【摘 要】我國是一個能源消耗大國，節(jié)能減排、環(huán)保低碳已經成為實現可持續(xù)發(fā)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(jié)能不僅僅是廣大資源用戶的事情，電力企業(yè)在輸電、配電、供電過程中采用科學合理的電力設計，對于節(jié)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(jié)能應用進行探討，建設性地提出電力設計節(jié)約電能的幾種方法和途徑。

【關鍵詞】電力設計；節(jié)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(huán)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(yè)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(tài)，為實現社會經濟的可持續(xù)發(fā)展節(jié)能減排、環(huán)保低碳已經成時代賦予我們的責任。提到節(jié)約電能，由于各行各業(yè)的性質不同，所以在節(jié)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(fā)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(jié)能減排的投入成本可以在很短的時間內在節(jié)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(jié)能應用進行探討，意在提出電力設計節(jié)約電能的幾種方法和途徑，供同行業(yè)人員參考。

1 提高供配電系統(tǒng)的電壓等級

影響供配電系統(tǒng)設計的的因素有二：一是，為了合理確定供電系統(tǒng)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(tǒng)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(jié)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(tǒng)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(tǒng)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(tài)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(tǒng)的供電質量；其三，有效減小了負荷電流，提高供配電系統(tǒng)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(tǒng)節(jié)約大量的投入成本?？梢?，提高功率因數，減少輸電線路的電能損耗同樣是節(jié)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(jié)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(jié)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(jié)約電能的目的。

4 采用變頻調速技術

現在許多重工企業(yè)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(jié)風和水的壓力或流量。在以前，調節(jié)壓力或流量主要是依靠調節(jié)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(jié)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(jié)壓力或流量，就可以減少這一部分浪費，節(jié)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(yōu)點，變頻調速器在各行各業(yè)中已得到了廣泛的應用。

另外，在工業(yè)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(yè)生產系統(tǒng)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(xù)生產的皮帶等運輸系統(tǒng)，生產線路比較長、涉及到的生產設備也比較多，系統(tǒng)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(tǒng)一時間內，很多設備都可能處于空轉狀態(tài)，這無形之中就增大了電能消耗。如果我們能在工業(yè)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(tǒng)的運行狀態(tài)進行實時控制，可以有效減少每臺設備的空運轉時間，節(jié)約大量的電能資源。

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[責任編輯：曹明明]