浅析电气行业的节能技术

【摘  要】電气设备在使用中不管是在民用还是在非民用领域都存在不节能的现象。所以，既要宣传好节约用电的习惯，又要从规划、设计、管理等最初的环节规划和落实好产品的定位，使产品着眼于绿色环保、节能、可再生能源利用等。使电气设备具有节约能源、减少能源消耗的功能。贯彻实施“十一五”规划目标。从变压器到终端产品照明灯具一系列电气设备都尽可能延长其设备寿命，减少能耗，充分考虑新能源的利用，研制出适合中国国情的产品。既要使电气设备节能，还要控制造价，这就是技术与经济相结合的产物。节约能源是我国的基本国策，对贯彻落实科学发展观具有重要意义。

【关键词】电气;节能;照明

电气节能技术为高速增长的能源消耗最大限度的节约了资源，减少了电量的使用，避免了不必要的浪费，提高人民的生活水平，缓解了国家能源越来越重的负担，使电气设备寿命延长，耗电量减少，更合理的使用太阳能、风能、地缘能、海水潮汐能等清洁、可再生的能源。培养使用者良好的节能习惯，合理使用电气设备，不浪费每一度电。在大量技术人员的努力下，近年来也研发出大量的新技术，从 10KV 变压器直到末端的照明灯具，涉及到建筑电气的各个领域。电气节能技术前景比较乐观，需求量比较大，是未来发展的趋势。

电气节能技术是能源节约领域相对古老而又崭新的课题。电气方面的节能一直在运用并不断更新，对电气节能技术方面的需求也越来越高。所以，市场也要求电气产品在方方面面都需要向节能方向发展，从发电、输电、变电、配电、送电直至终端产品，都需要从节能的角度出发，研制出适合中国国情的产品。既要使产品节能，还要控制造价，这就是技术与经济相结合的产物。节约能源是我国的基本国策，对贯彻落实科学发展观具有重要意义。

一、节能方面的目前状况

1、电气存在不节能的现象

（1）民用产品中不节能的现象

近年来，由于国家对节电家电电气产品不断推出的惠民政策工程，使消费者对节电家电的关注度不断提升，购买与使用这类产品的人群越来越广。但在使用过程中由于部分消费者相关知识缺乏，不能采取科学的方法，从而导致产品的节能优势无法充分发挥，甚至出现节能家电不节能现象。例如：洗衣机浸泡时间越长越易清洗，这种说法很不科学。洗涤时间不宜太长，否则会损坏衣物的纤维，还会无谓地消耗电能和水资源;冰箱不能只关心日耗电量，而不管其它相关因素，忽略压缩机功率.一些节能冰箱为了降低单位时间内的耗电量，往往会采取“小马拉大车”的做法，降低压缩机的功率。这样虽然表面上看起来在相同时间内耗电量降低了，但由于压缩机的输出功率很小，不仅会导致制冷速度慢、影响食物储藏质量，还会因为制冷时间延长而导致耗电增加;一般人认为平板电视设计精巧，耗电量不大，其实平板电视耗电量一点都不低，比传统CRT电视要高出很多。一般平板电视的能耗都在200瓦左右，只用遥控器开关机时不能只用遥控器，而应该关闭电视机上的电源。因为遥控关机并没有切断电源，电视实际上处于待机状态，同样在耗电.

（2）非民用产品中不节能的现象

为数不少的工程项目由于负荷计算不合理或用电数据不全导致变压器选择过大、照明光源选择不当、照度设计不合理、建筑物室内照明及空调等未考虑节能控制方式、有的照明节能指标难以达到、立面照明及庭院照明未设光控环节（管理不善时白天也亮，白白浪费大量的电能）、风机及水泵起停控制仅设手动控制、电制冷机组的台数选择未重点考虑节能的因素、电梯未设群控或其他节能控制模式、自动扶梯未设节电感应控等等。

2、电气节能的重要性

建设部、科技部及国家发展和改革委员会于 2006 年下半年发布了《 “ 十一五 ” 十大重点节能工程实施意见》，其中包括燃煤工业锅炉改造工程、区域热电联产工程、余热余压利用工程、节约和替代石油工程、电机系统节能工程、能量系统优化工程、建筑节能工程、绿色照明工程、政府机构节能工程、节能监测和技术服务体系建设工程。其中的电机系统节能工程虽然将重点放在以工业用大容量电机为主，但仍可从一个侧面看出电气节能的重要性。作为建筑第二大能耗项目的照明，除了自身消耗的电能外，照明灯具产生的热量又是建筑第一大能耗项目“采暖、空调”的主要热源之一。因此，电气节能尤其是照明节能是电气节能的重要组成部分。从以上十大重点节能工程中可以看出，都有电气的环节，有些是直接的，有些是间接或辅助的，所以，电气节能在整个节能体系中起着至关重要的作用。

二、电气节能的内容

电气节能的主要内容可分为：① 供配电系统的节能;② 电气照明的节能;③动力系统电气设备的节能;④计量与管理。

1、供配电系统的节能

选择合理的供电电压和供电方式，对供配电系统的构成进行技术经济分析，使供配电系统整体分布合理，变电所位置深入负荷中心，选用低损耗节能型的变压器，减少配电级数，缩短供电半径，计算负荷，合理选择导线截面，减少线路损耗;注重提高设备运行的负荷率，尽可能使变压器及电动机类电气设备等处在经济运行状态（目前国内各类工程变压器、电动机等用电设备 “ 大马拉小车 ” 的现象较为普遍）。单相设备均匀分配到三相回路，部分对供配电质量要求高的工程项目采用有载调压变压器，在确保供电质量的同时起到节能的作用;合理设置集中与就地无功补偿设备;根据需要抑制非线性负荷产生的高次谐波;尽可能使三相负荷平衡;提高用电设备的功率因数，合理进行无功补偿;采取抑制和消除谐波的措施等。

2、电气照明的节能

（1）灯具光源的节能

根据不同工程的使用要求合理选用高效节能型光源，尽可能不选白炽灯（自2015年10月1日北京市建设工程中白炽灯由限制使用改为禁止使用）。以下简单介绍LED灯、无极灯、高强度气体放电灯、紧凑型荧光灯四种节能光源。常用光源分类如图1-1所示。

LED（Light Emitting Diode  发光二极管）作为第四代新光源，同样亮度下，耗电仅为普通白炽灯的1/10，而寿命却可以延长100倍。并且其颜色纯度高且色彩十分鲜艳，并可任意变幻出绚丽的色彩，能达到传统光源无法比拟的动感效果。

无极灯是Promise Light高频等离子体放电无极灯的简称，是综合应用光学、功率电绿色照明节能技术和绿色照明智能控制技术 、等离子体学、磁性材料学等领域最新科技成果研制开发出来的高新技术产品，与节能灯、金卤灯、高压钠灯等传统光源相比，具有显著的优越性。是一种高光效、长寿命、高显色性，代表照明技术未来发展方向的新型光源。

高强度气体放电灯（HID）以金属卤化物灯为代表，适用于体育场馆、道路、广场等。这类场所范围广，使用光源多，节能效果显著。美国最新研制的脉冲启动型（Pulse Start）金卤灯，比普通美式金卤灯提高光效15%～20%，延长寿命50%，改善了光通维持率，配电感镇流器和触发器即可启动。

直管荧光灯适用于较低矮的室内场所，如办公室、场馆辅助用房。

紧凑型荧光灯以紧凑型荧光灯（包括H型、U型、D型、环形等）为主，替代白炽灯，适用于办公、场馆辅助用房、门厅、走廊等场所。

（2）控制方式的节能

尽可能多设置开关点，使灯具开关控制灵活，方便、节能;大进深房间或商场、大厅等大空间照明采用分区、分级控制，充分利用自然光，以节约电能;居住建筑楼梯间、内走道等采用声控开关，室外有关的照明灯具采用光控开关等节能控制;宾馆类建筑的客房均采用节能控制开关;个别档次高的项目采用照明控制系统等。

3、 动力系统电气设备的节能（电动机、空调系统、 给排水系统、电梯、典型建筑设备等）

（1）空调设备节能

监控系统对于目前的空调工程中根据不同空气处理段采用的控制环节主要有温度控制、湿度控制、送风量和新风量控制、压力和压差控制环节等，采用各种隔离的控制方案。为此需要在通风、空调机组选装温度、湿度、压差、二氧化碳等测量传感器和电动调节阀、变频器以及送、排风机电控箱开关触点等执行器.

（2）给排水设备节能

给水系统：水位传感器，变频水泵，浇洒场地用泵及电磁阀，一次/二次加压水泵等接入建筑设备节能监控系统。由变频水泵自带就地控制系统，建筑设备节能监控系统只监不控，故障报警。对于其它水泵，需要监测运行状态、故障报警和手自动状态。对浇洒运动场地用水泵，根据时间表程序联锁控制室外电磁阀的开关。当给水箱的水位进行监视，超高和超低报警向中央管理操作站发出报警信号。

排水系统：由于污水泵一般自带就地控制系统，建筑设备节能监控系统只监不控。当污水坑的液位达到超高报警液位时，向中央管理操作站发出报警信号。

（3）电梯设备节能

监控系统采用计算机实行群控，以达到优化传送、控制设备平均使用率、节约能耗、优化运行管理的目的。但由于电梯设备的特殊性，这种控制一般都是由电梯厂商提供专门控制系统，建筑设备节能监控系统设计只监测其工作状态、故障报警信号以及其它从电梯电控箱可获得的触点监测信号。

4、计量与管理（电能计量、冷热量计量、中央空调系统的计量、居住小区的能耗计量等）

建筑设备水、电、气、冷、热能消耗量的自动计量管理系统主要包括对传统电表、水表、煤气表加以改进的智能计量表、数据采集显示控制器、数据传输网络、中央管理操作站、能耗信息管理专用软件等部分组成，可以自动完成抄表、统计、打印、收费、自检报警、用户能耗控制等功能。计算机网络远传自动抄表系统采用专网传输、存储数据，不但能够实现水、电、气表的远程查抄、计量和收费等功能，还具有通断控制功能，同时在系统中增加了各种防护措施。智能远程抄表系统的优越性在于：通过集中计费实现能耗费用完整、合理的分摊与结算，并取消人工抄取数据的费用;由于从读数到帐单打印全部采用严密、可靠的电子数据传输，避免了人为读数错误，增强用户对计费结算的信任度;数据可以并入BA  系统共网传输、集中管理.

三 、新能源利用

（地源或水源热泵系统、太阳能光伏电源系统、冰蓄冷系统、蓄热式电采暖系统、 风力发电系统、热电 或热电冷联供系统等）

1、地源热泵系统

将大地作为天然的冷热源载体，利用水与地能进行冷热交换，冬季将地能中的热量换取出来，供给室内采暖，此时地能为热源;相反，夏季将室内热量取出，释放到地下的土壤中，此时地能为冷源。

2、太阳能光伏电源系统

光伏发电系统是利用太阳电池组件，将太阳辐射能直接转换为电能的新型发电系统，一般光伏系统的组成为：太阳电池组件、充放电控制器、逆变器、测试仪表以及计算机监控系统等电力设备和蓄电池或其他蓄能与辅助发电设备。

3、风力发电系统

风能是太阳能的一种转换形式，是取之不尽，用之不竭的，在其转换为电能的过程中，不产生任何有害气体和废料，不污染环境，因此受到世界各国政府的广泛重视。风力发电是将风的动能转变成机械能，再把机械能转换为电能的发电方式。这种风力发电机组大体可分为风轮、发电机、铁塔三部分。

4、其他能源利用

海洋能源按储存形式可分为机械能、热能和化学能。其中潮汐能、海流和波浪为机械能，海水温差为热能，海水盐差为化学能。

虽然新兴技术很多，实现项目可以有多个解决方案，有的方案初建费用高，而每年支付的电费少，运行费用低;相反的，有的初建费用低，而每年支付的电费多，运行费用高，哪个方案更为合理就需要进行经济技术比较。当然，一个具备了经济技术指标良好的节能方案只是具备了“节能”关键还取决是否真正节于日常的使用者。只有日常使用者具有良好节能意识，养成良好节能习惯，制定的节能措施才能有效发挥作用。再节能的方案也是用来为人服务的。该使用的时候，就要用好用足，而不该用的时候，就决不浪费。

结  论

现代社会越来越重视节能环保，绿色建筑是未来城市建筑发展的必然趋势。所有人都希望把自己的家建设成为一个花园，人人都应有有节能、环保和可持续发展的决心，从 10KV 配电开始到末端的灯具，对整个供配电系统进行节能，力求优化传统的建筑电气设计。从目前来说，节能的新技术都带有造价高的缺点，应用的范围也有局限性，但是我们也要看到，节省下來的自然资源是宝贵的财富，为日后可持续发展提供了条件。更重要的是，国家对节能环保的政策支持，使之能够更好的发展，随着技术的成熟，经济效应也会几何级数的提高，前景一片光明。总之，电气节能是一个系统工程，电气节能应充分考虑如何在满足建筑物功能的前提下尽量减少设备使用时间和提高设备使用效率，这个问题是节能设计的出发点，从这个出发点我们才能够因地制宜的制定出合理的节能方案。电气节能设计方法有很多，但万变不离其宗，总的原则仍然是既节约能源又满足建筑物功能的需要。

参考文献：

[1]中国建筑节能年度发展研究报告 2007.清华大学建筑节能研究中心著.中国建筑工业出版社，2007.3

[2]《“ 十一五 ” 十大重点节能工程实施意见》读本.国家发展和改革委员会资源节约和环境保护司编.中国发展出版社，2007.2

[3] 电气节能技术.王景梁主编.中国电力出版社，2013.6

[4] 建筑节能和环保应用技术.徐春霞主编.中国电力出版社，2006.8

[5] 建筑照明设计标准（GB50034-2004）

[6] 公共建筑节能设计标准（GB50189-2005）

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