電力工程設計中節能措施及應用研究

孫寧海

摘要：社會經濟的飛速發展，使得我國用電需求量日益增加。而建設環境友好型社會和資源節約型社會是當今時代的重要課題，國家和社會對節能減排工作給予了了高度的重視。對于電力行業而言，對電力工程設計中節能措施及其應用進行研究，既符合時代的發展需求，又有利于電力行業的可持續發展。因此，本文結合電力工程設計中節能措施的應用意義以及電力工程節能設計的基本要求，提出了具體的節能設計措施，以期為我國電力工程節能設計提供借鑒。

關鍵詞：電力工程;設計;節能措施

電力行業發展依賴于能源的消耗，發展越快，能源消耗也多。隨著我國能源緊缺問題和環境污染問題的日益凸顯，“節能減排、綠色發展”視域下，對電力工程設計中節能措施及應用進行深入研究，對于電力行業的健康、持續發展具有重要的意義。

一、電力工程設計中節能措施的應用意義

（一）有利于經濟發展

能源作為人類生存和發展的重要基礎，能夠直接影響社會經濟的發展。近幾年我國能源短缺問題日益凸顯，已經成為制約國家經濟發展的重要因素，而在電力工程設計時應用多種節能措施，可有效緩解能源短缺問題，從而促進國家經濟的進一步發展。

（二）有利于環境保護

目前我國仍以火力發電為主，發電過程中不僅會消耗大量的不可再生資源，還會釋放出大量的環境污染物，對生態環境及人們的身體健康造成嚴重危害。做好電力工程節能設計，則能夠有效減低不可再生資源的消耗量以及污染物的排放量，從而達到保護生態環境的作用。

（三）有利于改善生活

電能是現代生活不可或缺的重要組成部分，人們在追求高品質生活的同時，也會對電力行業提出更加多元化的需求。在電力工程設計時應用多種節能措施，既能夠對現有電力系統進行合理化優化，使其更好地滿足用戶的用電需求，又能夠降低能源消耗，提高能源利用率及電力生產能力，進一步促進國民生活水平的提升[1]。

二、電力工程節能設計的基本要求

（一）注重節能減排

節能減排是電力工程節能設計的最基本要求。電力工程設計時，應積極采用多種節能措施，對電力生產和傳輸過程中的能耗進行科學、合理地控制，從而達到降低能源消耗、減少污染物排放的目的。

（二）注重需求側管理

電力需求的多樣性和不確定性，使得按滿足用戶最大需求設置的發供電能力，在需求低谷時段大量被閑置，不僅增加了發供電成本，而且也增加了客戶的電費負擔。因此，基于用戶的用電需求和習慣，通過儲能系統設計、劃分峰谷電價等措施，強化需求側管理，是電力工程節能設計的一個基本要求。

（三）注重新能源開發

受科技水平的限制，以往主要以燃燒不可再生資源來獲取電能。這種電力生產方式，不僅會嚴重污染生態環境，還會受到資源儲量的限制。因此，隨著科學技術的不斷發展，在電力工程設計時注重新能源的開發和利用，利用風能、太陽能、核能代替傳統能源進行發電，是新時期電力工程節能設計的基本要求。

（四）注重新型節能技術研發

注重新型節能技術的研發是新時期電力工程節能設計的基本要求。在節能設計過程中，技術人員及科研人員應積極進行新型節能技術的研發和應用，例如利用等離子點火助燃技術提高電力生產效率;利用儲能技術提高能源利用率等。通過新型節能技術的研發與應用，有效實現節能降耗目標，推動我國電力行業健康、持續發展。

（五）注重效益平衡

注重效益平衡也是電力工程節能設計的一個基本要求。雖然“節能降耗”是新時期電力行業發展的重要目標和趨勢，但在電力工程設計時，不能單方面的追求節能、環保、降耗，而忽視了電力工程的實際經濟效益，應最大限度追求生態效益、經濟效益的平衡，這樣才能使電力行業得到良性發展[2]。

三、電力工程節能設計具體措施

（一）積極使用新能源發電

新能源具有可再生、污染小等顯著特點，利用新能源進行發電，不僅可以有效緩解傳統能源緊缺的問題，還能夠顯著降低發電過程對生態環境的污染。因此，新時期背景下，優化能源結構，調整新能源在電力生產過程中的應用比例，充分發揮新能源發電的優勢，是電力工程節能設計的重要措施。目前，新能源發電的主要形式有：風力發電、太陽能發電、水力發電以及核能發電。

太陽能發電的主要應用形式是分布式光伏并網發電。分布式光伏并網發電系統主要由光伏組件陣列、并網逆變系統組成。其發電原理為：光伏組件陣列利用太陽能電池板中半導體材料的光伏效應，將太陽能轉化為電能;然后由并網逆變系統中的多個逆變器將電能逆變為與電網電壓同頻、同相的正弦交流電流，從而實現并網供電。隨著科學技術的發展，現階段分布式光伏并網發電普遍與儲能系統配套應用，這樣既能夠滿足特殊用戶的用電需求，有能夠將多余的電能輸送至電網，實現就近消納處理，從而達到節約能源、降低環境污染、提升發電能力、減少電力輸送能耗等多重節能設計效果。

風能發電的主要應用形式為風力機發電。其應用優勢在于風能屬于可再生清潔能源且蘊藏量豐富，發電過程中不會產生環境污染。同時，相關技術和機械設備比較成熟，不僅建設速度快，而且運行成本低。

水利發電的主要應用形式有：堤壩發電、潮汐發電等。其應用優勢體現在兩方面：一個是水資源的清潔性、可再生性以及儲量豐富性，另一個是與水利工程的兼容性，兼具水利調節和電能生產的功能。水力發電的應用局限性比較明顯，如：地形環境影響性大;建設周期長、費用高、工程量大;會對生態環境造成一定破壞;容量不易增加等。

核能作為一種比較成熟的技術，具有良好的清潔作用，在世界能源結構中占有重要的地位。核能發電的應用優勢在于發電過程中不會產生空氣污染、發電效率極高、發電成本不受國際經濟形勢影響。其應用弊端在于對核發電廠的安全性要求極高，一旦發生核泄漏將會造成極為嚴重的后果。同時，核電廠建設成本極高，熱污染較大，不適宜做尖峰、離峰之隨載運轉。這些都制約了核能發電的發展。

（二）引入新興節能技術

在電力工程節能設計過程中，應從需求側和供給側兩個層面引入新興節能技術，以此實現“削峰填谷”的節能設計目的。

從供給側出發，電力企業應注重新能源發電技術、儲能技術、電子信息技術等新興技術在電力工程中合理運用，一方面積極進行蓄能電廠建設，在用電高峰時期持續發電，在用電低谷時期儲存富余電能，以此促進峰谷電量差的進一步平衡，實現“削峰填谷”節能設計目標;另一方面，積極進行智能電網建設，利用大數據處理技術、互聯網技術、無線通信技術、人工智能技術等前沿性科學技術，對電力系統進行實時監控，在此基礎上，綜合分析電力系統的耗能情況，了解和掌握用戶的用電習慣，對電力系統進行科學化、智能化的調控，從而達到降低能耗、削峰填谷的節能設計效果。

從需求側出發，電力企業應鼓勵和引導終端用戶使用蓄冷蓄熱技術、能源替代運行技術等各種先進的節能技術，以此提升電能利用率，實現峰谷用電的平衡。例如：鼓勵用戶使用蓄熱式電鍋爐、蓄熱式電熱水器、冰蓄冷空調等節能電器，從而加強深夜電網廉價、過剩電力蓄能的利用率，在緩解用電高峰期電力供應壓力的同時，顯著提升終端用戶用電的經濟性，達到節能降耗的目的。

（三）施行無功補償

電力網絡中的大部分負荷屬于感性負荷，很多電力設備運行使消耗的功率并非全部是有用功，因此，減少電力設備運行中的無用功消耗是電力工程節能設計的一個重要措施。在進行電力工程節能設計時，設計人員可通過設置并聯電容器或其它無功補償裝置的方法，控制電能損耗，以此減少電力系統中感性負荷的產生，實現節能降耗的設計目標。上述節能設計措施被稱為無功補償，其不僅能夠有效降低電力系統運行過程中的能耗，提升供電質量，還能夠提升電力設備的運行效率，擴充變壓器容量，縮減電費支出。此外，在電力工程設計時，還可以利用靜止無功發生器，實施動態無功補償。相較于傳統無功補償方式，動態無功補償不僅補償效果更加出色，而且諧波產生少、響應速度快，可有效延長電力系統的使用壽命。

（四）實施變壓器節能設計

變壓器設計是電力工程設計的重要內容。因此，實施變壓器節能設計是電力工程節能設計的重要措施。電力工程節能設計中，應結合變壓器的實際應用環境，科學選擇節能效果相對出色的變壓器，以此降低運行能耗，提高工作效率。變壓器運行過程中，不僅會產生空載損耗，還會產生負載損耗，其損耗量由變壓器自身電阻和節點功率決定。在電力工程設計時，應根據實際電阻率情況，選擇較小的變壓器，同時變壓器材質應優先選擇銅制材料，以此進一步降低運行能耗。此外，考慮到變壓器運行經濟性與節能性的有效平衡，將變壓器負載控制在75%～85%的范圍內，應用效果最好[3]。

結語：

綜上所述，“綠色發展”視域下，進行電力工程節能設計，有利于國家經濟的發展，有利于生態環境的保護，有利于人們生活質量的提升。新時期，我國電力企業應以“節能減排”為導向，明確電力工程節能設計的基本要求，通過積極使用新能源發電、引入新興節能技術、施行無功補償、實施變壓器節能設計等節能措施，實現“削峰填谷”、“綠色生產”等節能設計目標，推動我國電力行業的健康、持續發展。

參考文獻

[1]李光日.關于電力工程設計中的節能措施探究[J].中國新通信，2019，21（16）：154.

[2]張慧.供配電設計中的節能方法和措施研究[J].城市建設理論研究（電子版），2019（17）：8.

[3]谷昊欣.關于電力工程設計中的節能措施探究[J].工程建設與設計，2018（12）：87-88.