淺談電氣節(jié)能在節(jié)能工作中的應(yīng)用

王炎煒

（天津市節(jié)能技術(shù)服務(wù)中心，天津，300051）

一、能源與節(jié)能

隨著社會的不斷進(jìn)步與科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)在人們越來越關(guān)心我們賴以生存的地球，世界上大多數(shù)國家也充分認(rèn)識到了環(huán)境對我們?nèi)祟惏l(fā)展的重要性。各國都在采取積極有效的措施改善環(huán)境，減少污染。這其中最為重要也是最為緊迫的問題就是能源問題，要從根本上解決能源問題，除了尋找新的能源，節(jié)能是關(guān)鍵的也是目前最直接有效的重要措施。在最近幾年通過努力，人們在節(jié)能技術(shù)的研究和產(chǎn)品開發(fā)上都取得了巨大的成果?，F(xiàn)在各種節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品豐富多樣，并且不斷地在推陳出新。

說到節(jié)能，就先要提到能源，我國的《能源百科全書》是這樣定義的：“能源是可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動力等任意形式能量的載能體資源?！笨梢?，能源是一種呈多種形式的，且可以相互轉(zhuǎn)換的能量的源泉。確切而簡單地說，能源是自然界中能為人類提供某種形式能量的物質(zhì)資源。物質(zhì)、能量和信息是構(gòu)成自然社會的基本要素?！澳茉础边@一術(shù)語，過去人們談?wù)摰煤苌?，正是兩次石油危機(jī)使它成了人們議論的熱點(diǎn)。能源是整個(gè)世界發(fā)展和經(jīng)濟(jì)增長的最基本的驅(qū)動力，是人類賴以生存的基礎(chǔ)。自工業(yè)革命以來，能源安全問題就開始出現(xiàn)。在全球經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，國際能源安全已上升到了國家的高度，各國都制定了以能源供應(yīng)安全為核心的能源政策。

而“節(jié)能”就是盡可能地減少能源消耗量，生產(chǎn)出與原來同樣數(shù)量、同樣質(zhì)量的產(chǎn)品；或者是以原來同樣數(shù)量的能源消耗量，生產(chǎn)出比原來數(shù)量更多或數(shù)量相等質(zhì)量更好的產(chǎn)品。應(yīng)用技術(shù)上現(xiàn)實(shí)可靠、經(jīng)濟(jì)上可行合理、環(huán)境和社會都可以接受的方法，有效地利用能源，提高用能設(shè)備或工藝的能量利用效率。

為了推動全社會節(jié)約能源，提高能源利用效率，保護(hù)和改善環(huán)境，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會全面協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展，2007年10月中華人民共和國全國人民代表大會常務(wù)委員會修訂通過了《中華人民共和國節(jié)約能源法》。該法對節(jié)能管理、能源的合理使用、節(jié)能技術(shù)進(jìn)步、節(jié)能的激勵(lì)措施，及有關(guān)法律責(zé)任等都做出規(guī)定。

節(jié)能是我國可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)長遠(yuǎn)發(fā)展戰(zhàn)略，是我國的基本國策。

廣義的講，節(jié)能是指除狹義節(jié)能內(nèi)容之外的節(jié)能方法，如節(jié)約原材料消耗，提高產(chǎn)品質(zhì)量、勞動生產(chǎn)率、減少人力消耗、提高能源利用效率等。

狹義的講，節(jié)能是指節(jié)約煤炭、石油、電力、天然氣等能源。

在狹義節(jié)能內(nèi)容中包括從能源資源的開發(fā)，輸送與配轉(zhuǎn)換（電力、蒸汽、煤氣等）或加工（各種成品油、副產(chǎn)煤氣為二次能源，直到用戶消費(fèi)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)，都有節(jié)能的具體工作去做）。

二、電能簡述

電能的利用是第二次工業(yè)革命的主要標(biāo)志，從此人類社會進(jìn)入電氣時(shí)代。電能是表示電流做多少功的物理量，指電以各種形式做功的能力，所以有時(shí)也叫電功。

在日常生活中使用的電能主要來自其他形式能量的轉(zhuǎn)換，所以也稱二次能源。當(dāng)然電能也可轉(zhuǎn)換成其他所需能量形式。它可以有線或無線的形式做遠(yuǎn)距離的傳輸。電能被廣泛應(yīng)用在動力、照明、冶金、化學(xué)、紡織、通信、廣播等各個(gè)領(lǐng)域，是科學(xué)技術(shù)發(fā)展、國民經(jīng)濟(jì)飛躍的主要?jiǎng)恿Α?/p>

在我們的日常生活中，每時(shí)每刻都離不開電能，從日常起居到建設(shè)生產(chǎn)，從電動牙刷到核反應(yīng)堆，電能都在為我們提供著服務(wù)。

我國是僅次于美國的發(fā)電大國，而其中80%為火力發(fā)電?；鹆Πl(fā)電每天燃燒了大量的煤和石油，并且產(chǎn)生大量有害氣體，污染環(huán)境。當(dāng)前，能源形勢嚴(yán)峻，尤其是世界能源危機(jī)。據(jù)目前的開采速度，煤炭可供應(yīng)169年，天然氣僅僅可以供應(yīng)65年，石油只可用到2050年。而我國的能源形勢更為嚴(yán)峻，據(jù)《1997年世界能源統(tǒng)計(jì)評論》估計(jì)，中國的煤炭在以后的88年內(nèi)，石油和天然氣資源分別在20.2年和49.3年內(nèi)將面臨枯竭。依賴于煤炭、石油等一次能源的電能，形勢岌岌可危。2004年，全國24個(gè)省市拉閘限電，電力嚴(yán)重短缺。2005年，全國最大電力缺口達(dá)2500萬kW。

節(jié)約電能已成為我國節(jié)能工作的重要組成部分。在前不久發(fā)布的《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十二個(gè)五年規(guī)劃綱要中》進(jìn)一步明確了以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)以技術(shù)創(chuàng)新為核心的節(jié)能減排規(guī)劃目標(biāo)。

一方面是能源對我們生活的不可或缺；另一方面是電能面臨的嚴(yán)峻現(xiàn)狀，所以我們的節(jié)能工作就越發(fā)顯得迫在眉睫。

三、節(jié)約電能在節(jié)能工作中的舉措

1、推行節(jié)電首要的任務(wù)目標(biāo)，是推進(jìn)高耗能企業(yè)的節(jié)電。這包含了兩方面問題：其一，企業(yè)供配電系統(tǒng)的節(jié)能；其二，用電設(shè)備如電動機(jī)的節(jié)能。電動機(jī)耗電量占工業(yè)企業(yè)能耗的65%，電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能列為十大重點(diǎn)節(jié)能工程是非常正確的。

1）企業(yè)供配電系統(tǒng)節(jié)能

a.改造迂回線路，消除迂回供電帶來的附加線損；

b.隨著企業(yè)增容，原有線路導(dǎo)線截面應(yīng)增大，并且電流密度不大于1～1.5A/；

c.改造導(dǎo)線的接續(xù)方式和工藝，減少接續(xù)點(diǎn)損耗；

d.采用無功補(bǔ)償，提高功率因數(shù)；

e.更新高能耗變壓器；

f.根據(jù)負(fù)荷容量，布局變化，調(diào)整或增建變電所，使之處在負(fù)荷中心，滿足供電半徑；

g.有條件采用配電系統(tǒng)自動化裝置，提倡企業(yè)供配電系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行制。

2）電動機(jī)節(jié)能改造

a.采用高效率繞阻技術(shù)，可降低雜散損耗并提高電動機(jī)效率；

b.采用Δ—Y變換運(yùn)行，可節(jié)能25%；

c.減少線圈端部長度，降低銅耗；

d.采用磁性槽泥和磁性槽契，降低空載損耗；

e.采用變頻控制技術(shù)，提高電動機(jī)輕載時(shí)效率，達(dá)到節(jié)能目的；

f.就地安裝無功補(bǔ)償裝置，以減少由于傳輸無功而引起損耗。

2、建筑節(jié)能

建筑能耗在發(fā)達(dá)國家占全國能耗的1/3。以辦公建筑為例，照明耗電量為總耗電量33.3%?？照{(diào)占41.4%，其他動力占25.3%。

據(jù)資料介紹，我國400億的現(xiàn)有建筑中，99%屬高能耗建筑，單位建筑面積能耗為發(fā)達(dá)國家的3倍以上。

建筑物節(jié)能的內(nèi)容和對象包括建筑設(shè)計(jì)、空調(diào)系統(tǒng)、照明和設(shè)備。建筑運(yùn)行節(jié)能管理的實(shí)現(xiàn)大多數(shù)通過建筑設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)（即樓宇自控系統(tǒng)）來實(shí)現(xiàn)，主要就是空調(diào)系統(tǒng)等的節(jié)能管理。對空調(diào)節(jié)能的有效控制，最終反映在設(shè)備的高效運(yùn)行上。采用變頻控制空調(diào)機(jī)組風(fēng)機(jī)設(shè)備方式的變風(fēng)量控制對于建筑運(yùn)行的節(jié)能來說具有顯著的效果。

3、照明節(jié)能

照明節(jié)能意義重大，我國照明耗電大體占全國總發(fā)電量10%～12%，2003年我國總發(fā)電量為18500億kW·h，按12%計(jì)，照明耗電達(dá)2220億度。據(jù)資料報(bào)道，目前城市照明（指景觀照明和功能照明的統(tǒng)稱）年用電量約占全國總發(fā)電量的4%～5%。

1991 年，美國環(huán)保局首先提出綠色照明概念，我國1993年開始推行綠色照明工程。

1）照明節(jié)能主要從三個(gè)方面入手：

a.選用高效節(jié)能的電光源和燈具

b.選用高品質(zhì)電子鎮(zhèn)流器或節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器

c.配置適宜，先進(jìn)照明控制裝置

首先應(yīng)大力推廣稀土三基色熒光燈的使用。從愛迪生發(fā)明電燈以來，人類始終未停止開發(fā)環(huán)保、節(jié)能新光源的腳步：從日光燈到緊湊型節(jié)能熒光燈再到稀土三基色熒光燈。一般功率5～65W緊湊型熒光燈，光效50～75lm/W，而采用稀土三基色熒光粉的T8—36W直管熒光燈的光效可達(dá)90lm/W以上，Ra為85，T5—28W直管熒光燈光效可達(dá)104lm/W。

目前我國企業(yè)已具備產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)T8直管稀土三基色熒光燈的條件，燈管的光參數(shù)接近或達(dá)到國際著名品牌的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。T8直管型稀土三基色熒光燈采用節(jié)能型的細(xì)管，直徑比傳統(tǒng)的粗管T10、T12更細(xì)，更節(jié)能。

使用優(yōu)質(zhì)的稀土三基色熒光粉，可達(dá)到高光效、高顯色的統(tǒng)一，壽命更長，光色更好，顯色性好，互換性強(qiáng)，在國外發(fā)達(dá)國家得到普遍應(yīng)用。據(jù)悉，截止到2008年北京中小學(xué)校都已安裝上T8直管三基色熒光燈管。今后也必將得到廣泛運(yùn)用。

其次，大型公共建筑等應(yīng)重視采用照明節(jié)能控制裝置及系統(tǒng)。在美國，照明自動控制已成為辦公室、教室照明新建或改造的主要內(nèi)容。

2）建設(shè)部要求各地進(jìn)一步加強(qiáng)城市照明節(jié)能工作，建設(shè)節(jié)約型社會。國務(wù)院也曾下達(dá)“關(guān)于做好建設(shè)節(jié)約型社會近期重點(diǎn)工作的通知”明確要求，在城市照明建設(shè)與改造中要保證以道路照明為主的功能照明，嚴(yán)格限制裝飾性的景觀照明。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國城市公共照明每年開支達(dá)數(shù)百億元。應(yīng)積極推廣采用國際上流行的全數(shù)字智能路燈節(jié)能控制技術(shù)，即智能光源降壓——穩(wěn)壓——調(diào)光技術(shù)。它的技術(shù)思想為：在繁忙時(shí)段，控制路燈保持較強(qiáng)的照度；午夜時(shí)分，自動調(diào)光；后半夜車稀人少時(shí)，控制路燈保持較低的照度的照明。在美國、德國此類技術(shù)得到了政府大力扶持和推廣，節(jié)電率高于30%。我國已有獨(dú)立自主知識產(chǎn)權(quán)的這方面技術(shù)產(chǎn)品，如哈工大樓宇自動化研究所研制的“金鹵燈調(diào)壓調(diào)光系統(tǒng)”，在城市道路照明應(yīng)用中運(yùn)行效果優(yōu)良。今后尚需政府的行政支持。

4、從電氣設(shè)計(jì)角度看節(jié)能

以北京市為例，政府要求：新建的大型公建項(xiàng)目必須作“節(jié)能設(shè)計(jì)和評估”，否則，不得開工。北京市大型公建的建筑面積僅占民用建筑總建筑面積的5.4%，但耗電量接近北京市生活用電的50%，單位耗電量是普通住宅的10～15倍。

建筑電氣專業(yè)在具體設(shè)計(jì)中應(yīng)注意：

1）構(gòu)建經(jīng)濟(jì)，合理供配電系統(tǒng)，選用高效，低耗電氣設(shè)備及元件，采用變配電系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)，力求最佳節(jié)能運(yùn)行。

2）采用先進(jìn)的照明控制系統(tǒng)，有效實(shí)施照明系統(tǒng)節(jié)能運(yùn)行。

3）采用建筑能源管理系統(tǒng)，對空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)，給排水系統(tǒng)等進(jìn)行自動化集中管理和節(jié)能運(yùn)行。

4）和暖通供熱專業(yè)密切配合，慎用或不用電采暖鍋爐及電暖氣等高能耗設(shè)備。

5）重視采用可再生能源技術(shù)和產(chǎn)品。如太陽能發(fā)電設(shè)備、風(fēng)力發(fā)電設(shè)備等。早在2005年，我國已有約300萬人采用太陽能照明，節(jié)約1億度電。采用太陽能熱水器代替電熱水器，我國3億多家庭，而住宅用電、電熱水器是耗電量較大的，節(jié)電效果那將是很可觀的。

曾幾何時(shí)，智能建筑一詞便被頻繁出現(xiàn)的綠色建筑、生態(tài)建筑等名詞所掩蓋。按國際慣例，當(dāng)GDP人均達(dá)到8000～10000美元時(shí)，建造大量生態(tài)建筑比較合適，而建造大量生態(tài)建筑目前還不太適合我國國情。

目前我國仍是一個(gè)發(fā)展中國家，建造大量的節(jié)能建筑是當(dāng)前行之有效的措施，也是實(shí)施我國能源戰(zhàn)略的關(guān)鍵點(diǎn)之一。節(jié)約電能，建設(shè)節(jié)約型社會是我們共同的使命！

《中國的能源狀況與政策》

《電氣節(jié)能與建筑節(jié)能》

《高耗能企業(yè)節(jié)能措施》

《2010-2011年中國節(jié)能服務(wù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究年度報(bào)告》

《2010-2011年中國節(jié)能減排技術(shù)發(fā)展研究年度報(bào)告》