节电技术探讨

      为了解决制约经济发展的瓶颈，国家近几年投入大量资金兴建和改造电厂、电网，增加发供电量。但是由于线损率高，终端设备陈旧，技术落后，管理滞后等原因，电能利用率低下，全国每年浪费的电能接近2000亿kwh。长江三峡电站全部建成投运后，装机容量1820万kW，年均发电量约850亿kwh。我国一年浪费的电能相当于2.3个三峡电站的发电量。每年国家损失电费收入至少为1000亿元，或者说每年损失掉一座三峡电站。电能利用率低下，进一步加剧了目前供电紧张状况。提高电能利用率不仅有利于缓解电力供应紧张的矛盾，还能促进资源节约型社会的建立。

节电空间
       线损率高是电能利用率低下的重要原因之一。根据中国能源研究会“能源效率和节能”课题组的报告，经过城市电网和农村电网改造以后，农网线损率已由20％～30％降到12％，2002年全国平均线损率为7.52％。但是，因为有一些城市和农村相当部分电能是趸售的，所以有很大一部分低压配电损失未包括在内，实际线损率应该更高一些。
       电网终端设备电能的不合理损失更是惊人。终端用电设备主要有电动机、电焊机、电解、电炉、电镀、照明、家用电器等。由于设备老化、技术落后和管理滞后，电能利用效率非常低。到目前为止，全国各类电动机的总装机容量超过4亿kW，用电量约占全国总用电量的60％。各类电动机中，80％以上的是0.55～200kW以下的中小型异步电动机。其中相当于国外20世纪50年代末技术水平的J02系列电动机约占70％，相当于70年代末水平的Y系列电动机不足30％，具有80年代水平的YX系列高效率电动机所占比重微乎其微。目前我国各类电动机效率的加权平均值比国外低了3～5个百分点；而电动机拖动系统的运行效率更低，比国外低10个百分点左右。2003年我国总发电量19000亿kwh，被电动机用去的大约有11400亿kwh。如将电动机拖动系统的运行效率提高9个百分点，全年可节约1000亿kwh，节电空间很大。
      照明用电占全国总用电量的11％左右，其中居民照明约有90％仍采用白炽灯，比高效节能荧光灯多耗电75％。
        家用电器中空调器耗电最多，据中国家电市场联合调研组访问了50个城市16000户居民，对2003年中国城乡家庭消费状况进行了为期半年的调查，认为到2003年底，我国城市居民家庭空调器的普及率已达48.9％，拥有空调器的家庭平均每户有空调器2.13台。全国目前约有各类空调器1亿多台，耗电量约占全国总用电量的15％，每年还以1500～1600万台的速度递增。节电空间约96亿kWh。
全国各种终端用电设备的电效损失，一年约1500亿kWh。加上线损475亿kwh，全国一年浪费的电能接近2000亿kwh。

科学节电
        在电力供应不是的情况下，拉闸限电是确保电网安全运行的必要措施，但并非是缓解“电荒”的最好办法。科学节电，就是通过强化现代化管理和采用高新技术等手段，达到合理使用电力，降低损耗，减少浪费，提高电能利用率的目的。
1．综合电能利用率
用电单位的综合电能利用率由两个部分组成，一个是设备电能利用率，另一个是管理电能利用率，可以用下式表示
综合电能利用率：设备电能利用率×管理电能利用率

式中 P——有功功率；
S——有视功率；
COSφ——功率因数；
Q——无功功率。
（1）提高功率因数的依据
发电机与企业负载之间通过输电线路联接起来构成一个电路。这个电路中的大多数负载是感性的，因而在这个电路中需要滞后无功功率Q。电路的感性成分越大，φ越大，Q越大，则COSφ越低，当S一定时，Q越大，能提供的有功功率P越小，所以发电机能提供的有功功率和电路性质、电路参数有很大的关系。基于这样的理由，通常交流发电机的发电能力或容量不能用有功功率来表达，而用视在功率。例如，容量为100kVA的发电机，只有在φ＝0，即COSφ＝1的电阻性电路中才能发出100kW的有功功率；若COS＝0.5，则只能发出50kW有功功率，这时发电机未能充分发挥作用。
（2）提高功率因数的好处
提高电路的功率因数有以下好处：
1）减少电费 提高功率因数以后，除因企业内部供配电线路功率损耗降低而减少电费外，我国供电部门规定，当COSφ＞0.95～0.90，给予奖励，当COSφ＜0.85—0.90，给予罚款，在COSφ＜0.5时，供电部门将停止供电。
2)释放系统容量 提高COSφ后，系统中的电流将减少，从而允许该系统再增加负载。通常拖动发电机的原动机有效功率相应于发电机的视在功率，因而提高功率因数后既能释放发电机的视在功率，又能释放原动机有效功率。
3）改善电压质量 提高COSφ以后，由于系统中电流减少，特别是系统中无功功率的降低对减少电压降的效果最为有效，因此输电线路电压降减少，负载端的电压得以提高。
4）降低系统损耗 系统的线路损耗与电流的平方成正比，而电流的减少与COSφ的改善程度成正比，因此线路损耗与COSφ的平方成反比，即COSφ提高一点，线路损耗可降低很多。

3．风机、水泵和电焊机的节电
（1）风机、水泵调速控制降低损耗
风机、水泵是大量应用的高能耗设备，其用电总量超过全国发电量的1／3，约占全国工业用电总量的1／2，因而是节电的主要对象之一。我国风机、水泵等的运行效率比国外低10％～30％，初步测算，其节电潜力约为300～400亿kwh。
据工业部门调查资料显示，我国风机、水泵普遍存在以下问题：
1）我国使用的风机、水泵的效率比国外同类产品低5％～10％。
2）在选型和配套方面不尽合理。选型不当，余量太大，造成运行效率下降，浪费电能。
3）需要调节流量的地方，仍有很多企业采用传统的挡板或阀门来调节风量或流量，损耗很大。
4）流体输送管网设计和匹配不尽合理，管道流阻很大。
5）管理制度不完善。
风机、水泵节电的措施有：
1）按照实际需要的扬程流量选择水泵 离心泵、混流泵和轴流泵三种类型的水泵，在同一扬程地区使用。如果都能在各自的工况点运行，则抽同样多的水，轴流泵最省电。
2）应根据实际需要的扬程流量选配电动机 当水泵扬程大于实际扬程，如果只将水泵降速使用使其扬程降到需要值，不换用功率较小的电动机，虽然也能减少用电，但达不到节约用电的要求。水泵扬程与轴功率之间的关系如下式所示

式中 H′——实际需要扬程（m）；
H——水泵额定扬程（m）；
N′——实际需要的轴功率（kW），
N——水泵原来需要的轴功率（kW）。
由上式可见，H′＝H时，水泵选型正确，N′＝N，电动机配套合理；如H′＜H，则N′＜N，即水泵通过降速在扬程较低的情况下使用，所选用电动机的功率应当小于其原配电动机功率，否则将造成浪费。
3）安装水泵时要减少损失扬程 安装<