可持續(xù)發(fā)展與電氣節(jié)能技術講解

可持續(xù)發(fā)展與電氣節(jié)能技術1、引言

能源發(fā)展戰(zhàn)略是可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分，作為我國能源戰(zhàn)略中目前的首位任務，節(jié)能在我國可持續(xù)發(fā)展中起著舉足輕重的作用。

煤、電、油、氣是當前應用的主要能源，它們與國民經濟發(fā)展和人民生活密切相關，有時因為缺煤少電就給人民生產和生活造成很大的影響；另一方面，因為沒有合理和科學地利用能源，使我國的能源利用效率很差。我國產值能耗是世界上最高的國家之，大約為美國的7.4倍，日本的12.8倍，世界平均值的4.3倍，產品能耗比發(fā)達國家要高30％～.80％，能源浪費嚴重。從另角度看，我國節(jié)能潛力非常大。煤、油、氣的地下儲量有限，不能再生，必須節(jié)約能源，以造福子孫。據國家環(huán)保局分析，我國大氣環(huán)境污染80％是由于燃煤引起的。以我國煤質來說，燃燒1t煤，平均排放C02

490kg，灰塵13.6kg，SO2

14.8kg，我國能源3/4以上是煤炭，所以節(jié)約能源是保護國家資源、緩解能源供需矛盾、降低企業(yè)成本、保護環(huán)境的重要措施。而電能是上述能源中最為經濟實用、清潔方便且容易傳輸、控制和轉換的能源形式，因此電氣節(jié)能技術的推廣有助于顯著減少一次能源的消耗和環(huán)境的污染。2、電力系統節(jié)能技術

進入21世紀，人類面臨著越來越嚴重的能源危機，節(jié)約能源是我國乃至全世界持續(xù)發(fā)展的必然手段。電力工業(yè)既是重要的能源生產部門_，同時又是耗能大戶，電力系統在發(fā)、供、用電過程中，其自身電能損耗是相當巨大的，我國的綜合電能損耗總量每年高達3

000～.3

700億kW##8226;h。挖掘節(jié)電潛力，降低電力系統的損耗，提高供電的經濟效益，具有重要的現實意義。2.1電網節(jié)能

電網是電力系統的重要組成部分，包括發(fā)電廠輸電線到用戶問的全部線路、變壓器、開關、控制和保護裝置等設備。按照電壓等級和用途不同，電網又町分為輸電網和配電網兩部分。電網的線損主要是指電力變壓器損耗和電力線路損耗，而線損率與變壓器能耗的高低及電力系統發(fā)、輸、變、配、用等各個環(huán)節(jié)緊密聯系。因此，設法降低電力線路損耗與變壓器損耗己成為電力系統節(jié)能的主要措施。2.1.1線路節(jié)能技術

1）在電網中采用環(huán)行供電和多回線路供電方式。避免電力線路的交錯、重疊和迂回供電。2）投入備用線路。有些用戶設有備用電纜和線路若把這些備用同路也投入使用，則可使配電線路的藏面積成倍增加，而又不需要額外投資，可以顯著節(jié)約電能。減少空載損耗。不用電時斷開電源線路，可減少線路上的空載運行損耗，一般可達3％～5％。采用定時電力自控器，節(jié)電效果會更好。采用節(jié)能型無功補償裝置，提高功率因數。電力系統的無功補償分為集中補償和分散就地補償；前者大多用在中壓網絡的供電母線上，解決供電無功輸送中的線路損耗，即提高功率因數：后者大多用在配電系統末端負荷處，解決用戶側的無功平衡問題，使用戶在負荷端實現無功就地補償，降低配電線路的線損。集中補償解決的是部分線損，而分散補償可使用絡損耗降至最低限度。兩者相結合可達到更理想的效果。改造、更新低壓配電線路，采用節(jié)能型金具或擴大導線截面積，提高絕緣水平，以減少傳輸和漏電的損失。據測量，一個非節(jié)能型金具的電力損失大約是10～15

w，線路上的連接金具數以萬計，因此采用節(jié)能型金具的節(jié)能效果相當可觀。采用柔性交流輸電（FACTS）技術和高壓直流輸電（HVDC）技術，采用大功率電力電子器件，與其他電力設備組成FACTS裝置，可以靈活實現對電力系統參數（線路阻抗、相角、功率潮流等）的快速、連續(xù)調節(jié)控制，從而大幅度提高輸電線路的輸送能力，降低輸電損耗，近年來發(fā)展迅速，已在美國、日本、瑞典、巴西等國的超高壓輸電工程中得到應用。我國

500

kV輸電線輸送功率一般只有300～.400MW，最多為700MW，低于北美900MW的水平。要

提高線路輸送能力，應用FACTS技術是主要措施之一。我國已經建成220kV的超高壓可控串補（TCSC）示范工程，現在正在進行靜止同步補償器（STATCO）、飛輪儲能等FACTS示范工程的建設。交流1

000

kV和直流±800

kV的特高壓 架也正進入規(guī)劃設計階段。2.1.2變壓器節(jié)能技術

2.1.2變壓器節(jié)能技術器的臺數多、容量大，統計結果表明，發(fā)、供、用電過程中變壓器在傳遞功率過程中，自身要產生有功功率損失和無功功率消耗。多級變壓電網中變壓變壓器的電

能損失約占整個電力系統損失的30％，因此采取技術措施來降低其損失足節(jié)約能源的重要手段。變壓器的節(jié)能措施通常有以下幾種：采用節(jié)能型變壓器。目前我國節(jié)能型變壓器在質量方面已達較高水平，其總能耗較普通型可降低25％以上。如果超導變壓器實用化，節(jié)能效果將會非常顯著。采用靜止無功補償器（SVC）提高功率因數.降低變壓器繞組損耗。在電力系統中，用戶由于大量采用感應電動機和其他感應用電設備，需要系統供給大量的無功功率，這些無功功率經多級線路和變壓器的輸送與轉化，又會造成無功功率損失，使電網無功功率短缺，這不但降低了發(fā)供電設備的供電能力，造成電網中電壓的波動，也增大了電能損失。采用SVC裝置，可彌補傳統無功補償設各的缺陷，使無功損耗大幅降低。按最大需求量計算基本電費，有利于推廣變壓器的經濟運行，從而達到節(jié)能的目的。此種計費方式促使用戶按變壓器經濟方式選擇投運變壓器的容量，當幾臺變壓器共同承擔一個總負荷時，也能按變壓器經濟運行的要求合理安排投運臺數。調整及平衡變壓器的二次側繞組和三次側繞組間負載分配。調整電網中變壓器運行方式。對負載波動大的單臺運行變壓器，應通過定時計算增設小

容量變壓器在小負荷時運行：對負荷波動大的變配電所，應裝設兩臺不等容量變壓器，其中長期運行的變壓器應選擇技術特性優(yōu)者，使用非長期運行的變壓器應選擇技術特性良者。

6）實行經濟調度，提高變壓器運行效率，實現經濟運行。為實現經濟調度，常根據負載率

選擇變壓器容量：根據實際需要.采用并列、解列等運行方式，減少冷卻裝置消耗的功率，將冷卻器分組控制和輔機變速運行。實踐證明使用變壓器經濟運行，可使變壓器能耗下降10％以上。2.3新能源與可再生能源

新能源與可再生能源發(fā)電技術的研究，已取得了令人矚目的成就。太陽能、風能、地熱能、核能發(fā)電技術已被較廣泛采用，國外還開發(fā)出許多新能源發(fā)電技術，如海洋溫差發(fā)電、生物質能發(fā)電、垃圾發(fā)電、污泥發(fā)電、高溫巖體發(fā)電、冰洋發(fā)電、葉綠素發(fā)電、磁流體發(fā)電和可控熱核發(fā)電等等.其中的磁流體發(fā)電是一種高效、低污染發(fā)電新技術，將它與蒸氣發(fā)電組成聯合循環(huán)，可以大幅度提高電廠的熱電轉換效率，試驗測算其效率可提高55％～.60％，因而較常規(guī)發(fā)電方式節(jié)約燃料35％左右。英國國際熱核試驗反應堆通過試驗證實，可控熱核發(fā)電在短暫時間內發(fā)電功率可達20

000MW，反應堆能在小時內自維持10

000MW的出力。以色列開發(fā)的地熱、廢熱發(fā)電技術已被許多國家引進，其不僅包括利用地熱資源發(fā)電，還包括利用工廠中的各種廢棄載熱體，如熱煙氣，廢熱氣，熱油、廢氣等的余熱和廢熱來發(fā)電。3、照明節(jié)能技術

在20世紀90年代初，國際上針對節(jié)約電能、保護全球環(huán)境提出丁“綠色照明”概念。我國政府也積極響應，并于20世紀90年代中期開始實施“綠色照明”工程。綠色照明就是使用高效節(jié)能電光源、高教照明燈具和照明控制設備等照明節(jié)能新技術產品，在提高照明質量的前提下，降低照明負荷安裝功率，節(jié)約照明用電，從而減少對環(huán)境的污染，保護生態(tài)平衡。全面落實《中華人民共和國節(jié)約能源法》，大力推行“中國綠色照明工程”，提高能源利用率，建立優(yōu)質、高效、經濟、舒適、安全的照明環(huán)境，是經濟發(fā)展和環(huán)境保護的迫切要求。4節(jié)能新技術4.1超導電力應用技術金屬電阻隨溫度降低而變小，達某極低溫度時，電

阻減小到零，即呈現超導現象。近年來對超導材料

已取得新的突破，找到在液氮溫度-194℃下的超導

材料。超導體由于有良好的傳導性能，在電力上應

用將具有顯著的節(jié)能效果?，F在主要從發(fā)電、輸電、電力儲存及尖端發(fā)電技術四方面研究開發(fā)。超導發(fā)

電機與常規(guī)發(fā)電相比，體積減小一半、重量減輕2/3，而效率可達99.5％?，F在輸電損失在10％以上，而

超導電纜可做到基本無損失。用超導的蓄能技術，

其儲電效率可達90％，比其他儲電技術高15％～.40％。利用超導體產生強大磁場，口J應用在磁流體發(fā)電和核聚變尖端發(fā)電技術上。4.2高效蓄能電池主要用于電動汽車和電力調峰，為了環(huán)境保護，現在國際上正在大力開發(fā)電動汽車，目前用于電動汽車的高效蓄電池.一次充電已可行200km；用于調峰的蓄電池功率到1000

kW，充入電效率達90％～.91％，同樣體積的蓄電量可為鉛蓄電池的2～3倍。這些高效蓄電池也應用在風力發(fā)電與太陽能發(fā)4.3煤氣化聯合循環(huán)發(fā)電（IGCC）煤氣化生成燃料氣，燃料氣驅動燃氣輪機，燃氣輪機排煙氣加熱鍋爐，產生蒸氣驅動汽輪機發(fā)電。目前國外己建、在建的IGCC有20多個，新一代

的IGCC供電效率可達43％～.46％，我國也正在研究開發(fā)。6、結束語

目前作為主要能源的煤和石油等一次能源，都是不可再生的地球資源。社會經濟發(fā)展愈迅速，對能源的開采量需求就愈大，地球所蘊藏的化石能源總有天將開采殆盡，這與可持續(xù)發(fā)展是相矛盾的。因此，