關于電氣節能在工業電氣設計中應用的探究

李彥光 樊建玲 馮艷梅

摘 要：近年來，在全球能源緊缺的大背景下，人們的節能環保意識越來越強，節能技術在社會各行各業生產中得到廣泛應用。眾所周知，工業耗能較大，將電氣節能技術應用于工業設計中，將會推動工業可持續發展，有效的改善工業生產中能耗大的問題。目前，把節能技術應用于工業設計中已經成為一個重要的議題，擺在了相關領域的專家學者面前，引起了社會各界人士廣泛關注和重視。文章首先分析了我國工業電氣節能設計的現狀，然后介紹了電氣節能技術在工業設計中應用需要遵循的原則，最后從不同的方面探討了電氣節能技術在工業設計中的應用策略，希望文章的研究能夠為工業生產能耗的降低提供一定的助力，促進工業生產朝向一個健康、可持續的方向發展。

關鍵詞：工業設計；節能技術；應用研究

中圖分類號：TM92 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）36-0174-02

Abstract： In recent years， In the context of global energy shortage， people's awareness of energy conservation and environmental protection is getting stronger and stronger. Energy saving technology has been widely used in various industries in society. As we all know， industrial energy consumption is large， the application of electrical energy saving technology in industrial design will promote the sustainable development of industry， and effectively improve the problem of large energy consumption in industrial production. At present， the application of energy saving technology in industrial design has become an important issue， placed in front of experts and scholars in related fields， causing widespread concern and attention of people from all walks of life. This paper first analyzes the present situation of industrial electric energy saving design in China， then introduces the principles to be followed in the application of electrical energy saving technology in industrial design， and finally discusses the application strategies of electrical energy saving technology in industrial design from different aspects. It is hoped that the research in this paper can provide some help for the reduction of energy consumption in industrial production and promote the development of industrial production in a healthy and sustainable direction.

Keywords： industrial design； energy saving technology； applied research

引言

伴隨我國社會經濟的快速發展，能源緊張問題越來越突出。如何平衡好社會經濟發展與能源再生之間的關系顯得尤為重要。在經濟增長過程中，遵循節能減排的原則，是實現人與自然和諧相處的重要途徑。將電氣節能技術應用于工業設計中，可以有效解決工業生產中電力不足的問題。同時，也積極響應了國家節能減排的政策。相關領域的專家學者已經對電氣節能應用于工業設計中的具體策略進行了分析與研究，并取得了一定的科研成果，本文在充分借鑒相關研究成果的基礎上，展開進一步探討。

1 我國工業電氣節能的現狀

與西方發達國家相比，我國對電氣節能設計的研究起步較晚。具體來講，歐美等國家從上個世紀70年代對電氣節能設計進行研究，并制定了電氣節能設計相關的規定，獲得顯著成效。相比較而言，我國從上個世紀80年代開始對電氣節能設計進行研究，電氣節能標準正處于試點階段。直到1988年1月份，電氣節能才被正式納入到《節約能源法》中，并正式頒布實施。經過幾十年的發展，電氣節能已經在各個行業和領域中得到廣泛應用，但是，由于受一些因素的影響電氣浪費現象依然存在。電氣節能在工業設計領域未能得到有效推廣與應用，究其原因，第一，工業電氣節能設計需要在滿足工業生產的條件下完成，這就對電氣節能的應用造成一定的困難。第二，缺乏統一的電氣節能標準，當前，不同的工業生產工藝差異性較大，制定一套統一的電氣節能標準十分困難。第三，電氣節能技術在工業設計中的應用消耗較高的成本，而一些工業為了追求經濟效益的最大化，往往對電氣節能技術望而卻步，這是阻礙電氣節能技術在工業設計中應用的最重要原因。總之，電氣節能技術在工業設計中的應用依然未能獲得顯著成效，還有很漫長的路要走。

2 電氣節能技術在工業設計中應用的原則

從總體上來看，電氣節能技術在工業設計中應用需要遵循經濟性原則、節能性原則和適用性原則。

第一，經濟性原則。由于電氣節能技術的應用具有高成本，要對工業項目的各項具體利潤進行詳盡分析，充分對比電氣節能技術應用后帶給工業設計的效益以及電氣節能技術應用要使用的資金，確保電氣節能技術應用的經濟性。

第二，節能性原則。電氣節能技術應用的最終目的是降低電能損耗節約能源，這也是電氣節能技術應用于工業設計中的意義所在。因此，要盡可能的減少電能的耗費，努力提升電氣設備的節能性能，提高電能的利用率，進而真正意義上的實現節能減損。

第三，適用性原則。電氣節能技術的應用需要在滿足生產工藝的前提下進行，結合設備的運行特點，遵循設備的使用規則，保障電氣設備與電氣節能技術的適用性。既保障生產工藝的正常運行，同時也實現了節能減排的效果。

總之，遵循電氣節能技術應用的經濟性原則、節能性原則和適應性原則，在此基礎之上，科學合理的選用電氣節能設計，才能夠最大限度的彰顯電氣節能技術在工業設計中的價值。一方面，節約社會能源，另一方面也促進工業的可持續發展。

3 電氣節能技術在工業設計中的實踐應用

第一，應用電氣智能控制系統。據不完全統計，在我國總發電量中，電機設備負載量占比超過50%。因此，對電機設備進行改進是實現電氣節能的重要途徑。具體來講，利用計算機技術、數字技術、網絡技術等，來對動力系統進行優化設計，加大對電機運行的控制力度。構建電氣智能控制系統，可以有效避免能源浪費的問題。基于信息化技術，來開發一種新型的電氣設備，可以實現電氣智能化控制。所謂的電氣系統智能化控制，就是系統本身根據設備的運行狀態自動調節，維持其自身的正常運行，減少電能損耗，實現節能減排。需要指出的是，電機設備應盡量在有功運轉狀態下運行，以使得無功功率所引起的電能消耗盡可能低。只有這樣，才能夠充分彰顯電氣節能技術在工業設計中應用價值。

第二，應用節能型供配電系統。從變壓器供電電壓、無功補償等方面，對供配電系統進行優化設計，是實現工業電氣節能的重要途徑之一。

（1）變壓器。

在工業電能耗水中，變壓器耗損約占10%。因此，選用一種節能型變壓器至關重要。傳統的油浸式變壓器耗能較大，用干式變壓器取代將有效實現節能減排的目的，變壓器維護成本也隨之降低。

（2）供電電壓。

通過綜合考慮用電類型、供電距離、電容量、電網鋪設等因素，盡可能使供電電壓維持在一定范圍內。通常情況下，高壓配電電壓不超過10kV，常采用6kV的供電電壓居多。這主要是由于6kV供電電壓有最佳的經濟效益。

（3）功率因素。

功率因素是整個工業電氣設計中需要考慮的重要參數之一，功率因素設計是否合理，直接決定了電氣設備是否具有節能效益。通過設置無功補償裝置，可以實現增加工業電氣設備功率因素的目的。一方面，提高了供電質量，增強設備的供電能力。同時，也實現了對電氣設備容量的有效利用，降低了功率的耗損。因此，從功利因素入手，優化電氣設備是實現節能的關鍵。

第三，應用節能設備。在工業設計中，節能設備的應用是不可或缺的，從目前節能設備的應用現狀來看，常見的節能設備包括y型高效發動機、變頻器等等。實踐證明，這些節能設備在工業生產中發揮著良好的節能作用。工業活動中需要使用到的大型設備，包括水泵、風機，盡管在正常運行過程中是工頻狀態，但也會造成大量電能的浪費。利用變頻器設備，控制這些大型設備的流量和風量，改變電機轉速也可以使得大型設備的輸出功率發生變化，具有很好的電氣節能效果，電能損耗也隨之降低。與此同時，應用y型高效發動機，可以節約電能損耗約20%至30%，y型高效發動機常應用于新電動機更換、舊電動機損壞、新項目開發以及重新繞組中，y型高效發動機具有較強的經濟適用性。

第四，利用高效節能光源。眾所周知，太陽光是可再生能源，同時也是對環境不產生污染的。將太陽光應用于工業電氣節能設計中，可以有效實現照明節能的目的。以建筑設計為例，透明和采光相結合。在白天，盡可能使用棱鏡窗、反射高窗、采光格板、導光管等，能夠使建筑物內得到一個穩定的光照條件。在使用光伏發電系統的基礎上，也可以充分把所收集到的太陽光用于照明，這種方法常應用于室外街道照明設計中。需要指出的是，電氣零件使用效率的高低，也能夠實現照明節能目的，這就需要提高光源的效能。目前，將高壓鈉燈與ts型陽光燈管結合，就實現了充分利用高效光源，節約能源消耗，擴大照明效果的目的。

第五，改進燈具控制方式。根據實際的照明需求，在滿足工業設計生產工藝的前提下，對燈具控制方式進行優化與改進，能夠避免電能浪費，提高設計電氣節能的性能。具體來講，還需要根據房間面積的大小，來確定燈具的數量。一般情況下，如果房間面積較大，可以采用“多等一控“燈具控制方式來控制燈具數量，在合理范圍內，采用一定數量的單控燈。相反的，如果房間面積較小，可以采用“兩燈一控”或者“一燈一控”的燈具控制方式；在樓梯、走廊等公共場合中，常采用光電控或者聲控的方式；對于位置比較偏僻，無法獲取天然采光，并且距離側窗，存在較大距離的地方，常采用光電控制方式；在室外，要想達到照明要求，可以采用光電定時開關控制方式或者程序控制方式。

4 結束語

綜上所述，我國工業電氣節能的現狀依然不容樂觀，電氣節能技術在工業設計中的應用需要遵循經濟性原則、節能性原則和適用性原則。本文主要從應用電氣智能控制系統、應用節能型供配電系統、應用節能設備、利用高效節能光源和改進燈具控制方式五個方面，探討電氣節能技術在工業設計中的實踐應用。在今后，還需要相關領域的專家學者從更多的層面展開進一步的分析與研究。

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