电气节能技术的现状及应用前景

电气节能技术的现状及应用前景

谭海亮

山东黄金矿业（莱州）有限公司三山岛金矿山东莱州261442

摘要：电气自动化技术是一项新兴技术，而最大的应用特点是使用更加方便、节能环保作用更加明显。在电气自动化节能设计技术中，通过降低资源浪费、提高资源循环使用效率，从而达到节能减排的目的，实现对自然环境的保护。如今，我国的电气自动化的节能技术还处在研究阶段，设备的能耗、维护及安全都成了我国现阶段电气自动化的关键，制约了我国节能技术的发展。为解决这一关键问题，实现对电力的有效利用，需要从供电、配电几个方面入手优化，降低电能传输过程中和电能分配转换过程中的能量损耗，提高效率，达到节能之目的。本文主要针对电气节能技术的现状及应用前景进行简要分析。

关键词：电气节能；技术；现状；应用前景

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，有些大型电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%。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矿区内节能技术的应用

5.1提高矿区内的相关负荷等级

在矿区设计中，不同的规模所要求的电荷量不同。如在矿区内设计方案中，其原有的网络电力为一级负荷，在满足对原有网络电力一级负荷的前提下，推动其他子系统也按照设计要求达到一级负荷，并且严格区别电力系统中的二级负荷和三级用电负荷，在保证用电安全的情况下实现节能控制。一级负荷的系统主要有消防负荷、生活负荷等;二级负荷包括空调系统电力、生活泵房电力等;矿区内余下的电气设备电力负荷量则为三级负荷。

5.2照明、空调和电梯系统

照明系统的节能改造方案主要是实现灯具的改造，在矿区内全面采用LED光源.并且在各个照明配电箱内增加模块控制，提高对照明系统的节能管理。而空调系统节能改造设计同样要求在控制箱内增加控制模块，对空调电机的运行状况进行全面、系统的控制。电梯系统主要发挥传递矿区工人的作用，在使用方面有频繁性、分布多等特点。因而要求电梯系统控制增加模块控制，对电机进行控制，增加多种渠道的监视要求，并且增加手动控制功能，减少意外出现。

5.3提高系统的功率因数

第一，采用科学合理的措施，提高系统的功率因数。在满足工艺生产的状态下，提高用电设备的自动化程度，加强电气设备的运行效率，提高用户的负载率，达到节约电能的目的。运用变频技术，有效控制电动机的运行，使电动机在负载情况下，获得较好工作效率。利用先进的自动化控制技术，在不增加任何无功补偿装置的前提下，提高功率因数，降低能量损耗，提高电能的利用率，实现节约电能。

第二，采用人工补偿方式提高供电用电系统的功率因数。供电用电系统自然功率因数因为多种原因，造成自然功率因数往往不能满足节能减耗的用电需求，因此，还应装设一定的无功补偿装置提高功率因数，减少无功损耗，提高电能的利用率。

5.4运用智能控制终端

在原来采用人工控制方式的电力系统中，由于控制技术落后，控制自动化程度较低，在一定程度上电力损耗也被人们疏忽，造成了电力资源的浪费。当今，科学技术飞速发展，智能控制終端技术取得了长足的发展，在电气自动化节能技术中得到了广泛的应用，节能效果日益明显。

5.5增加有源滤波器的使用

有源滤波器的使用是为了降低电网运行中的误动作，消除系统谐波影响，目前这一方法正在研究和试用。用电设备增多是导致谐波增多的主要原因，谐波电流可以引起电压畸变，使电网运行出现误动作。在有源滤波的选择上，可以从性能以及需求范围出发，通常有源滤波器与其他滤波器相比，具有更好的无功补偿效率，并且功率范围扩大，动态性能优异。在电气设备中，有源滤波器有效阻止了误操作，降低了能源消耗。另外，还可以考虑高效光源来实现节能，采用光线好的光源提高显色性能，最终实现能源降低的目的。

6结束语

综上所述，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]试析电厂电气节能降耗问题与技术方案[J].成勋.科技风.2018(03)

[2]电气节能技术与电力新能源的发展应用[J].苏延雲,德勒尼玛.智能城市.2017(12)

[3]电气节能技术与电力新能源的应用研究[J].高艳玲,蔡伟东.科学技术创新.2018(17)

[4]火力发电厂电气节能降耗问题及对策研究[J].王丙化.现代国企研究.2017(10)