，实现 “并网消纳绿电、离网保障生产” 双模运行。
• 微电网 PCS（储能电力转换系统）与主网调度联动，接受虚拟电厂指令参与电网调峰，获取需求响应补贴。

（三）荷侧：实施 “柔性调控、高效替代” 的负荷优化

1. 负荷分类管控体系

2. 深度电气化替代工程

• 动力替代：用 20MW 以下成熟电驱电机替换蒸汽驱动压缩机，60MW 以上大型设备采用 “双电机并联驱动” 方案，参考燕山石化工业验证经验。
• 热力替代：试点应用 30t/h 电极式电蒸汽锅炉（70-130℃），配套储能系统平抑负荷波动；2030 年后逐步推广 50t/h 中压电锅炉。
• 工艺革新：预留电裂解炉、电解水制氢设备接口，待技术成熟后（2025-2035 年）逐步替代传统工艺。

（四）储侧：部署 “多场景、协同型” 储能系统

1. 储能类型与配置

• 应急储能：核心装置附近配置飞轮储能（响应时间毫秒级）+ 锂电池储能（续航 15-30 分钟），应对晃电与短时停电。
• 经济储能：在配电网关口配置 100-200MWh 大型储能，实现 “低谷充电、高峰放电”，结合峰谷电价差套利（如江苏峰谷价差达 0.7 元 /kWh）。
• 热储协同：配套电锅炉建设 1000m³ 以上储热水罐，将低谷电转化为热能储存，替代高峰时段燃气加热。

2. 储能智慧调度

• 储能系统接入 EMS 平台，根据 “绿电出力、电网电价、负荷需求” 动态调整充放电策略：午间光伏出力高峰时优先储绿电，傍晚用电高峰时优先放电。

（五）数智化中枢：搭建 “全景感知、智能决策” 的管控平台

1. 安科瑞 EMS2.0 能效管理平台部署

“云 - 边 - 端” 感知层：在高低压配电柜、光伏逆变器、储能 PCS 等设备加装智能传感器，采集电压、电流、谐波、设备温度等数据，采样频率≥1 秒。

核心功能模块：

能源全景展示：实时显示 “市电 - 光伏 - 储能 - 负荷” 流向，绿电消纳率、碳排放强度等指标可视化。

智能预警：通过 AI 算法识别设备绝缘老化、负荷过载等隐患，提前 72 小时预警，故障响应时间≤15 分钟。

优化调度：自动生成 “绿电消纳最大化、用电成本最低化” 双目标策略，动态调整储能与负荷运行状态。

运维闭环：自动生成巡检工单，通过北斗定位跟踪运维轨迹，缺陷处理完成率 100%。

2. 与生产系统联动

打通 EMS 平台与 DCS（分布式控制系统）数据接口，当电网出现波动时，自动降低非关键负荷，保障反应釜等核心生产设备稳定运行。

素材来源：

易启邦（工控一体化纵深服务生态平台）编辑部

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