热电厂电气节能设计

张惠荣（山西西山热电有限责任公司， 山西 太原030022）

摘 要：热电厂电力消耗占据了总能源近1/ 10，而电力消耗又主要是分布在机械动力消耗、照明消耗以及电力传输时的电力损耗。针对这种情况，从变压器的有功损耗、运输线路的能源消耗、电动机和泵表的能源消耗、照明系统的电力消耗等方面探讨热电厂电气节能的设计方向。

关键词：热电厂 电气节能 设计

1 热电厂电气消耗的现状

热电厂是我国电力资源的一个重要来源，其不仅是一个电力生产地，同时也是电力消耗地。在热电厂的资源消耗中，电力的消耗大约占据了总资源的1/10。主要消耗在工厂内的机械动力来源、照明系统以及在电力传输时的电力损耗。我国的一些热电厂机械老旧，对于资源的利用不够合理，造成了不必要的能源消耗。虽然我国开始逐渐重视热电厂的电气节能，对热电厂的机组进行节能改装设计，但效果仍不理想，电力的消耗依然存在，与国外的节能技术想比仍然有很大一段差距。另一方面，在热电厂电力的运输过程中的消耗也是十分巨大，其主要原因是因为我国输电线路的供电线路、电压质量、变压器等的问题。

2 热电厂电气节能设计方向

热电厂的电气消耗占总消耗资源的10%，而电气资源的消耗由主要集中在热电厂内的电力运输、生产机械、辅助机械以及照明系统等，要想节约热电厂的电气资源，就必须从消耗电气的这几个方面进行优化设计，减少能源的浪费。

2.1 降低变压器的有功损耗

变压器是电力在运输过程中的一个重要部分，我国对于变压器的节能设计主要集中在变压器有功消耗、空载消耗中的空载消耗。变压器的内部结构和铁芯的材料是变压器空载消耗的主要因素，因此对于空载消耗的节能设计可以集中在改进变压器的材料和结构上。变电器中材料的电阻值直接影响了变压器的消耗，随着科技的发展和新型材料的出现，用铜芯或是其他材料来代替传统的铁芯，可以有效地减少空载消耗；除此之外，通过优化设计，改进变压器的内部结构，通过科学合理的内部结构构成，也可以有效地减少变压器的空载消耗。

2.2 降低运输线路的能源消耗

热电厂的覆盖面积巨大，供电源和电力的使用点距离相隔较遥远，因此在电力的运输过程中，对于电能的消耗也十分巨大。电力传输的线路是由导电材料制成，而导电体本身有电阻，电流流经传输线路的过程中，就必定要消耗电能。因此想要减少电能运输线路上的消耗，就必须要降低运输线路的电阻。

导体的电阻取决该导体的材料、横截面积以及导体的长度，因此减少电力运输线路的电阻主要集中在以下三个方面。

第一，减少线路材料的电阻率，用电阻率较小的材料来代替过去材料。在科技不断发展的现代社会，材料的获取较为容易，成本也在减少，比如电阻较小的铜线、具有耐热性较好、强度较高等优点的无磁的金具，也可以代替传统的线路材料。

第二，合理布置线路之间的距离，减少导体的长度可以减小导体的电阻，因此在热电厂中，应当合理设计配电室在热电厂的位置，使配电室到热电厂的机械设备的线路长度减少，这样不但能够减少在运输线路上的材料消耗，同时减少线路的长度也可以减低电阻，使电路的消耗减少。第三，合理地安排设计线路导体的截面面积，导体的电阻值和导体面积成反比关系，因此在热电厂内，可以通过线路的运输功率来设计不同的截面面积，保证在运输电力的过程中消耗减到最低。

2.3 降低电动机能源消耗

在热电厂中，电动机是机械主要的组成部分，也是能源消耗的主要部分。因此降低电动的能源消耗，提高电动机的功率可以节约更多的能源。在电动机的选择上，我们主要考虑了工作时的最大功率，但是在平时的工厂运作过程中，并不能达到电动机的最大功率，而对于电动机来说，这便降低了电动机的使用效率。除此之外，要考虑到在平时生产过程中，电动机所对应的机械的消耗能力，将机械的负载功率作为电动机功率的重要选择因素。在生产过程中，机械的消耗在不断地变化着，在工厂中安装实时监控系统，通过智能化系统根据点机械的实时功率来调整发电机的容量，这样既不会使发电机消耗过多的电气资源，也可以满足工厂的日常生产要求。

2.4 降低风机、水泵的电能消耗

在热电厂内的引风机、二次风机等是风机的主要组成部分，也是热电厂的机械能源消耗的一部分，而目前在我国的热电厂的风机仍然是传统的机械设施。在运用风机的电动机时，系统的风量和发电机的功率并不能有效相互调节。一般风机的电动机选择是根据与设计最大风量的5%~10%相匹配。

当风量超过了上限时，就必须要选择更大功率的电动机，因此热电厂一般会通过停电机调控、挡板调控、风门调控等等办法来调节风量，但是这类方式对于风量的调节不够理想，发电机的消耗依然巨大。而对于热电厂内各个给水系统的水泵系统的电动机也是消耗电力的组成部分，目前我国热电厂的水泵系统依然比较落后，并没有将现代科技中的智能化控制技术运用在其中，对于水泵的调节也仅仅局限于在阀门开关等，对于不同环境要求下的水泵的调节力度不够，同时目前水泵的启动方式落后，容易造成系统的老化损伤，增加在工作过程中的电力损耗。

为了改变热电厂内的风机和水泵对于电能浪费的现状，就必须要改进过去单一的系统及工作方式。首先，风机、水泵的电动机和其负载不相匹配的问题，热电厂可以通过变频调速的方式进行改进，为了满足设计的需求，一般选择的电动机是根据负载的最大功率来选择，而在实际生产过程中很少达到负载的最大功率。因此安装变频器，根据实际负载的大小来调节电动机的频率。通过变频器可让电动机在合理的功率内运行，从而使资源的利用率和消耗率都达到最佳的状态，减少多余的能源消耗。

2.5 降低照明系统的电力消耗

热电厂内的照明系统繁多，一般分成生产运行和生活活动两大类照明系统，因此对于不同的照明用途以及不同的地点环境可以选择不同的照明电器来进行工作。对于室内照明要求高的工作环境，可以通过高效的照明电器进行照明，而对于室内照明度要求不太高的工作或生活环境就可以选择一些节能灯来进行照明。同时太阳能技术发展日益成熟，在热电厂室外日常能够接受太阳能的地点，可以使用电能和太阳能双重供电的方式。根据环境的条件来选择合适的照明系统，保证合理地运用电力，节约电力。

3 结语

在21世纪，对于能源的关注，特别是对于不可再生资源的关注日益增加，我国的经济在不断地发展，不能用过去以资源为代价的模式去发展经济。环保、绿色是21世纪的一个重要话题，也是我们发展的一个重要方向，应将节能贯穿在生产中每一个过程，才能实现真正的可持续发展