可持续发展与电气节能技术讲解

作者:永利博 发布时间:2020-04-26 01:06

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  可持续发展与电气节能技术 1、引言 ? 能源发展战略是可持续发展战略的重要组成部分,作为我国能源战略 中目前的首位任务,节能在我国可持续发展中起着举足轻重的作用。 ? 煤、电、油、气是当前应用的主要能源,它们与国民经济发展和人民 生活密切相关,有时因为缺煤少电就给人民生产和生活造成很大的影 响;另一方面,因为没有合理和科学地利用能源,使我国的能源利用 效率很差。我国产值能耗是世界上最高的国家之,大约为美国的7.4倍, 日本的12.8倍,世界平均值的4.3倍,产品能耗比发达国家要高30%~ .80%,能源浪费严重。从另角度看,我国节能潜力非常大。煤、油、 气的地下储量有限,不能再生,必须节约能源,以造福子孙。据国家 环保局分析,我国大气环境污染80%是由于燃煤引起的。以我国煤质 来说,燃烧1t煤,平均排放C02 490kg,灰尘13.6kg,SO2 14.8kg,我国 能源3/4以上是煤炭,所以节约能源是保护国家资源、缓解能源供需矛 盾、降低企业成本、保护环境的重要措施。而电能是上述能源中最为 经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转换的能源形式,因此电气 节能技术的推广有助于显著减少一次能源的消耗和环境的污染。 2、电力系统节能技术 ? 进入21世纪,人类面临着越来越严重的能 源危机,节约能源是我国乃至全世界持续 发展的必然手段。电力工业既是重要的能 源生产部门_,同时又是耗能大户,电力系 统在发、供、用电过程中,其自身电能损 耗是相当巨大的,我国的综合电能损耗总 量每年高达3 000~.3 700亿kW##8226;h。挖 掘节电潜力,降低电力系统的损耗,提高 供电的经济效益,具有重要的现实意义。 2.1 电网节能 ? 电网是电力系统的重要组成部分,包括发 电厂输电线到用户问的全部线路、变压器、 开关、控制和保护装置等设备。按照电压 等级和用途不同,电网又町分为输电网和 配电网两部分。电网的线损主要是指电力 变压器损耗和电力线路损耗,而线损率与 变压器能耗的高低及电力系统发、输、变、 配、用等各个环节紧密联系。因此,设法 降低电力线路损耗与变压器损耗己成为电 力系统节能的主要措施。 2.1.1 线)在电网中采用环行供电和多回线路供电方式。避免电力线路的交错、重叠和迂回供电。 2)投入备用线路。有些用户设有备用电缆和线路若把这些备用同路也投入使用,则可使配 电线路的藏面积成倍增加,而又不需要额外投资,可以显著节约电能。 3)减少空载损耗。不用电时断开电源线路,可减少线路上的空载运行损耗,一般可达3%~ 5%。采用定时电力自控器,节电效果会更好。 4)采用节能型无功补偿装置,提高功率因数。电力系统的无功补偿分为集中补偿和分散就 地补偿;前者大多用在中压网络的供电母线上,解决供电无功输送中的线路损耗,即提高功 率因数:后者大多用在配电系统末端负荷处,解决用户侧的无功平衡问题,使用户在负荷端 实现无功就地补偿,降低配电线路的线损。集中补偿解决的是部分线损,而分散补偿可使用 络损耗降至最低限度。两者相结合可达到更理想的效果。 5)改造、更新低压配电线路,采用节能型金具或扩大导线截面积,提高绝缘水平,以减少 传输和漏电的损失。据测量,一个非节能型金具的电力损失大约是10~15 w,线路上的连接 金具数以万计,因此采用节能型金具的节能效果相当可观。 6)采用柔性交流输电(FACTS)技术和高压直流输电(HVDC)技术,采用大功率电力电子器 件,与其他电力设备组成FACTS装置,可以灵活实现对电力系统参数(线路阻抗、相角、功 率潮流等)的快速、连续调节控制,从而大幅度提高输电线路的输送能力,降低输电损耗, 近年来发展迅速,已在美国、日本、瑞典、巴西等国的超高压输电工程中得到应用。我国 500 kV输电线MW的水平。要 提高线路输送能力,应用FACTS技术是主要措施之一。我国已经建成220kV的超高压可控串补 (TCSC)示范工程,现在正在进行静止同步补偿器(STATCOM)、飞轮储能等FACTS示范工程 的建设。交流1 000 kV和直流±800 kV的特高压网架也正进入规划设计阶段。 2.1.2 变压器节能技术 ? 2.1.2 变压器节能技术器的台数多、容量大,统计结果表明,发、供、用电过程中变压器在传 递功率过程中,自身要产生有功功率损失和无功功率消耗。多级变压电网中变压变压器的电 能损失约占整个电力系统损失的30%,因此采取技术措施来降低其损失足节约能源的重要手 段。 变压器的节能措施通常有以下几种: 1)采用节能型变压器。目前我国节能型变压器在质量方面已达较高水平,其总能耗较普通 型可降低25%以上。如果超导变压器实用化,节能效果将会非常显著。 2)采用静止无功补偿器(SVC)提高功率因数.降低变压器绕组损耗。在电力系统中,用户由 于大量采用感应电动机和其他感应用电设备,需要系统供给大量的无功功率,这些无功功率 经多级线路和变压器的输送与转化,又会造成无功功率损失,使电网无功功率短缺,这不但 降低了发供电设备的供电能力,造成电网中电压的波动,也增大了电能损失。采用SVC装置, 可弥补传统无功补偿设各的缺陷,使无功损耗大幅降低。 3)按最大需求量计算基本电费,有利于推广变压器的经济运行,从而达到节能的目的。此 种计费方式促使用户按变压器经济方式选择投运变压器的容量,当几台变压器共同承担一个 总负荷时,也能按变压器经济运行的要求合理安排投运台数。 4)调整及平衡变压器的二次侧绕组和三次侧绕组间负载分配。 5)调整电网中变压器运行方式。对负载波动大的单台运行变压器,应通过定时计算增设小 容量变压器在小负荷时运行:对负荷波动大的变配电所,应装设两台不等容量变压器,其中 长期运行的变压器应选择技术特性优者,使用非长期运行的变压器应选择技术特性良者。 6)实行经济调度,提高变压器运行效率,实现经济运行。为实现经济调度,常根据负载率 选择变压器容量:根据实际需要.采用并列、解列等运行方式,减少冷却装置消耗的功率,将 冷却器分组控制和辅机变速运行。实践证明使用变压器经济运行,可使变压器能耗下降10% 以上。 ? 2.3新能源与可再生能源 ? 新能源与可再生能源发电技术的研究,已取得了令人瞩目的成就。太 阳能、风能、地热能、核能发电技术已被较广泛采用,国外还开发出 许多新能源发电技术,如海洋温差发电、生物质能发电、垃圾发电、 污泥发电、高温岩体发电、冰洋发电、叶绿素发电、磁流体发电和可 控热核发电等等.其中的磁流体发电是一种高效、低污染发电新技术, 将它与蒸气发电组成联合循环,可以大幅度提高电厂的热电转换效率, 试验测算其效率可提高55%~.60%,因而较常规发电方式节约燃料35 %左右。英国国际热核试验反应堆通过试验证实,可控热核发电在短 暂时间内发电功率可达20 000MW,反应堆能在小时内自维持10 000MW的出力。以色列开发的地热、废热发电技术已被许多国家引进, 其不仅包括利用地热资源发电,还包括利用工厂中的各种废弃载热体, 如热烟气,废热气,热油、废气等的余热和废热来发电。 3、照明节能技术 ? 在20世纪90年代初,国际上针对节约电能、保 护全球环境提出丁“绿色照明”概念。我国政府 也积极响应,并于20世纪90年代中期开始实施 “绿色照明”工程。绿色照明就是使用高效节能 电光源、高教照明灯具和照明控制设备等照明 节能新技术产品,在提高照明质量的前提下, 降低照明负荷安装功率,节约照明用电,从而 减少对环境的污染,保护生态平衡。全面落实 《中华人民共和国节约能源法》,大力推行“ 中国绿色照明工程”,提高能源利用率,建立 优质、高效、经济、舒适、安全的照明环境, 是经济发展和环境保护的迫切要求。 4 节能新技术 ? 4.1 超导电力应用技术 金属电阻随温度降低而变小,达某极低温度时,电 阻减小到零,即呈现超导现象。近年来对超导材料 已取得新的突破,找到在液氮温度-194℃下的超导 材料。超导体由于有良好的传导性能,在电力上应 用将具有显著的节能效果。现在主要从发电、输电、 电力储存及尖端发电技术四方面研究开发。超导发 电机与常规发电相比,体积减小一半、重量减轻2/3, 而效率可达99.5%。现在输电损失在10%以上,而 超导电缆可做到基本无损失。用超导的蓄能技术, 其储电效率可达90%,比其他储电技术高15%~.40 %。利用超导体产生强大磁场,口J应用在磁流体发 电和核聚变尖端发电技术上。 4.2 高效蓄能电池 主要用于电动汽车和电力调峰,为 了环境保护,现在国际上正在大力 开发电动汽车,目前用于电动汽车 的高效蓄电池.一次充电已可行 200km;用于调峰的蓄电池功率到1 000 kW,充入电效率达90%~.91%, 同样体积的蓄电量可为铅蓄电池的 2~3倍。这些高效蓄电池也应用在 风力发电与太阳能发 4.3 煤气化联合循环发电(IGCC) 煤气化生成燃料气,燃料气驱动燃气 轮机,燃气轮机排烟气加热锅炉,产 生蒸气驱动汽轮机发电。目前国外己 建、在建的IGCC有20多个,新一代 的IGCC供电效率可达43%~.46%, 我国也正在研究开发。 6、结束语 ? 目前作为主要能源的煤和石油等一次能源,都是不可再 生的地球资源。社会经济发展愈迅速,对能源的开采量 需求就愈大,地球所蕴藏的化石能源总有天将开采殆尽, 这与可持续发展是相矛盾的。因此,合理高效地利用能 源,是保持社会适度发展,又尽可能地减少资源消耗的 要求。从环境保护方面来说,保持生态平衡、减少环境 污染也是可持续发展的重要内容,粗放型经济的发展己 使得人类生存环境极度恶化在经济发展中减少对环境的 污染、保持人类生存环境已成为全人类的当务之急。 ? 电能作为最经济实用、清洁方便且容易传输、控制和转 换的能源形式,其节能技术的推广有助于显著减少次能 源的消耗和环境的污染,是合理高效利用能源的有效途 径 ?


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