電氣節(jié)能技術(shù)與電力新能源發(fā)展應(yīng)用的研究

勝利油田檢測(cè)評(píng)價(jià)研究有限公司 劉心穎 李云飛 鄒 林 勝利油田技術(shù)檢測(cè)中心 崔 晉 岳 宇

電力應(yīng)用需求的增加，不僅使得相關(guān)電力企業(yè)面臨電力供應(yīng)的壓力，也帶來(lái)了一定的環(huán)境壓力。在我國(guó)的許多地區(qū)中，電力供應(yīng)仍舊是以火力發(fā)電為主，燃料的應(yīng)用會(huì)帶來(lái)環(huán)境壓力，用電需求增加，也意味著污染的增加。為此，需要從電力資源的使用以及電力來(lái)源兩個(gè)角度進(jìn)行思考，選擇合理的方式，滿足用電需求，同時(shí)減少發(fā)電過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境壓力。電氣節(jié)能技術(shù)是從電力資源使用的角度，實(shí)現(xiàn)電能的節(jié)約應(yīng)用；新能源的發(fā)展，則是從電力來(lái)源的角度，增加清潔能源的供應(yīng)。二者并行，在滿足電力供應(yīng)需求的同時(shí)，也可減少環(huán)境壓力。

1 電氣節(jié)能技術(shù)與技術(shù)應(yīng)用措施

在電氣節(jié)能技術(shù)的研究與應(yīng)用中，重點(diǎn)在于電力能源損耗的減少以及電能應(yīng)用效能的提升。為此，需關(guān)注電網(wǎng)的配置狀況、應(yīng)用節(jié)能等問(wèn)題。

1.1 電網(wǎng)配置的節(jié)能優(yōu)化

在電力資源的供應(yīng)中，發(fā)電區(qū)域與電力資源的用戶通常距離較遠(yuǎn)，這就需要應(yīng)用電網(wǎng)完成電力資源的傳輸與配送。電網(wǎng)的配置狀況，會(huì)影響到電力資源在運(yùn)送中的損耗狀況。通過(guò)電網(wǎng)配置的節(jié)能優(yōu)化，可以減少電力資源在運(yùn)輸中的損耗。在電網(wǎng)的日常運(yùn)行過(guò)程中，需時(shí)刻關(guān)注諧波狀況，采取必要的手段抑制諧波，進(jìn)行適度的無(wú)功功率補(bǔ)償。在實(shí)現(xiàn)抑制諧波后，電網(wǎng)中母線短路的容量將會(huì)有所提升。目前，選擇在電網(wǎng)中應(yīng)用有源濾波器，可以達(dá)成這一目的。另外，還要考慮到電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)中存在的負(fù)荷，電機(jī)、變壓器等設(shè)備都會(huì)消耗一定的電力資源，設(shè)備狀況與消耗量有著直接的聯(lián)系。為此需要關(guān)注無(wú)功功率的補(bǔ)償問(wèn)題，一般情況下需要優(yōu)先選擇并聯(lián)電容器，這種裝置可以避免無(wú)功電流由于遠(yuǎn)距離傳輸?shù)囊蛩禺a(chǎn)生損耗。節(jié)能優(yōu)化設(shè)備的選擇，有助于電網(wǎng)配置整體的性能提升，在實(shí)現(xiàn)電力資源合理配置的同時(shí)，也可以提升電網(wǎng)的綜合運(yùn)行效率[1]。

1.2 變壓器設(shè)計(jì)的節(jié)能優(yōu)化

就實(shí)際的應(yīng)用情況來(lái)看，變壓器在電力系統(tǒng)中占據(jù)著重要的作用，變壓器技術(shù)屬于一種關(guān)鍵性技術(shù)。電力網(wǎng)絡(luò)中，變壓器的存在與應(yīng)用極為廣泛，因此這種設(shè)備會(huì)產(chǎn)生大量的電力損耗。根據(jù)損耗類(lèi)型的差異，可以分為“鐵損”和“銅損”?！拌F損”的產(chǎn)生，與變壓器的磁場(chǎng)相關(guān)，變壓器鐵芯中會(huì)出現(xiàn)渦流，進(jìn)而有發(fā)熱的現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了電能的損耗?！般~損”的產(chǎn)生，則與變壓器繞組的阻抗有關(guān)。這兩種類(lèi)型的損耗，與變壓器的基本結(jié)構(gòu)與功能需求相關(guān)，屬于不可避免的損耗，損耗的產(chǎn)生時(shí)必然的，需要關(guān)注如何有效減少損耗。根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)看，變壓器的損耗在電網(wǎng)的運(yùn)行損耗中占約一成，因此損耗的降低能夠使得電網(wǎng)的整體運(yùn)行狀況得到優(yōu)化。為此，可以選擇材料優(yōu)化等方式，實(shí)現(xiàn)損耗的降低。例如，采用非晶態(tài)磁性材料就能夠有效地降低“鐵損”[2]。

1.3 空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化

由于氣候變化、生活環(huán)境變化等因素，空調(diào)成為人們?nèi)粘Ｉ钪械谋貍潆娖?。空調(diào)所帶來(lái)的電能消耗極高，不同類(lèi)型的空調(diào)設(shè)備以及空調(diào)安裝設(shè)計(jì)、空調(diào)的應(yīng)用類(lèi)型等因素，都會(huì)影響到空調(diào)的電力消耗狀況。首先需要重視空調(diào)設(shè)備的選擇，高能效的空調(diào)設(shè)備，能夠提升能源的應(yīng)用率，同時(shí)達(dá)成的溫度調(diào)節(jié)效果相對(duì)較好。因此需要優(yōu)先選擇高能效的空調(diào)設(shè)備。其次，在空調(diào)的設(shè)計(jì)與安裝中，空調(diào)的安裝位置以及建筑物的保溫能力等，對(duì)于空調(diào)的應(yīng)用效果也會(huì)產(chǎn)生影響。因此在空調(diào)的節(jié)能優(yōu)化中，需要對(duì)建筑物的情況進(jìn)行考慮，建筑設(shè)計(jì)中可以優(yōu)先選擇保溫效果較好的外墻與門(mén)窗設(shè)備，達(dá)成較好的內(nèi)部空間封閉效果，減少熱氣或者冷氣的散失。另外，空調(diào)的應(yīng)用類(lèi)型對(duì)于節(jié)能狀況也會(huì)產(chǎn)生影響。普通的家用空調(diào)、商用空調(diào)、工業(yè)空調(diào)等具體的應(yīng)用場(chǎng)所有所差異，對(duì)空調(diào)的要求也有所不同，需結(jié)合應(yīng)用的場(chǎng)景，選擇最為適用的空調(diào)類(lèi)型，實(shí)現(xiàn)空調(diào)設(shè)備的節(jié)能、高效應(yīng)用。

1.4 照明的節(jié)能優(yōu)化

在現(xiàn)代生活中，照明燈具的應(yīng)用極為重要。照明設(shè)備在電能的消耗中占有較高的比例，實(shí)現(xiàn)照明的節(jié)能優(yōu)化，可以減少整體的照明設(shè)備的能源消耗。首先，需要關(guān)注節(jié)能燈具的研發(fā)與應(yīng)用，燈具生產(chǎn)與研發(fā)的相關(guān)企業(yè)、單位，需要根據(jù)節(jié)能的要求，進(jìn)行新型燈具的研發(fā)，持續(xù)改變燈具的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)照明工作中能源消耗量降低的目的。例如當(dāng)前普遍使用的冷光燈，其照明的效果更佳，且符合節(jié)能的要求。其次，照明的節(jié)能優(yōu)化也同樣與建筑物的內(nèi)部狀況有所聯(lián)系，建筑的結(jié)構(gòu)尤其是采光設(shè)計(jì)會(huì)影響到照明需求。因此在建筑物的設(shè)計(jì)中需考慮自然光的應(yīng)用。另外，照明設(shè)備的具體應(yīng)用場(chǎng)景與應(yīng)用設(shè)計(jì)，同樣會(huì)影響到能源的消耗。需要結(jié)合應(yīng)用的場(chǎng)景，選擇適當(dāng)?shù)脑O(shè)備，例如在間斷性應(yīng)用場(chǎng)景下，可以選擇升空照明設(shè)備等滿足應(yīng)用需求，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能的要求。

1.5 輸電線路的節(jié)能優(yōu)化

我國(guó)國(guó)土疆域面積廣闊，但是在資源的分布上卻呈現(xiàn)出極為不平衡的情況，因此在能源輸送以及分配過(guò)程中所遭遇到的難點(diǎn)與問(wèn)題較多。以電力能源的分布為例，我國(guó)西部地區(qū)的發(fā)電系統(tǒng)較為集中，但是主要的電能消耗集中地帶則是在東部地區(qū)。同時(shí)，以同一城市地區(qū)來(lái)說(shuō)，發(fā)電企業(yè)往往并不會(huì)建立在人口密集的城市中心地帶，而是會(huì)建立在郊區(qū)以及離市區(qū)較遠(yuǎn)的地方，這樣一來(lái)就需要借助于輸電線來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電力的輸送，在輸送的過(guò)程中就不可避免會(huì)消耗電能，并且電能的消耗往往會(huì)隨著距離以及負(fù)載的增加而不斷增大。為了有效減少電力輸送過(guò)程中的電能損耗，就需要通過(guò)改進(jìn)輸電線路的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)其電阻值的降低。此外，為了實(shí)現(xiàn)輸電線路的節(jié)能優(yōu)化，還可以通過(guò)對(duì)電網(wǎng)科學(xué)的規(guī)劃，縮短輸電距離的方式來(lái)達(dá)到降低損耗的目的。具體來(lái)說(shuō)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展情況以及電力用戶的實(shí)際需求來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)科學(xué)的配置，并在滿足用戶電力需求的基礎(chǔ)上，盡可能地使用橫截面較大的導(dǎo)線，縮短鋪設(shè)距離。

2 電力新能源發(fā)展?fàn)顩r與能源應(yīng)用

從當(dāng)前我國(guó)能源戰(zhàn)略部署來(lái)看，電力新能源占據(jù)著十分重要的地位，除了具備戰(zhàn)略上的價(jià)值以外，在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中也有著非常強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。但是從我國(guó)新能源發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，目前仍然處于初步發(fā)展階段，在配套制度以及技術(shù)應(yīng)用方面依然還有著非常大的提升空間，并且在實(shí)際應(yīng)用與開(kāi)發(fā)過(guò)程中，還存在著部分問(wèn)題亟待解決。

具體來(lái)說(shuō)，在風(fēng)力發(fā)電基地的建設(shè)方面依然需要不斷完善，在電力能源的運(yùn)輸方面其距離也比較短，使得能源地域性差異的情況依然存在。同時(shí)，在對(duì)太陽(yáng)能的利用方面也還有著很大的發(fā)展空間，并且社會(huì)上對(duì)于太陽(yáng)能等清潔能源的理解也有待提高，還需要贏取足夠的社會(huì)支持。即便如此，新能源依然是我國(guó)未來(lái)能源發(fā)展的新方向，除了能夠有效解決當(dāng)前的能源問(wèn)題以外，電力新能源的建設(shè)與發(fā)展對(duì)于我國(guó)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)也有著非常重要的意義，因此從這兩方面來(lái)看，都應(yīng)當(dāng)?shù)玫饺鐣?huì)的關(guān)注與重視。

在對(duì)電力新能源進(jìn)行開(kāi)發(fā)利用的過(guò)程中，需要綜合考量其社會(huì)效益與生態(tài)環(huán)境效益，做到兩者之間的相互協(xié)調(diào)。同時(shí)還應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)這一方面人才的培養(yǎng)，增加相關(guān)的研究投入，這樣才能為我國(guó)電力新能源的建設(shè)提供必要的人才支持與技術(shù)支持，才能促進(jìn)我國(guó)電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

電力新能源的發(fā)展中，各類(lèi)清潔能源的發(fā)展速度快，主要包括風(fēng)能、太陽(yáng)能、地?zé)崮芤约昂四堋＜夹g(shù)手段以及地理區(qū)域的因素，對(duì)于新能源的發(fā)展與應(yīng)用狀況將會(huì)產(chǎn)生影響。因此，需要綜合考慮新能源的發(fā)展?fàn)顩r。

2.1 風(fēng)能

風(fēng)能發(fā)電主要集中于風(fēng)能資源較為豐富的地區(qū)，這些地區(qū)中往往人煙稀少。因此，發(fā)電區(qū)域與用電區(qū)域存在著較遠(yuǎn)的距離，電力資源的運(yùn)輸存在一定的難度，長(zhǎng)距離運(yùn)輸需突破技術(shù)的限制，同時(shí)也要考慮到發(fā)電穩(wěn)定性與運(yùn)輸損耗的問(wèn)題。風(fēng)力發(fā)電設(shè)備的價(jià)格較高，在我國(guó)許多風(fēng)力資源豐富的區(qū)域中，風(fēng)能的狀況與季節(jié)的因素有關(guān)，這就意味著風(fēng)能發(fā)電有著投資成本高，且穩(wěn)定性不足的問(wèn)題。在應(yīng)用風(fēng)能資源的同時(shí)，也要選擇其他的補(bǔ)充電能。

為提升風(fēng)能發(fā)電的綜合效率，增加風(fēng)能的應(yīng)用，需要對(duì)兩方面的問(wèn)題有所關(guān)注。首先，風(fēng)能發(fā)電設(shè)備以及技術(shù)的研究與更新要繼續(xù)進(jìn)行，可選擇新材料進(jìn)行應(yīng)用試驗(yàn)，降低風(fēng)能發(fā)電設(shè)備的造價(jià)，從而降低風(fēng)能發(fā)電的初始投資成本。其次，需要重視風(fēng)能資源的勘察。風(fēng)能資源的分布區(qū)域中人煙稀少，且地域廣闊，可以采取人力勘察與其他技術(shù)手段綜合的方式，實(shí)現(xiàn)廣泛區(qū)域的風(fēng)力資源勘查，綜合各地區(qū)的電力資源應(yīng)用需求，選擇合適區(qū)域安裝發(fā)電設(shè)備。

2.2 太陽(yáng)能

太陽(yáng)能又稱之為光能，太陽(yáng)能發(fā)電適合于我國(guó)的許多地區(qū)，在人們的日常生活中采用部分設(shè)備可利用太陽(yáng)能發(fā)電，這在一定程度上減少了電力能源的應(yīng)用壓力。

然而，太陽(yáng)能發(fā)電與風(fēng)能發(fā)電的情況較為相似，同樣需要面對(duì)兩個(gè)問(wèn)題，包括太陽(yáng)能發(fā)電設(shè)備的投資成本高，同時(shí)發(fā)電狀況也存在不穩(wěn)定的情況。太陽(yáng)能會(huì)受到季節(jié)氣候因素以及天氣因素的影響，同樣需要其他的電力資源供應(yīng)方式作為補(bǔ)充。為此，需要進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電核心技術(shù)的研究，技術(shù)的掌握可以降低太陽(yáng)能發(fā)電的投資成本，使得更多區(qū)域的太陽(yáng)能能源得到應(yīng)用。與此同時(shí)，還要關(guān)注各類(lèi)太陽(yáng)能電器的開(kāi)發(fā)，關(guān)注能量?jī)?chǔ)蓄問(wèn)題，促進(jìn)太陽(yáng)能設(shè)備的更新?lián)Q代。

2.3 地?zé)崮?/h3>

地?zé)崮艿姆植紖^(qū)域有限，在我國(guó)僅有部分地區(qū)分布著豐富的地?zé)崮苜Y源。例如，云南騰沖地區(qū)，西南地區(qū)的地?zé)豳Y源較為豐富。目前，我國(guó)的地?zé)豳Y源開(kāi)發(fā)以云南地區(qū)與西藏地區(qū)為主，資源的集中分布有利于資源的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用。

為提升地?zé)崮艿膽?yīng)用，需要加速進(jìn)行能源的勘探，同時(shí)還要關(guān)注地?zé)岚l(fā)電技術(shù)的研究。從發(fā)電的原理上來(lái)看，地?zé)岚l(fā)電與火力發(fā)電有著一定的相似性，把地下熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后再把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過(guò)程。根據(jù)地?zé)崮艿馁x存形式，地?zé)崮芸煞譃檎羝?、熱水型、干熱巖型、地壓型和巖漿型等五類(lèi)。從地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)和能量轉(zhuǎn)換的角度來(lái)說(shuō)，上述五類(lèi)地?zé)豳Y源都可以用來(lái)發(fā)電，利用較多地是蒸汽型及熱水型兩類(lèi)資源。需要就其他類(lèi)似的地?zé)豳Y源應(yīng)用進(jìn)行技術(shù)研究。

相對(duì)其他的新能源，地?zé)崮茉从兄黠@的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。首先，地?zé)崮艿墓?yīng)具有穩(wěn)定性，應(yīng)用這種能源進(jìn)行發(fā)電可以保證產(chǎn)量的穩(wěn)定，從而適應(yīng)于人們的生活需求。其次，地?zé)崮艿拈_(kāi)發(fā)仍舊較為有限，有著廣泛的開(kāi)發(fā)前景，且面臨的技術(shù)困難有限。另外，地?zé)崮馨l(fā)電中需要的資金成本相對(duì)較低。

2.4 核能

核能是一種重要的清潔能源，然而核能發(fā)電中對(duì)技術(shù)的要求較高，需要大量的技術(shù)力量，同時(shí)也需要較高的投資成本。另外，核能發(fā)電的安全性，受到廣泛的社會(huì)關(guān)注。因此，技術(shù)因素、資金因素以及觀念因素等，都影響著核能發(fā)電的發(fā)展。這種發(fā)電方式與火力發(fā)電相似，在發(fā)電的過(guò)程中，需要以核反應(yīng)堆及蒸汽發(fā)生器來(lái)代替火力發(fā)電的鍋爐。核電機(jī)組是核能發(fā)電中的基本發(fā)電單元。我國(guó)的核能發(fā)電總量近年來(lái)不斷增長(zhǎng)，核能發(fā)電是實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整的重要手段。

3 結(jié)語(yǔ)

電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用以及電力新能源的開(kāi)發(fā)，可以分別從電力資源使用與電力資源供應(yīng)兩個(gè)環(huán)節(jié)，優(yōu)化電力資源的應(yīng)用狀況。為此，需要重視相關(guān)的技術(shù)研究，關(guān)注新能源的發(fā)展?fàn)顩r，拓展新能源的應(yīng)用空間。從電力資源的運(yùn)輸使用過(guò)程來(lái)看，各類(lèi)設(shè)備的優(yōu)化與更新，能夠提升資源的應(yīng)用率，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的優(yōu)化；從發(fā)電角度來(lái)看，新能源的應(yīng)用有助于能源結(jié)構(gòu)的調(diào)整，減少能源供應(yīng)的壓力以及相應(yīng)的環(huán)境壓力。