浅谈电气节能技术的现状及应用前景

浅谈电气节能技术的现状及应用前景

作者：许文杰张晓力杨洁赵聪聪

来源：《信息记录材料》2019年第01期

【摘要】随着工业化和城市化的不断推进，中国的能源瓶颈现象日益突出，推进节能减排工作，加快建设资源节约型和环境友好型社会是我国的长远战略方针。电能以其生产和变换相对简单，传输和分配相对方便、使用和操控比较容易等特点，被广泛应用于国民经济的各个领域，电力行业作为我国能源生产和消费的大户，其节电工作贯穿于发电、输电、变电、配电和用电整个过程。各个环节节电大有可为。本文首先阐述我国电气节能的现状，然后用实例论述电气节能技术的实施原则和应用前景，对今后的电气节电技术的研究与发展具有重大意义。

【关键词】电气技术；能源；节电；重要性；应用

【中图分类号】TM-9 【文献标识码】A 【文章编号】1009-5624（2019）01-0228-02

1 我国电气节能历程

电能作为一种优质的二次能源，已经成为国民经济、人民生活、工农业生产中不可或缺的能源之一，近阶段，我国一直处于对电力资源需求不满的状态。2013年全国总用电量达到53223亿千瓦时，比上年同期增长7.6%，2006年—2013年以来年均增长10.16%。2014年是我国节电历程上的一个转折点。2014年全国总用电量达到55637亿千瓦时，增速下降3.18个百分点，通过节电节省的能源占社会技术节能的78.9%。从2015年至2017年，全国总用电量增长率分别为1.0%、5%、6.6%，在过去的五年中，全国的用电量增长率呈U形走势。

在我国的发电装机容量中，火电装机容量的比例相对较高（超过70%）。2011年，6000kw及以上电厂发电生产及供热消耗了19.87亿吨原煤，占全国工业用煤53.88%。随着节能减排工作的逐步推进，我国火电装机的比重逐步下降，截止到2017年，我国火电装机占发电装机的58%。

2 电气节能的主要方向

在我国全社会终端用电量当中，通用设备终端耗电量占到了一半以上。可见通用设备节电将是我国节电工作的主力军。而通用设备中耗电量较大的包括风机、水泵、输送机、电动机、变压器、发电机、水轮机、提升机、变压器等。下面以水泵、风机和电力变压器为例，来剖析探索其节电原则与应用方法。

3 水泵、风机的节能

3.1 水泵、风机的节能概述

许多场合和领域都需要输送液体和气体，因此水泵和风机被广泛使用。水泵、风机总耗电量占世界总耗电量的30%～35%，风机用电量占全国用电量的10.4%，泵类用电量占全国用电量的20.9%。我国风机的平均运行效率为50%，水泵平均运行效率为41%，风机的节能潜力为20%～60%，水泵的节能潜力为20%～40%，因此水泵、风机是节能的一个重要领域。

3.2 水泵、风机的节能原则与应用

在水泵、风机领域的节电方式主要有两方面，一方面积极开发高效的水泵、风机设备及调速设备，另一方面积极寻求量化的节能设计、节能测算和节能控制方法。前者的技术发展已经比较成熟，后者则是国内外业界的热点和难点问题。

虽然各种产品在水泵、风机应用领域的运行策略稍有不同，但总的控制思路基本出自单闭环自动控制思想，以风机恒压控制系统为例：

控制原理：当实际压力低于设定压力，增加风机转速，若风机在最大转速情况下仍未满足压力要求，则增加一台运行风机。相反，若实际压力高于设定压力，减小风机转速，若风机在最小转速情况下仍未满足压力要求，则关闭一台运行风机。

以上控制是对单体设备的优化设计，没有对水泵、风机站设备整体电耗的综合考虑，没有对水泵、风机具体的应用环境条件的综合考虑，没有对水泵、风机实际运行老化造成运行参数变化的综合考虑，所以也会造成系统耗电增加。应当将系统工程优化的思想和信息化体系操控的技术应用到该节能领域，在满足工艺要求、生产安全和运行可靠的前提下，把以下诸因素：

（1）水泵、风机设计制造的优化

（2）水泵、风机运行模式的合理选择

（3）温度、湿度等环境因素对运行参数的影响

（4）整个风机、水泵站线损的综合考虑

（5）检查、更新、清理时间间隔的动态方案设定

（6）系统节电效益及投资回收时间

融入到基于互联网的系统节电管理信息化体系，打破以往电力设备一旦投放后基本模式和运行参数不变的情况，而是以互联网技术为基础，在任何时刻都为该系统提供最佳的节电运行模式，达到“时时刻刻都最节电”的目的，笔者认为这应当是我们研究的方向。

4 电力变压器的节能

4.1 电力变压器的节能概述

电力变压器是一种应用广泛的电气设备，广泛应用于发电、输电、变电、配电的整个电力系统中。虽然电力变压器的额定效率已达98%以上，有些大型電力变压器效率甚至高达

99.7%，由于其使用量大、运行时间长，节电潜力依然很大。据统计，电力变压器的损耗可占电网总损耗的40%以上，约占发电量的3%①。如损耗每降低1%，每年可节电上百亿千瓦时，因此电力变压器节电技术是节能的重要课题之一。

4.2 电力变压器的节能原则与应用

当电力变压器的负载率过低或过高时，电力变压器本身的总损耗在电力变压器输入能量中所占比例上升，这导致实际运行效率下降，因此电力变压器负载率的选择至关重要。

当我们以尽可能接近负荷功率为条件来选择电力变压器时，实际选择容量会小一些，投资也会小一些；当我们以追求最佳负载率、降低有功损耗为条件来选择电力变压器时，其容量会大一些，投资也会大一些。目前这类问题的解决方案是二者综合考虑，权衡利弊，但是无论哪种方案都难以回避的问题是“最佳节电方案却不能成为最经济方案”的问题。

节电的过程就是提高管理水平、完善管理体制的过程，是开发应用和提高科技的水过程，也是国家现代化的重要标志。随着节能节电方针的逐步推进，未来发展的方向必定是使最佳节电方案逐步趋近最经济方案，因此广大研究人员在努力探究电力变压器容量选择与经济运行的最佳方案的同时，也应当投入到使电力变压器最佳节电方案趋近最经济方案领域的技术创新、政策调控的研究上来。

5 结语

节约用电不是权宜之计，而是长远方针，是当今的迫切需要，更是持之以恒的重任。对于本文所提及的水泵、风机和电力变压器的节电原则与发展方向，同样适用于其他通用设备的节电。

【参考文献】

[1]周梦公.智能节电技术[M].北京：冶金工业出版社，2016.

[2]姚福来，张艳芳.节电技术及应用[M].北京：中国电力出版社，2015.

[3]中国节能节电分析报告.2015/国网能源研究院编著[M].北京：中国电力出版社，2015.106-146.

[4]中国节能节电分析报告.2016/国网能源研究院编著[M].北京：中国电力出版社，2016.102-143.