石化企业电能质量分析

作者：中国石油化工股份有限公司广州分公司 黎德初  来源：赛尔电气应用 总第82期

1石油化工的行业背景
　　
　　1.1行业背景
　　
　　大型石油化工企业，是国民经济的支柱产业，资源资金技术密集，产业关联度高，经济总量大，产品广泛应用于国民经济、人民生活、国防科技等各个领域，对促进相关产业升级和拉动经济增长具有举足轻重的作用。
　　
　　我国是石化产品生产和消费大国。进入21世纪以来，石化产业保持快速增长，产业规模不断扩大，综合实力逐步提高。工业增加值年均增长20%左右，拉动国民经济增长约1个百分点。成品油、乙烯、合成树脂、化肥、农药等产品产量位居世界前列。相继建成了14个千万吨级炼油、3个百万吨级乙烯生产基地。
　　
　　石化工业的规模实现跨越式发展，我国跻身于世界石化生产大国的前列。2007年，我国炼油能力4.2亿吨／年，乙烯能力998.5万吨／年，合成树脂能力3300万吨／年，合成橡胶能力165.8万吨／年，均居世界第二位；合成纤维能力2674万吨／年，居世界第一位。2007年实际加工原油3.27亿吨，生产汽、煤、柴油1.95亿吨，乙烯产量达1027.8万吨。2007年乙烯当量消费量为2112万吨，需求满足率为48.7%。我国是世界第六大石油生产国和第二大石油消费国。2007年原油产量18666万吨，石油消费量37073万吨。2007年石油净进口量达18348万吨，石油对外依存度为49.5%。
　　
　　石化企业的生产介质为高温、高压、易燃、易爆、有毒、有害、强腐蚀性。生产特点为点多、链长、面广、生产工艺连续性强，自动化程度高，装置之间关联程度复杂，涉及的专业和设备种类繁多。
　　
　　石化生产以石油为原料，原油占总成本的90％，产品有：汽油、柴油、航空煤油、石脑油、液化气、石油焦、沥青、聚乙烯、聚丙烯、苯乙烯等五十多个；年产值巨大，以广州石化为例，2008年的产值为525亿元，平均每天有1.438亿的产品被生产出来并销售出厂。

1.2国务院《石化产业调整和振兴规划》规划目标
　　
　　2009～2011年，石化产业保持平稳较快增长。经过三年调整和振兴，到2011年，产业结构趋于合理，发展方式明显转变，综合实力显著提高。
　　
　　（1）产量保持稳步增长。到2011年，原油加工量达到40500万吨，成品油、乙烯产量分别达到24750万吨、1550万吨。化肥产量达到6250万吨，钾肥产量达到400万吨，高浓度化肥比重提高到80%；在原料产地生产的化肥比重提高到60%。
　　
　　（2）产品结构显著改善。2009年车用汽油全部达到国Ⅲ标准，2010年车用柴油全部达到国Ⅲ标准，2011年轻质油品收率达到75%，高端石化产品自给率明显提高。
　　
　　（3）技术进步明显加快。丁基橡胶等产业化技术取得突破，千万吨级以上炼油、百万吨级乙烯、大型粉煤制合成氨等成套技术装备实现本地化，煤制油、烯烃、乙二醇等示范工程建成投产。
　　
　　（4）节能减排取得成效。到2011年，石化产业单位工业增加值能耗下降12%以上，污水、二氧化硫和粉尘等污染物排放量减少6%以上，吨原油加工耗标准油低于63千克，吨乙烯耗标准油低于640千克，吨氨综合能耗低于1.8吨标准煤。
　　
　　（5）产业布局趋于合理。成品油“北油南运”的状况得到改善。长三角、珠三角、环渤海地区产业集聚度进一步提高，建成3－4个2000万吨级炼油、200万吨级乙烯生产基地。
　　
　　（6）抓紧组织实施好“十一五”规划内在建的6套炼油、8套乙烯装置重大项目，力争2011年全部建成投产。在现有基础上，通过实施上述项目，形成20个千万吨级炼油基地、11个百万吨级乙烯基地。炼油和乙烯企业平均规模分别提高到600万吨和60万吨。
　　
　　（7）统筹重大项目布局。
　　
　　坚持保护生态环境、发展循环经济、立足现有企业、靠近消费市场、方便资源吞吐、淘汰落后产能的原则，按照一体化、园区化、集约化、产业联合的发展模式，统筹重大项目布局，严格控制炼油乙烯项目新布点。做好新建重大炼油乙烯项目论证和区域环境影响评价等工作。近期重点做好利用境外资源在国内合作加工的炼化项目前期工作，选择2－3个条件好的现有大型炼化企业进行扩建。结合中缅原油管线的进展情况，适时开展西南地区炼化项目的布局研究。
2石化企业的电力系统的特点
　　
　　2.1工艺的特殊性对供电可靠性要求很高，电力系统稍有不慎就可能引发化工装置很严重的安全事故和很大的环境破坏事故。
　　
　　2.2企业内部电网一般包括输电、发电、配电三个环节
　　
　　2.3配电的可靠性要求非常高
　　
　　对连续运行的石化企业来说，仅几个周波的电力系统故障就能造成大量生产装置停工，甚至引起灾难性的后果。(毫秒级、经济损失－－非计划停车、诱发安全事故、导致环境污染)。
　　
　　2.4负荷相对平稳及三相相对平衡
　　
　　石化企业的负荷是相对平稳的，日负荷曲线的变化很小，生产装置运行正常后，负荷几乎数周甚至数月不变。
　　
　　2.5大型石化企业供电系统容量一般在200ＭＶＡ以上，用电负荷150MW以上。
　　
　　自发电能力强自备发电机容量一般在200ＭＷ以上；同外电网连接电压等级高，一般为220kV，联络回路数为2个及以上。
　　
　　2.6异步电动机为主
　　
　　石化企业的负荷主要是以大型异步电动机拖动的风机、压缩机以及隔爆或增安型异步电动机拖动的机泵为主。电动机占总用电负荷的85％以上。同时也有少量的同步电机。
　　
　　2.7一定数量的非线性负荷，如变频器、UPS、直流电源、整流变压器、可控硅控制的电加热器
　　
　　2.8大型电动机启动
　　
　　炼油催化主风机和乙烯聚合造粒机等大型电动机的启动虽然次数很少，但启动时间却较长，对母线电压影响较大，是大型石化企业供配电系统的关键问题之一。
　　
　　2.9有大量异步电动机的运行，一般采用电力电容器组对其功率因数进行有效的补偿。电力电容器组安装在主变电所、多区域配电所或多区域变电所内。
　　
　　2.10电力网结构复杂，双母线或双母线分段；供电电压等级多，220kV、110kV、35kV、10kV、6kV、380V等多个电压等级；变配电站多而分布很散高压输电线路纵横交错，电缆配电系统庞大。
　　
　　2.11化工的用电负荷大部分为一级用电负荷，有相当一部分分为一级负荷中的重要负荷，配备有UPS、EPS或事故柴油发电机作为安保电源。特大型石化企业还配备有用于紧急黑启动的外部热备用电源。
　　
　　2.12新建的石化电网自动化水平高，继电保护配置先进
　　
　　2.13有企业自备热电厂
　　
　　大型石化企业都具有企业自己的热电厂，其规模与企业的规模及地域的需求有关，有些规模大的热电厂除满足本企业的用电需求外还可向电力系统售电，通常仅能为本企业提供一定负荷及保安电源。石化企业的热电厂的主要作用是为企业内供汽，因此汽轮机多以背压式、抽汽背压式或抽汽凝汽式为主。一旦电力系统发生故障造成石化企业大面积停电，生产装置会立即停止用汽，各发电动机很难保证此时的稳定运行。通常大型石化企业的热电厂既是企业供配电系统的中心。