電氣節(jié)能與新能源的應(yīng)用

楊柯

【摘 ?要】社會經(jīng)濟的持續(xù)增長，造成各領(lǐng)域?qū)Y源和能源的需求不斷增長，能源短缺問題愈加嚴(yán)重。能源和資源的生產(chǎn)和利用中，會產(chǎn)生不同程度的污染，如霧霾和溫室效應(yīng)，影響人們的日常生活、工作及學(xué)習(xí)，嚴(yán)重時甚至?xí)＜叭藗兊纳】怠Ｐ璺e極順應(yīng)可持續(xù)發(fā)展要求，注重電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用，并大力開發(fā)和應(yīng)用新能源，在推動社會主義基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和發(fā)展的同時，保護生態(tài)環(huán)境。因此，本文分析了電氣節(jié)能技術(shù)和新能源，結(jié)合社會發(fā)展需要提出了合理的電氣節(jié)能技術(shù)和新能源開發(fā)應(yīng)用措施。

【關(guān)鍵詞】電氣節(jié)能;新能源

1、電氣節(jié)能與電氣新能源開發(fā)的重要性

一方面，通過電氣節(jié)能，能夠?qū)崿F(xiàn)資源節(jié)約，進而降低不必要的資源浪費，實現(xiàn)對資源的高效利用，有效緩解煤炭、石油等能源短缺、自然資源枯竭的現(xiàn)狀，減少供電用電壓力。同時，降低社會與化石能源的需求量，減少小煤礦的開采，進而對其周圍環(huán)境進行改善。另一方面，開發(fā)新的電氣能源，利用風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮茉础⑺艿瓤稍偕Y源進行發(fā)電，減少對自然資源的過度開采，且利用這些干凈的能源，亦不會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生危害。

2、電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用措施

2.1、變壓器節(jié)能設(shè)計

在電力系統(tǒng)中，變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)之一。由于變壓器廣泛的存在于電力網(wǎng)絡(luò)中，所以損耗也貫穿于整個變壓器運行過程。變壓器內(nèi)的損耗主要分為“鐵損”和“銅損”。“鐵損”就是在變壓器工作時，變壓器兩端需要經(jīng)過磁場進行耦合，才能進行電壓等級的轉(zhuǎn)換，而在磁場生成后，由于電池感應(yīng)定律，會在變壓器鐵芯內(nèi)產(chǎn)生渦流，其發(fā)熱所帶來的損耗，即為“鐵損”。“銅損”則是由于變壓器內(nèi)部繞組的自身阻抗所帶來的損耗。這些損耗均是由變壓器的結(jié)構(gòu)以及原理所帶來的，是不可避免的，只能降低。由于變壓器損耗占有全網(wǎng)損耗的1/10，所以降低變壓器損耗勢在必行。

2.2、照明的節(jié)能設(shè)計

相關(guān)數(shù)據(jù)表明，建筑照明用電占據(jù)建筑用電的很大一部分，所以對建筑照明用電的節(jié)能研究意義重大，大力推進“節(jié)能、節(jié)地”建筑。“十一五”規(guī)劃提出的十大節(jié)能多點工程包括綠色照明和建筑節(jié)能，這表明建筑節(jié)能和照明節(jié)能在當(dāng)今社會發(fā)展中的重要意義。照明是電力中最大的能量損失之一。建筑節(jié)能照明方案的原則是在單獨影響照明效果的基礎(chǔ)上，最大限度地降低照明能耗，最大限度地提高電能運行。

2.3、電網(wǎng)的優(yōu)化配置

由于發(fā)電廠與用戶通常分隔兩地，所以必須要通過電力網(wǎng)絡(luò)進行電能輸送，進行輸電與配電。在電能輸送的過程中，自然的存在損耗問題。其中可以降低避免的這部分損耗為無功電流以及諧波引起的電能損耗。所以在電網(wǎng)運行時抑制諧波，同時進行無功功率的補償，可以有效地降低網(wǎng)損。對于諧波的抑制，電網(wǎng)側(cè)的主要措施可以提高母線的短路容量，同時在電網(wǎng)中加入有源濾波裝置，可有效的消除特定次數(shù)諧波。對于整個電網(wǎng)中的負(fù)荷，由于電機、變壓器等器件的大量存在，使得負(fù)荷基本都呈現(xiàn)出感性，且需要吸收大量的無功功率。

3、電氣新能源開發(fā)和利用

3.1、氫能源

氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開采，今下幾乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程廢氫，每年大約可以回收到大約1億立方米，這個數(shù)字相當(dāng)可觀。時至今日，氫能的利用已有長足進步。自從1965年美國開始研制液氫發(fā)動機以來，相繼研制成功了各種類型的噴氣式和火箭式發(fā)動機。美國的航天飛機已成功使用液氫做燃料。我國長征2號、3號也使用液氫做燃料。利用液氫代替柴油，用于鐵路機車或一般汽車的研制也十分活躍。氫汽車靠氫燃料、氫燃料電池運行也是溝通電力系統(tǒng)和氫能體系的重要手段。氫能源被視為21世紀(jì)最具發(fā)展?jié)摿Φ那鍧嵞茉矗祟悓淠茉磻?yīng)用自200年前就產(chǎn)生了興趣，到20世紀(jì)70年代以來，世界上許多國家和地區(qū)就廣泛開展了氫能源研究。

3.2、核能資源

核能資源是一種具有代表性的新能源，清潔力強，利用效率較高。但是由于核能資源的危險性，應(yīng)在核能資源開發(fā)和利用中提高對核反應(yīng)堆的重視程度。當(dāng)前，我國核能開發(fā)還處于初級階段，核能應(yīng)用范圍狹窄，應(yīng)積極吸收和借鑒發(fā)達(dá)國家的能源開發(fā)經(jīng)驗，提升能源轉(zhuǎn)化效率，降低輻射風(fēng)險。

3.3、地?zé)崮茉?/p>

地?zé)崮茉粗饕糜诩彝ス┡Ｓ捎诒狈降貐^(qū)冬季溫度較低，為滿足居民的日常取暖要求，并降低能源損耗和環(huán)境污染，應(yīng)不斷完善供暖設(shè)施。目前，我國可利用的地?zé)崽飻?shù)量達(dá)300處，可利用天然熱量110J/a。因此，需加強地?zé)崮茉吹拈_發(fā)和利用。

3.4、太陽能

太陽能是目前研究進程比較快的一項新能源，而其在發(fā)電方面的應(yīng)用發(fā)展，仍然需要社會提供大量的支持。通過對我國部分試點工程進行研究分析可以得知，在太陽能能源的實際開發(fā)過程中，想要將投資成本全部收回，那么電價便需要適當(dāng)?shù)奶岣摺Ｒ蕴旌图覉@太陽能試點工程為例，每千瓦時網(wǎng)電價需要提高3元左右，相比于煤電的上網(wǎng)電價而言，要高出許多。例如，以現(xiàn)階段居民用電價進行計算，能源開發(fā)的成本回收，便需要100年左右的時間。盡管我國目前光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品已經(jīng)具有較為成熟的組裝體系，且組裝能力位列世界前三。

3.5、風(fēng)能

風(fēng)能也是我國大力研發(fā)的一種新能源，風(fēng)能發(fā)電更是一種主要的、新型的發(fā)電方式。通常情況下，電網(wǎng)的規(guī)模相對較小，因而需要以更高的電壓等級作為依托，進行大規(guī)模的、長距離的電力輸送。這種情況下，便為電網(wǎng)管理與發(fā)展，帶來了相對較為復(fù)雜的經(jīng)濟問題與電網(wǎng)技術(shù)問題。在這種情況下，為了有效節(jié)約能源，應(yīng)采取有效措施，大力發(fā)展風(fēng)能發(fā)電，而這種情況下，就必須合理的處理系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻問題。就現(xiàn)階段我國風(fēng)能發(fā)電的實際情況來看，我國平均峰谷差大概在30%左右，有少部分地區(qū)達(dá)到了40%。但是，這種研究程度，相對于風(fēng)能發(fā)電的巨大潛力而言，顯然是不夠的。因此，在未來的新能源開發(fā)過程中，必須進一步加強對風(fēng)能資源的開發(fā)，充分發(fā)揮出風(fēng)能發(fā)電的優(yōu)勢，實現(xiàn)能源節(jié)約。

例如：張家口市位于風(fēng)能和光能豐富的河北省西北部，地理區(qū)域?qū)拸V。截至2014年底，張家口市大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)裝機達(dá)到660萬千瓦，大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機達(dá)到40萬千瓦，全年可再生能源發(fā)電量151億千瓦時。張家口擁有“國家風(fēng)光儲輸實驗中心”、“全國首個風(fēng)電研究檢測實驗基地以及風(fēng)機總裝”、風(fēng)機葉片研發(fā)和生產(chǎn)等新能源企業(yè)，雖然形成技術(shù)開發(fā)、科學(xué)技術(shù)研發(fā)、生產(chǎn)制造、新能源技術(shù)服務(wù)等完整的系列體系結(jié)構(gòu)，但是還存在不少問題。2015年7月28日，國家發(fā)展改革委員會下發(fā)發(fā)改高技〔2015〕1714號文件、《河北省張家口市可再生能源示范區(qū)發(fā)展規(guī)劃》通知，全面落實張家口市推進可再生能源示范區(qū)建設(shè)，通過張家口未來發(fā)展研究技術(shù)路線圖，確定張家口新能源發(fā)展亟待解決的一些問題。截至2018年年底，張家口市可再生能源年發(fā)電量已突破200億千瓦時，預(yù)計到2020年將達(dá)到400億千瓦時以上;到2030年將達(dá)到950億千瓦時，完全能夠滿足北京市、天津市綠色電力的調(diào)入需求。建議國家有關(guān)部門和省有關(guān)部門協(xié)調(diào)北京市、天津市與我市簽署京津冀可再生能源電力消納協(xié)議，優(yōu)先調(diào)入我市可再生能源電力，在我市建立京津冀可再生能源電力交易平臺實現(xiàn)可再生能源電力跨區(qū)域聯(lián)動交易，最終形成張家口市“兩區(qū)”建設(shè)與北京及天津資源、生態(tài)、產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展新模式。

總而言之，可持續(xù)發(fā)展背景下，為營造良好的生態(tài)環(huán)境，降低電能損耗，應(yīng)進一步加強電氣節(jié)能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，并引進新能源，以保障社會生產(chǎn)生活，推動電力行業(yè)朝著更高層次發(fā)展。

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（作者單位：國家電投河北電力有限公司張家口分公司）