試析通過電力設計達到節能的幾種方法和途徑

【摘 要】我國是一個能源消耗大國，節能減排、環保低碳已經成為實現可持續發展的必然選擇。在常見的能源中，電能的應用和消耗是比較大的。節能不僅僅是廣大資源用戶的事情，電力企業在輸電、配電、供電過程中采用科學合理的電力設計，對于節約電能可以起到非常大的作用。本文筆者根據從事電力工作的經驗，對電力設計的節能應用進行探討，建設性地提出電力設計節約電能的幾種方法和途徑。

【關鍵詞】電力設計；節約電能；途徑

電能是日常生活中人們用到的最多的能源，利用電能我們可以用來照明，用來為機械設備運轉提供能源動力，還可以用將電能轉化為熱能來熱物體等。電能不僅易于傳輸而且消耗電能不會帶來環境的污染，所以說它是生產生活中最普遍的實用能源。若果沒有電能不僅各行各業的生產活動將無法進行，而且人們的日常生活也會受到極大的影響。在我國，由于電能的消耗量比較大，所以電能資源供應一直處于緊缺狀態，為實現社會經濟的可持續發展節能減排、環保低碳已經成時代賦予我們的責任。提到節約電能，由于各行各業的性質不同，所以在節能上的側重也有所不同。例如原本在應急出口處用到的8W的小日光燈，被更換為功耗只有1W的LED發光燈，這種燈不僅耗電少，而且比普通的日光燈壽命也常。這樣節能減排的投入成本可以在很短的時間內在節約的電費投入中收回。本文筆者根據從事電力工作的經驗，對電力設計的節能應用進行探討，意在提出電力設計節約電能的幾種方法和途徑，供同行業人員參考。

1 提高供配電系統的電壓等級

影響供配電系統設計的的因素有二：一是，為了合理確定供電系統的電壓等級，必須要考慮到用電設備的用電容量、特性、供電距離、及當地公共電網分布情況等因素；二是，確定配電系統的電壓等級最終要根據用電設備的電壓要求、負荷的大小與負荷的分布情況來確定。從理論上來講，一般都是常采用高電壓深入負荷中心供電，盡量要避免低電壓、大容量輸電和長距離送電，因為這樣不僅可以有效降低輸電線路上的能源消耗，從而提高電力資源的質量，保障用戶及時、快捷的利用。采用高電壓深入負荷中心供電的好處重要有兩個。一是，可以有效地節約電能。我們都知道，電壓與電能功率和輸送距離是正比例關系，而與電線路上流過的電流成反比例關系。也就是說，電力系統的輸出的電壓越高，電能功率就越大，同時電能輸送的距離就越遠。第二，是可以縮短輸電線路的長度。在供電電壓等級和輸送容量相同的情況下，輸電線路的長度與電能的消耗成正比。

另外，如果采用高電壓供電，輸送同樣功率的電能，因電流小，輸電線路上引起的電壓降也小，這樣不但可以減少電能消耗，而且還可以保證供電系統的供電質量。

2 提高感應電動機功率因數

現代電網中經常會用到大量的設備，這些設備同時也是耗電設備，例如感應電動機和變壓器等等。在這些用電設備中，感應電動機的用電量最大，幾乎占用了全部用電量的60%。通常說來，感應電動機在重負荷時，其功率因數在0.8左右，在輕負荷時，其功率因數則會急劇下降。在現實中，傳動裝置所配的電動機功率偏大，感應電動機很少會在滿負荷的狀態下運轉，因此大部分情況下其運行功率因數都在0.8以下。功率因數低就是說，用電設備中存在大量的無功功率，輸配電設備的運作能力將會受到很大的影響。同時功率因數低也意味著輸電線路的損耗比較大。既然功率因數過低將會產生如此多的不利，那么我們就要想辦法來提高感應電動機功率因數。當輸電線路的額定電壓和輸送的有功功率一定時，輸電線路的功率損耗與其功率因數的平方成反比。如果將功率因數提高，那么提高后輸電線路的損耗將會大大減少。提高感應電動機功率因數的意義就在于：其一，有效減少無功功率損耗，大力提高輸配電設備的供電能力；其二，有效較少電壓降，保障了供配電系統的供電質量；其三，有效減小了負荷電流，提高供配電系統輸送電能的能力；其四，有效降低變壓器的容量，為供配電系統節約大量的投入成本。可見，提高功率因數，減少輸電線路的電能損耗同樣是節約電能有效措施。

3 選擇導體時遵循最佳原則

導體是輸送電能的載體，沒有導體也就不存在電能輸送。但是凡是導體都會存在一定的電阻，而電阻的客觀存在使電能在傳輸中必定要消耗一定的能量。在通常的電力設計中，為了節約先期的投入成本，我們在選擇導體時往往都是按照最小原則來進行的，即認為導體截面恰好能滿足溫升、電壓損失、機械強度等要求的最小要求即可。雖然說采用最小原則來選擇導線可以有效減少初始投資，但是導體的損耗是以熱的形式消耗掉的，小截面的導體，損耗大，導體運行的溫度高。另外從溫度與電阻的關系來看，導體的電阻會隨導體溫度的升高而增大，導體電阻增大也就意味著在輸送電能時要損耗掉更多的電能。所以從這點來看，我們在選擇導體時也應該根據最佳原則選用截面較大些的導體。這樣可以有效地降低導體輸電時的溫度，防止電阻變大而耗電。所以說，按照最佳原則而是不最小原則來選擇輸電電纜，同樣會實現節約電能的效果。目前國家投入了大量資金，用于城市及農村電網的改造，其中最重要的就是要用較粗的電纜更換掉一些過細的電纜，以減少線路損耗，實現節約電能的目的。

4 采用變頻調速技術

現在許多重工企業中通常會用到風機和水泵，而大部分的風機和水泵需要根據不同的工藝情況調節風和水的壓力或流量。在以前，調節壓力或流量主要是依靠調節管道上的閥門，這樣會造成電能資源的浪費。即使是不需要調節壓力或流量的風機與水泵，由于與之配套的電動機功率都比實際需要的大，所以電動機也不是在額定功率下運行，如果不采取措施同樣存在電能浪費的問題。但是如果采用轉速控制來調節壓力或流量，就可以減少這一部分浪費，節約大量的電能。所謂變頻調速技術是一種以變頻調速器高為主的高效率、高性能的技術。而變頻調速器是用于給交流異步電動機調速的一款新型設備，其體積小、技術性能高、保護功能完善、工作安全可靠、能實現電動機軟啟動、軟停止及可平滑無級調速。依靠這些優點，變頻調速器在各行各業中已得到了廣泛的應用。

另外，在工業生產中利用先進的控制裝置也可以有效減少電能的消耗。大家都知道現在大部分工業生產系統都要求生產設備要按照工藝順序實現聯鎖控制。聯鎖控制有利于對生產設備的整體操控，但是連鎖控制很容易造成電能的損失。例如，例如大型連續生產的皮帶等運輸系統，生產線路比較長、涉及到的生產設備也比較多，系統運轉需要的電容量也比較大。在其逆流程起動或順流程停車的過程中，如果采用以往的控制裝置來對進程控制，在統一時間內，很多設備都可能處于空轉狀態，這無形之中就增大了電能消耗。如果我們能在工業生產中采用先進的控制裝置，利用現代的計算機技術和編程序控制器對生產系統的運行狀態進行實時控制，可以有效減少每臺設備的空運轉時間，節約大量的電能資源。

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[責任編輯：曹明明]