淺析電氣行業的節能技術

楊振

【摘 ?要】電氣設備在使用中不管是在民用還是在非民用領域都存在不節能的現象。所以，既要宣傳好節約用電的習慣，又要從規劃、設計、管理等最初的環節規劃和落實好產品的定位，使產品著眼于綠色環保、節能、可再生能源利用等。使電氣設備具有節約能源、減少能源消耗的功能。貫徹實施“十一五”規劃目標。從變壓器到終端產品照明燈具一系列電氣設備都盡可能延長其設備壽命，減少能耗，充分考慮新能源的利用，研制出適合中國國情的產品。既要使電氣設備節能，還要控制造價，這就是技術與經濟相結合的產物。節約能源是我國的基本國策，對貫徹落實科學發展觀具有重要意義。

【關鍵詞】電氣;節能;照明

電氣節能技術為高速增長的能源消耗最大限度的節約了資源，減少了電量的使用，避免了不必要的浪費，提高人民的生活水平，緩解了國家能源越來越重的負擔，使電氣設備壽命延長，耗電量減少，更合理的使用太陽能、風能、地緣能、海水潮汐能等清潔、可再生的能源。培養使用者良好的節能習慣，合理使用電氣設備，不浪費每一度電。在大量技術人員的努力下，近年來也研發出大量的新技術，從 10KV 變壓器直到末端的照明燈具，涉及到建筑電氣的各個領域。電氣節能技術前景比較樂觀，需求量比較大，是未來發展的趨勢。

電氣節能技術是能源節約領域相對古老而又嶄新的課題。電氣方面的節能一直在運用并不斷更新，對電氣節能技術方面的需求也越來越高。所以，市場也要求電氣產品在方方面面都需要向節能方向發展，從發電、輸電、變電、配電、送電直至終端產品，都需要從節能的角度出發，研制出適合中國國情的產品。既要使產品節能，還要控制造價，這就是技術與經濟相結合的產物。節約能源是我國的基本國策，對貫徹落實科學發展觀具有重要意義。

一、節能方面的目前狀況

1、電氣存在不節能的現象

（1）民用產品中不節能的現象

近年來，由于國家對節電家電電氣產品不斷推出的惠民政策工程，使消費者對節電家電的關注度不斷提升，購買與使用這類產品的人群越來越廣。但在使用過程中由于部分消費者相關知識缺乏，不能采取科學的方法，從而導致產品的節能優勢無法充分發揮，甚至出現節能家電不節能現象。例如：洗衣機浸泡時間越長越易清洗，這種說法很不科學。洗滌時間不宜太長，否則會損壞衣物的纖維，還會無謂地消耗電能和水資源;冰箱不能只關心日耗電量，而不管其它相關因素，忽略壓縮機功率.一些節能冰箱為了降低單位時間內的耗電量，往往會采取“小馬拉大車”的做法，降低壓縮機的功率。這樣雖然表面上看起來在相同時間內耗電量降低了，但由于壓縮機的輸出功率很小，不僅會導致制冷速度慢、影響食物儲藏質量，還會因為制冷時間延長而導致耗電增加;一般人認為平板電視設計精巧，耗電量不大，其實平板電視耗電量一點都不低，比傳統CRT電視要高出很多。一般平板電視的能耗都在200瓦左右，只用遙控器開關機時不能只用遙控器，而應該關閉電視機上的電源。因為遙控關機并沒有切斷電源，電視實際上處于待機狀態，同樣在耗電.

（2）非民用產品中不節能的現象

為數不少的工程項目由于負荷計算不合理或用電數據不全導致變壓器選擇過大、照明光源選擇不當、照度設計不合理、建筑物室內照明及空調等未考慮節能控制方式、有的照明節能指標難以達到、立面照明及庭院照明未設光控環節（管理不善時白天也亮，白白浪費大量的電能）、風機及水泵起停控制僅設手動控制、電制冷機組的臺數選擇未重點考慮節能的因素、電梯未設群控或其他節能控制模式、自動扶梯未設節電感應控等等。

2、電氣節能的重要性

建設部、科技部及國家發展和改革委員會于 2006 年下半年發布了《 “ 十一五 ” 十大重點節能工程實施意見》，其中包括燃煤工業鍋爐改造工程、區域熱電聯產工程、余熱余壓利用工程、節約和替代石油工程、電機系統節能工程、能量系統優化工程、建筑節能工程、綠色照明工程、政府機構節能工程、節能監測和技術服務體系建設工程。其中的電機系統節能工程雖然將重點放在以工業用大容量電機為主，但仍可從一個側面看出電氣節能的重要性。作為建筑第二大能耗項目的照明，除了自身消耗的電能外，照明燈具產生的熱量又是建筑第一大能耗項目“采暖、空調”的主要熱源之一。因此，電氣節能尤其是照明節能是電氣節能的重要組成部分。從以上十大重點節能工程中可以看出，都有電氣的環節，有些是直接的，有些是間接或輔助的，所以，電氣節能在整個節能體系中起著至關重要的作用。

二、電氣節能的內容

電氣節能的主要內容可分為：① 供配電系統的節能;② 電氣照明的節能;③動力系統電氣設備的節能;④計量與管理。

1、供配電系統的節能

選擇合理的供電電壓和供電方式，對供配電系統的構成進行技術經濟分析，使供配電系統整體分布合理，變電所位置深入負荷中心，選用低損耗節能型的變壓器，減少配電級數，縮短供電半徑，計算負荷，合理選擇導線截面，減少線路損耗;注重提高設備運行的負荷率，盡可能使變壓器及電動機類電氣設備等處在經濟運行狀態（目前國內各類工程變壓器、電動機等用電設備 “ 大馬拉小車 ” 的現象較為普遍）。單相設備均勻分配到三相回路，部分對供配電質量要求高的工程項目采用有載調壓變壓器，在確保供電質量的同時起到節能的作用;合理設置集中與就地無功補償設備;根據需要抑制非線性負荷產生的高次諧波;盡可能使三相負荷平衡;提高用電設備的功率因數，合理進行無功補償;采取抑制和消除諧波的措施等。

2、電氣照明的節能

（1）燈具光源的節能

根據不同工程的使用要求合理選用高效節能型光源，盡可能不選白熾燈（自2015年10月1日北京市建設工程中白熾燈由限制使用改為禁止使用）。以下簡單介紹LED燈、無極燈、高強度氣體放電燈、緊湊型熒光燈四種節能光源。常用光源分類如圖1-1所示。

LED（Light Emitting Diode ?發光二極管）作為第四代新光源，同樣亮度下，耗電僅為普通白熾燈的1/10，而壽命卻可以延長100倍。并且其顏色純度高且色彩十分鮮艷，并可任意變幻出絢麗的色彩，能達到傳統光源無法比擬的動感效果。

無極燈是Promise Light高頻等離子體放電無極燈的簡稱，是綜合應用光學、功率電綠色照明節能技術和綠色照明智能控制技術 、等離子體學、磁性材料學等領域最新科技成果研制開發出來的高新技術產品，與節能燈、金鹵燈、高壓鈉燈等傳統光源相比，具有顯著的優越性。是一種高光效、長壽命、高顯色性，代表照明技術未來發展方向的新型光源。

高強度氣體放電燈（HID）以金屬鹵化物燈為代表，適用于體育場館、道路、廣場等。這類場所范圍廣，使用光源多，節能效果顯著。美國最新研制的脈沖啟動型（Pulse Start）金鹵燈，比普通美式金鹵燈提高光效15%～20%，延長壽命50%，改善了光通維持率，配電感鎮流器和觸發器即可啟動。

直管熒光燈適用于較低矮的室內場所，如辦公室、場館輔助用房。

緊湊型熒光燈以緊湊型熒光燈（包括H型、U型、D型、環形等）為主，替代白熾燈，適用于辦公、場館輔助用房、門廳、走廊等場所。

（2）控制方式的節能

盡可能多設置開關點，使燈具開關控制靈活，方便、節能;大進深房間或商場、大廳等大空間照明采用分區、分級控制，充分利用自然光，以節約電能;居住建筑樓梯間、內走道等采用聲控開關，室外有關的照明燈具采用光控開關等節能控制;賓館類建筑的客房均采用節能控制開關;個別檔次高的項目采用照明控制系統等。

3、 動力系統電氣設備的節能（電動機、空調系統、 給排水系統、電梯、典型建筑設備等）

（1）空調設備節能

監控系統對于目前的空調工程中根據不同空氣處理段采用的控制環節主要有溫度控制、濕度控制、送風量和新風量控制、壓力和壓差控制環節等，采用各種隔離的控制方案。為此需要在通風、空調機組選裝溫度、濕度、壓差、二氧化碳等測量傳感器和電動調節閥、變頻器以及送、排風機電控箱開關觸點等執行器.

（2）給排水設備節能

給水系統：水位傳感器，變頻水泵，澆灑場地用泵及電磁閥，一次/二次加壓水泵等接入建筑設備節能監控系統。由變頻水泵自帶就地控制系統，建筑設備節能監控系統只監不控，故障報警。對于其它水泵，需要監測運行狀態、故障報警和手自動狀態。對澆灑運動場地用水泵，根據時間表程序聯鎖控制室外電磁閥的開關。當給水箱的水位進行監視，超高和超低報警向中央管理操作站發出報警信號。

排水系統：由于污水泵一般自帶就地控制系統，建筑設備節能監控系統只監不控。當污水坑的液位達到超高報警液位時，向中央管理操作站發出報警信號。

（3）電梯設備節能

監控系統采用計算機實行群控，以達到優化傳送、控制設備平均使用率、節約能耗、優化運行管理的目的。但由于電梯設備的特殊性，這種控制一般都是由電梯廠商提供專門控制系統，建筑設備節能監控系統設計只監測其工作狀態、故障報警信號以及其它從電梯電控箱可獲得的觸點監測信號。

4、計量與管理（電能計量、冷熱量計量、中央空調系統的計量、居住小區的能耗計量等）

建筑設備水、電、氣、冷、熱能消耗量的自動計量管理系統主要包括對傳統電表、水表、煤氣表加以改進的智能計量表、數據采集顯示控制器、數據傳輸網絡、中央管理操作站、能耗信息管理專用軟件等部分組成，可以自動完成抄表、統計、打印、收費、自檢報警、用戶能耗控制等功能。計算機網絡遠傳自動抄表系統采用專網傳輸、存儲數據，不但能夠實現水、電、氣表的遠程查抄、計量和收費等功能，還具有通斷控制功能，同時在系統中增加了各種防護措施。智能遠程抄表系統的優越性在于：通過集中計費實現能耗費用完整、合理的分攤與結算，并取消人工抄取數據的費用;由于從讀數到帳單打印全部采用嚴密、可靠的電子數據傳輸，避免了人為讀數錯誤，增強用戶對計費結算的信任度;數據可以并入BA ?系統共網傳輸、集中管理.

三 、新能源利用

（地源或水源熱泵系統、太陽能光伏電源系統、冰蓄冷系統、蓄熱式電采暖系統、 風力發電系統、熱電 或熱電冷聯供系統等）

1、地源熱泵系統

將大地作為天然的冷熱源載體，利用水與地能進行冷熱交換，冬季將地能中的熱量換取出來，供給室內采暖，此時地能為熱源;相反，夏季將室內熱量取出，釋放到地下的土壤中，此時地能為冷源。

2、太陽能光伏電源系統

光伏發電系統是利用太陽電池組件，將太陽輻射能直接轉換為電能的新型發電系統，一般光伏系統的組成為：太陽電池組件、充放電控制器、逆變器、測試儀表以及計算機監控系統等電力設備和蓄電池或其他蓄能與輔助發電設備。

3、風力發電系統

風能是太陽能的一種轉換形式，是取之不盡，用之不竭的，在其轉換為電能的過程中，不產生任何有害氣體和廢料，不污染環境，因此受到世界各國政府的廣泛重視。風力發電是將風的動能轉變成機械能，再把機械能轉換為電能的發電方式。這種風力發電機組大體可分為風輪、發電機、鐵塔三部分。

4、其他能源利用

海洋能源按儲存形式可分為機械能、熱能和化學能。其中潮汐能、海流和波浪為機械能，海水溫差為熱能，海水鹽差為化學能。

雖然新興技術很多，實現項目可以有多個解決方案，有的方案初建費用高，而每年支付的電費少，運行費用低;相反的，有的初建費用低，而每年支付的電費多，運行費用高，哪個方案更為合理就需要進行經濟技術比較。當然，一個具備了經濟技術指標良好的節能方案只是具備了“節能”關鍵還取決是否真正節于日常的使用者。只有日常使用者具有良好節能意識，養成良好節能習慣，制定的節能措施才能有效發揮作用。再節能的方案也是用來為人服務的。該使用的時候，就要用好用足，而不該用的時候，就決不浪費。

結 ?論

現代社會越來越重視節能環保，綠色建筑是未來城市建筑發展的必然趨勢。所有人都希望把自己的家建設成為一個花園，人人都應有有節能、環保和可持續發展的決心，從 10KV 配電開始到末端的燈具，對整個供配電系統進行節能，力求優化傳統的建筑電氣設計。從目前來說，節能的新技術都帶有造價高的缺點，應用的范圍也有局限性，但是我們也要看到，節省下來的自然資源是寶貴的財富，為日后可持續發展提供了條件。更重要的是，國家對節能環保的政策支持，使之能夠更好的發展，隨著技術的成熟，經濟效應也會幾何級數的提高，前景一片光明。總之，電氣節能是一個系統工程，電氣節能應充分考慮如何在滿足建筑物功能的前提下盡量減少設備使用時間和提高設備使用效率，這個問題是節能設計的出發點，從這個出發點我們才能夠因地制宜的制定出合理的節能方案。電氣節能設計方法有很多，但萬變不離其宗，總的原則仍然是既節約能源又滿足建筑物功能的需要。

參考文獻：

[1]中國建筑節能年度發展研究報告 2007.清華大學建筑節能研究中心著.中國建筑工業出版社，2007.3

[2]《“ 十一五 ” 十大重點節能工程實施意見》讀本.國家發展和改革委員會資源節約和環境保護司編.中國發展出版社，2007.2

[3] 電氣節能技術.王景梁主編.中國電力出版社，2013.6

[4] 建筑節能和環保應用技術.徐春霞主編.中國電力出版社，2006.8

[5] 建筑照明設計標準（GB50034-2004）

[6] 公共建筑節能設計標準（GB50189-2005）