全方位多措施節電 提高社會與企業效益

趙維印

作者通聯：北京市朝陽區武圣東里41樓3門403號100021

一、前言

節能減排是發展國民經濟的重要手段，也是實現可持續發展戰略的長遠方針。原因為：①我國的能源儲備總量除煤炭和水力外，有不小的缺口，這將嚴重制約經濟與社會的發展；②由于技術和管理落后，能源利用率低（平均為33%，比國際先進水平低10個百分點），能源消費結構不合理，單位產品能耗水平較高，浪費較大。據前幾年的統計我國單位GDP能耗大大高于發達國家。每100美元，能耗為1.84t標準煤，比美國高2.3倍，比歐盟高4.5倍，比日本高8倍。甚至于比印度還高0.3倍；③由于能耗高，特別是煤電比例高，造成對環境嚴重污染。近年來，國家要求各省市、各行業企業都要把節能工作放在重要行動日程上。

2009年3月，溫家寶總理在《政府工作報告》中，多次強調節約能源耗用和調整能源結構的意義，指出這是促內需、保增長、發展循環經濟的必由之路。

節能工作是多方面的，其中影響最廣的是節電問題。因為：①電能在總能源中有較大比重；②電能應用面廣，涉及所有企事業單位乃至機關、社區。尤其企業是耗電大戶，在節電工作中就更占突出地位。本文就企業全方位節電的觀念與措施談談認識。

二、貫徹執行國家有關方針、政策，提高節電意識

全國人大、國務院和有關部門發布了一系列法律、法規和文件，對節能（電）工作進行部署，規定方向與目標，提出技術措施和鼓勵辦法。例如：①2008年4月1日起施行的《節約能源法》，提出節電重點領域與方向，規定了獎勵與處罰辦法；②2005年7月2日，國務院印發的《關于做好建設節約型社會近期重點工作的通知》，要求落實《節能中長期專項規劃》提出的十大重點節能工程，加強節能法規建設。如高耗能設備淘汰辦法；③2006年8月6日，國務院發布的《關于加強節能工作的決定》，重點提出依靠技術進步和加強節能監管等項工作；④2008年8月1日，國務院印發的《關于進一步加強節油節電工作的通知》，要求大力推廣節能（電）機電產品和淘汰低效設備等。

國家有關部門還公布了一些政策性文件，對企事業單位的節能（電）工作予以支持和鼓勵，應引起企業的關注，予以充分利用。例如：2007年財政部和國家發改委發布的《節能技術改造財政獎勵資金管理暫行辦法》；2008年財政部、國家稅務總局和國家發改委發布的《節能節水專用設備企業所得稅優惠目錄》（2008年版）。此外，國家有關部門還不定期公布“能耗過高產品（設備）淘汰目錄”和“節能產品（設備）推薦目錄”，供企業更新設備時選用。例如，2009年6月工業和信息化部公布的《節能機電設備（產品）推薦目錄》（第一批），包括內燃機、鍋爐、電機和通用設備，共4大類，26種類型，42種型號節能機電產品。

三、企業節電的任務與措施

企業節電應從管理與技術兩個方面進行。

1.關于節電管理

從宏觀管理的角度講，節電工作包括4個領域，即政府、供電公司、社會服務機構和企事業單位。對政府而言，主要是制定節電方針、規劃和政策，企業只需要執行有關決定和利用相關政策，其余內容均需企業認真研究、落實、要點如下：

（1）依靠供電公司的指導與服務。供電公司雖然也屬企業，但他受政府委托負責落實國際政策，為企業進行節電咨詢與服務。例如：制定和執行企業在不同時段用電的“峰谷電價”；檢查、核定企業節電獎勵等。也可為企業節電出謀劃策和實際支援。例如，測定企業功率因數，并協助實施提高功率因數的技術措施。

（2）利用社會專業技術服務單位的節電改造能力。近年來，這類節電技術改造的服務單位發展迅速。他們憑借自身技術優勢和管理經驗，開展“電力需求側管理”（Demand Side Management，簡稱 DSM）和“合同能源管理（Energy Management of Contract，簡稱EMC）技術服務，使用戶獲得可觀的節電效益。當然，有技術實力的企業也可以自行開展上述節電辦法。

①DSM。其含義是：通過提高終端用電效率和優化用電結構與方式，在完成同樣用電功能同時，減少電量消耗與電力需求，達到節約能源和保護環境，實現低成本電力服務所進行的用電管理活動。內容包括對終端用戶進行負荷管理；提高終端用電效率；提高電網運行的安全穩定性。

例如，上海柴油機股份有限公司實行這種管理策略，采取一攬子技術措施，包括：安裝MP2000降壓站微機實時監控系統，對企業各部門的用電進行合理調度，既保證了關鍵產品的連續生產，又實現了公司電網的安全運行；采用高壓補償和就地補償等手段，使公司總功率因數穩定達到0.95以上，既提高部門用電出力，節約電量，又獲得電力公司每月3萬元的無功補償電費獎勵；更新高耗能的活塞式空氣壓縮機，既降低生產環境的噪聲污染（由92dB降低到80dB），又可每年節電60萬kW·h。

②EMC。其含義是：掌握節能技術手段和融資渠道的技術服務公司（乙方）與需要進行設備節能技術改造的企事業單位（甲方），簽訂節能技術改造服務合同，并由乙方對節能項目履行包括投資和進行設備技術改造的全部服務。在項目完成并取得節能效果后，甲乙雙方按合同規定分享節能取得的經濟效益。

EMC是一種基于市場運作模式的節能技術管理合作推廣的新機制。特點是：對于甲方來講，是零投入、零風險；實現合同議定節能效果后，乙方分享節能取得的經濟效益，包括回收投資和獲得利潤；合同期滿后，乙方用于節能改造投資購置和安裝的設施、儀表等資產，全部歸甲方所有。以后的節能效益與乙方無關。

例如，山西垣曲中條山有色金屬集團有限公司（甲方）與北京東方聯華科技有限公司（乙方）簽訂合同，對甲方下屬熱電廠鍋爐引風機電機與灰漿泵電機和冶煉廠的制酸風機電機進行節能改造。合同期為3年，基準年為2005年1月1日～12月31日，年運行時間為：330×24=7920h（年運行 330d，24h/d）。改造前，上述裝置年總耗電量為1127萬kW·h，電價按0.37元/kW·h計。改造后，經過運行統計，上述項目裝置年耗電量為710萬kW·h，節約電費約為154.3萬元。按合同規定，乙方每年分享節能費用的90%，即138.9萬元。3年共分得416.7萬元。

（3）強化企業內部的節電管理。企業除依靠社會節電支持外，自己必須加強節電管理工作。主要內容包括：

①在設備規劃、配置和更新時，要選購國家推薦的節能產品，例如工信部發布的《節能機電設備推薦目錄》中的YX3-63-355高效率電機，其效率為93.33%；Y2節能高壓異步電機，其效率為95.47%。

②制定節能（電）技術改造規劃。企業的節能工作要根據生產、財務等實際情況，分期分批、有計劃有步驟地進行。節電改造還要進行可行性分析，使技術效果和投資回收有保障。

③建立電量計量系統。通過計量，真實掌握企業各部門實際用電的準確情況和了解、核查節電實際效果，有利于用電控制與負荷調整。

④制定節能（電）考核獎勵辦法。企業應根據現實情況，配合節能（電）計劃的執行，對節能（電）效果顯著的部門和貢獻較大的個人予以獎勵。要做好獎勵工作，必須加強和完善用能（電）定額標準制定，實際效果測定和綜合分析工作，做到準確、透明、公平。

2.關于節電技術

隨著科技進步和新產品開發，節電技術發展較快，有些成熟措施得到推廣；節電產品不斷推出，給用戶提供寬廣的選擇余地。

（1）提高交流電源運行功率因數（cosφ）。在工業企業除變電站的集中補償外，主要是采取就地補償，盡量減少無功損耗，一般要求cosφ≥0.9。提高cosφ的常見方法有：

①檢查測定電機的負載系數k，當k＜40%時，電機額定功率富余較大，即所謂“大馬拉小車”，應更換合適的電機。更換設備功率富余較大的電機，一般可以提高cosφ20%～25%。

②對負荷不足的電機，可以改變接線方式，用Y形接法替代Δ形接法，用以降低外加電壓，實現節電。

③減少電機的空載運行?？蛰d無功功率約占在額定負載下無功功率的60%～80%，不可小視。應盡量減少電機空載運行，包括其他電氣設備（如計算機、空調器等）的待機狀態。

④安裝電機無功補償節電器。常用的有DWJB型電機節電器，可提高運行功效、節省電耗，使cosφ凈提升0.15～0.25。例如，生產超高壓開關的河南平高集團在空壓機等生產設備上安裝70臺節電器，投資近62萬元，僅6個月的節電費用就收回了全部投資。

（2）采用變頻技術改進風機，泵以及大功率設備電機的啟動與運行。變頻技術是利用裝置改變交流電源的交變頻率，實現交流電機的連續調速。

①軟啟動。拖動機器傳動系統的電機，啟動時由于要克服傳動系統的慣性，所以主啟動電流很大，正常運轉時一般情況下，電機啟動電流約為額定電流的4～7倍。這種無功損耗對于頻繁啟動的設備，浪費尤為嚴重。削減啟動電流峰值的辦法就是采取軟啟動方式，利用變頻器等裝置使電機低速啟動，不僅減少啟動電流，達到節電的目的。對于大功率設備，可以減少對電網的沖擊，有利于安全生產。

②根據負荷需要自動調節風機和泵的出力。傳統的風機、水泵系統輸出的風量或水量是恒定的，而生產系統需要的風量或水量經常是變動的。因此，要在管道上安裝調節擋板等節流裝置或泄流裝置，把多余的風量或水量擋住或放掉，造成很大的浪費。采用反饋式控制變頻器調節電機轉速，根據需求控制輸出風量、水量，就能實現合理的供需平衡，減少電能消耗。

實踐證明，變頻調速控制風機運行系統有如下特點：功率因數高，cosφ=1，減少無功損耗；供風穩定，風壓變化小，有利于閉風。同時減少風道振動和軸承磨損，延長風機壽命；可實現軟啟動；自主保護功能強，當變頻器發生故障時，能自動切換為工頻供電，保證風機連續運轉，不影響生產。

例如，青島啤酒廠選用ABB ASC600型變頻器改造20m3/min螺桿空壓機的運行系統，實現2臺機組切換式控制。控制回路仍用原西門子S7-200型PLC系統。在壓縮空氣總管上安裝1只壓力變送器，輸出4～20mA信號反饋至變頻器，與壓力設定值進行比較，經PID運算輸出控制指令給變頻器的驅動系統，自動調節壓縮機電機的轉速，維持空壓機輸出氣體壓力值的平衡。經測算，這套裝置運行后節電率為28%，年節約電費20萬元。安裝、調試變頻器的費用約為15萬元，不到10個月就收回投資。

（3）選用新型電機與電氣裝置除《節能機電設備推薦目錄》涉及的多種新型電機外，還有以下電機和電氣裝置值得關注。

①開關磁阻電機調速系統。這種電機是定子和轉子雙凸極可變磁阻電機，通過控制繞組導通與關斷的順序來確定電機的旋轉方向；通過控制繞組中的電流量來調節電機的轉速。該調速系統的特點是：調速范圍寬，既可以長時間低速運行，又有實現高于交流電機同步轉速（3000r/min）以上的運行要求；可以頻繁實現正轉、反轉或啟動、停止的運行要求；啟動電流小，啟動轉矩大，彌補了變頻調速的低頻運行轉矩較小和不宜長時間低速運轉的不足。用這種調速系統改造機床、風機和泵等設備，均能取得節電與平穩運行的效果。例如，山東新華制藥股份有限公司利用這種系統改造空壓機和對驅動自來水泵的45kW電機實施改造，并把水壓設定在0.4MPa水平上。在運行中，水量最小時，電機可在5r/min的狀態下運轉；水量最大時，可以達到額定轉速1500r/min。經過測算，每供1t自來水所耗電量比改造前節約31%以上，1年降低耗電約33.6萬kW·h，節省電費近20萬元。1套開關磁阻電機調速系統投資約為7.5萬元，投資回收期僅為0.39年。

為了推廣用這種節電系統改造老設備，一批專業技術服務公司應運而生，北京中紡銳力機電有限公司就積累了改造龍門刨床、立式車床等大型設備的豐富經驗。

②永磁式同步電機。利用固定在電機轉子上的釹鐵硼（NdFeB）磁鋼條與定子三相繞組產生的旋轉磁場的相互作用，實現轉子與磁場同步旋轉。這種驅動與普通三相異步電機相比，具有節能與安全運行的優點，一般可以降低15%～20%電機損耗。而且調速精度高、范圍寬、控制簡便，完全可以替代齒輪傳動、變速功能，降低機械故障率和維修耗費。這些特點使永磁式同步電機在一些行業得到廣泛的應用。例如對紡織機械的驅動。NdFeB永磁材料具有剩磁感應強度高、矯頑力高和磁能積高等優點，但也存在一些不足，即：溫度系數大、居里點低和容易氧化生銹，需進行涂覆處理。近年來，隨著技術進步這些問題多已解決?，F在NdFeB永磁材料的最高工作濕度可達180℃。

③節能變壓器。據資料顯示，設備電機所耗電能均占企業用電的60%～70%，消耗的無功功率所占比例稍高于該水平；而消耗無功功率占第二位的是電力變壓器，約為20%，因此，選擇新型變壓器也是節電的重要方向。

非晶合金變壓器比普通硅鋼變壓器具有損耗低（僅為1/4）和污染小的特點。除此之外，選擇與其配套的新型高壓開關裝置也很重要，GIS型高壓開關具有可靠性高、安全性強、占地面積少和維護簡單等特點。

（4）降低設備運行阻力。設備運行耗電，其大部分形成動力用于產品加工；少部分能量是克服設備零件的運轉阻力。應采用各種新技術減少運行阻力，達到節電的目的。

①選用新型潤滑劑降低摩擦阻力。實踐證明，良好的潤滑管理技術都可以減少設備運行阻力，近年來國內外研制的納米（nm）潤滑添加劑有突出的作用。據原國家經貿委節能中心的報道：呼和浩特發電廠在發電機組上應用配入5%“摩圣”表面再生劑的潤滑油進行潤滑，投入費用約5000元，取得很好的節電效果，節電率為8%。經過該廠實測，年節電25萬kW·h，節約電費約10萬元。此外，還降低了機組運行噪聲6dB；年節約維修費2000元；減少CO2排放量270t。

②進行設備傳動系統精確對中性安裝與調試。在多種設備上都有電機驅動的傳動系統，其中包括數量不等的聯接裝置。對聯軸器的對中性調試至關重要，這不僅關系聯軸器的使用壽命，還有耗能效果。據英國ICI化學公司設備工程師的測試經驗：對于剛性聯軸器，對中超差35%，則耗電增加1%；對于撓性聯軸器，則增加0.7%。他們對該公司的50MW有聯軸器的傳動系統進行對中性檢查，并用精度較高的激光對中儀予以校正，取得驚人的節電效果，年節約電費約187萬元。

（5）檢查空壓機及管線泄漏情況并進行治理。氣動裝置與工具在企業的應用越來越廣泛，因此空氣壓縮機成為工廠的重要動能設備。據有關統計數據，2007年我國工業空壓機耗電量約為2000億kW·h，占全國耗電量的6%。在眾多用戶中，壓縮空氣的泄漏是普遍和嚴重的。據SMC（北京）節能環保中心的估計：我國工廠壓縮空氣的泄漏量約占供氣量的20%～40%，浪費了大量電能。據測算，壓縮空氣管路上1個φ1的小孔，每年泄漏的氣體造成的電量浪費高達3500kW·h。據調查，泄漏嚴重的空壓機及管路多數為使用5Y以上的設備。所以，企業應對這類設施進行認真檢查，發現漏點應及時治理。

除此以外，壓縮機的配置與運行合理與否，也有較大影響。例如，供氣量與供氣壓力應與生產現場所需氣量與氣壓匹配，應隨時調整。

（6）選用新型電熱技術與元件改造加熱爐。在工廠中各種加熱爐（如熔化爐、工藝加熱爐、熱處理爐等），對它們要進行檢測、評估，凡屬落后加熱方式的，應選用新技術與新器材予以改造，以提高其熱效率，從而達到節電的目的。主要方法有：①采用遠紅外技術加熱；②選擇保溫爐襯；③用電阻帶替代電阻絲。在新型電阻帶一側刷涂特殊涂層能增強熱輻射。

（7）采用新光源照明。據統計，我國照明用電約占全社會用電量的12%，為此國家提倡全民和企業選用綠色節能燈具，整個企業大量燈具的長時間照明，總耗電量是可觀的，必須勵行節約。據有關部門發布的信息，若采用節能熒光燈替代白熾燈可以節電60%～80%。

我國是照明燈具生產和消費大國。據統計，2007年全國白熾燈產量為44.4億只，占世界總產量的1/3，其中出口近30億只；緊湊型熒光燈產量為30億只，占世界總產量的80%，其中出口為22億只。據國家發改委測算：若把全國現有在用的白熾燈全部換成節能燈，1年可節電480億kW·h。對此，北京市采取積極措施，要在2008～2010年對全市473萬戶居民補貼發放逾2000萬只節能燈。2008年已發放500萬只，為此市財政補貼支出約為5000萬元，換回來的是全年節電2億kW·h，節約電費1.2億元。按1kW·h電量耗用0.37kg標準煤計算，可節煤7.6萬t，相當30列火車（1500節車片）的運量。

應當指出，節能燈有較好的節電效果，但由于市場上節能燈的結構原理決定，其功率因數一般均較低。例如：熒光燈為0.33～0.6；高壓汞燈為 0.4～0.65；金屬鹵化物燈為 0.4～0.61 等。所以，在企業集中安裝使用時需要裝補償電容器，實行低壓局部集中補償，使cosφ提升至0.8～0.9，以挽回不應有的損失。

四、結束語

綜上所述，企事業單位節電工作有著廣闊的途徑與方法，并且存在促進經濟發展和保護環境的長遠意義。我國目前電力供應主要靠火力（燃煤）發電。按我國當前生產水平，每生產1kW·h電量就要產生1kgCO2。所以，節電就意味著少燒煤、少產生CO2。目前，全國1年CO2總排放量約為54億t，即平均為1.8t/萬元GDP。國家規劃到2030年CO2排放量要下降到＜1t/萬元GDP。因此，首先要從節電做起。為保護整個地球環境，推行“低碳經濟”而努力。

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