摘要：经济的发展需要强有力的能源支持，尤其是电能资源。电厂作为电能的主要提供者，具有重要的地位。在绿色经济、可持续发展的政策指导下，火电厂正在开展更深层次的节能研究和实践，不仅促进企业经济效益的提升，也是推动社会节能工作发展的重要措施。本文对火电企业电气运行中的耗能问题进行针对性分析，并在此基础之上提出了针对性的节能解决措施。以旨为相关的系统运行和实践提供参考。
关键词：火电企业电气运行节能研究
1引言
火电发电是目前最主要的电力提供，因此煤炭在电力行业中拥有重要的地位。我国的电力资源基本都是依靠煤炭的燃烧提供，火电企业是我国电力的主要提供者，火电企业是高输能行业，同样也是高耗能行业。在新的形式下，绿色节能环保是企业发展的主题和宗旨。为完成这一目标，企业纷纷进行设备优化和产业升级，尤其是高耗能企业，电厂作为耗能大户，进行节能降耗的研究十分必要。目前，我国在节能降耗技术方面与国外先进水平还存在一定的差距。在火电厂运行中，电气的能量损耗不仅制约着火电厂的经济效益，也影响着整个节能降耗工作的进行。由于我国的节能技术和节能意识均还未达到一个与先进水平媲美的高度，因此对于电厂运行过程的节能降耗进行分析，提出行之有效的方案和措施进行改革，尤其是电厂运行中的电气节能更是重中之重。
新形式下，政府对于节能减排提出新的要求和规划。在“十三五”规划中，政府制定了更加严格的标准和排放指标。总之，电力行业的节能减排是整个节能减排工作中的重要部分。
尽管，关于详细的节能环保文件还未正式出现在“十三五”规划纲要中，但电厂节能减排工作的任务和目标已经纷纷散落在其他的相关文件中。换言之，电厂节能减排工作已经正式开始。据相关数据显示，随着科学技术的不断应用和结构升级改造，我国的煤炭的发电利用率将得到极大的提升。截止到2020年，我国电厂的平均供电煤耗将低于310克/千瓦时。另外，2030年工业生产中的单位GDP二氧化碳的产生量也较2005年低50%-60%。
随着学者们地不断研究，今后同类型的火电厂发电企业可以联网建立实时动态数据库，可以以较小的成本纵向比较同一机组在不同运行时间段和不同参数组合下的运行情况，也可以横向比较同类型机组当前的运行情况，找出各机组热经济性差异的原因，提升运行人员的操作水平，达到节能降耗的目的。
随着电力行业节能减排工作的不断深入和发展，火电企业的整个运行都面临着升级改造、节能降耗等问题，实现低成本、稳定、高效运行时火电企业未来发展的必由之路和发展所在。
2火电企业电气运行过程中损耗原因分析
2.1 不规范的设备和系统运行方式
在实际的火电厂运行过程中，电能使用率是一个重要的指标，直接关系到火电厂的实际经济效益。如果在火电企业运行过程中，用电管理工作不合理或者不规范，就会导致多方效益受到影响。此时的用电率也不能真正反映出火电厂的正常设备运行和发电水平。另外，工作人员对于经济效益评价指标的不重视，容易导致在实际生产中对于某些产生电力损耗的装置和设备不予关注，导致效益下降。同时也容易导致在设备选型时出现设备与实际需求不符的情况出现，使得选用的设备不能在最佳的工作状态进行运行，不仅会降低发电效率，也会影响设备的功率。
2.2 大量的照明能源浪费
火电厂运行需要连续进行，因此其车间在夜间运行工作时，需要进行照明。由于火电厂车间较多，并且规模比较大，因此其需要的照明也比较多。灯具的质量对于用电量有着之间的影响，廉价的灯具不仅会消耗大量的电力资源，其电能的利用效率还较低，使得出现耗高能低亮度的情况发生。另外，低廉的灯具还会大大降低灯具的使用寿命，使得灯具在使用过程中容易出现故障。
一般来讲，电厂的照明设备使用寿命较短，并且在实际过程中容易出现故障。在实际的管理中，如果管理不规范，很容易导致某些区域的照明进行浪费，例如某些下班后，办公区域的长明状况。另外，电厂许多区域使用的照明设备并不是节能专用的照明工具，另外也缺少相应的节能技术，因此其耗电量比较大。电厂照明使用的电压与动力符合一般相同，并不是家用照明使用的220V电压，这样就导致电压和照明系统之间出现不匹配现象，使得照明系统在实际的运行和工作中，产生大量的电力能源浪费。
2.3 铁磁性损耗
在交变电压的作用下，铁质材料产生的涡流损耗和磁滞损耗可以成为铁磁性损耗。这种由交变电压产生的铁磁性损耗会以热量的形式体现出来，导致铁质材料的温度明显升高。这种现象不仅造成一定的能源损耗，也会使得材料自身的性质受到影响，进而对整个系统的安全运行产生影响。在严重的情况下，铁质材料的铁磁性损耗可能会使得设备无法正常运行，大大地缩短设备的使用寿命。
2.4 大功率电机损耗
在火电厂的运行中，大型的火电电机是巨大的耗能设备，其中包括大型的变电站及大型的发电机组。一般认为电机的损耗主要来自五个不同的方面，其中铁磁性损耗和电机内部因摩擦导致的能量损耗是影响最大的部分。通过有关数据分析，大多数电厂在电机都存在大量的损耗。另外，运行管理和设备选型都是影响机组损耗的原因。
2.5 电气设备产生的损耗
火电厂在正常运行过程中，除了车间照明外，其他的部分也需要消耗大量的电力资源，例如：输电、供水、供电、循环等环节。动设备的运行基本都需要利用电力提供动力，因此这些环节的电力损耗也是比较严重的问题。再加之，管理人员的监管不力，使得一些违规用电的情况时有发生，偷电、私搭乱接等现象时有发生，不仅对于电力资源的浪费造成一定影响，也会给当地居民的生活和健康带来比较严重的威胁。
对于静电除尘设备，如果其电场中存在短路的可能性，就会消耗掉部分电能，从而产生电能损耗。另外，还会对设备运行的效果产生一定影响，影响设备的除尘效果，进而增加设备的能耗。此外，对于一些实际采用设备和需求不匹配情况，很容易导致设备运行能力和设计需求出现脱节，出现空载、低负荷运行或者高负荷运行的状况出现，都会对电气设备的能耗带来影响。
2.6 其他电气能耗问题
热电厂内的电网系统运行中，所有的用电设备都会消耗电能，因此如果这些设备不能在适宜条件下工作，都会产生较大的电能损耗。即消耗较大电能的同时不能输出有效的功率，导致电能浪费。同时，电网系统的辅助系统设备，如供水、生活设施用电等也会消耗电力资源。对于不合理用电的情况对于电力资源消耗或电能损耗的影响最为严重，甚至会造成生命威胁，例如违章搭接。
3减少铁磁和载流导体线路的损耗
在电厂的电气运行损耗中，输电线路的损耗和铁磁损耗占比较大。因此，进行电厂节能升级的关键是要降低铁磁和导线损耗。电网运行系统和输送系统中，导线或者设备材料的选择要结合具体的操作环境特性。对于特殊环境下的设备选用具有某种特定性质的材料，以降低因材料选型不合理造成的损耗。输电线路运行时需要安装载流导体，为了降低线路损耗，需要在安装过程中选用封闭母线，缩短主厂房与相应用电设备的距离，从而，有效地缩短导线长度。在电力输送系统中，为降低磁性损耗，可以选择使用非磁性的特质材料。使用非磁性的材料不仅可以降低电能的损耗，也会减缓因磁性损耗导致温度升高而对材料使用寿命和系统运行稳定性的影响。而对于交变系统的运行，不能利用单向的导致进行钢结构磁性闭合回路的搭建。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆合理的钢结构和母线平面位置的规划可以减缓电能损耗，例如规划时避免其呈现平行状态可以减少电能损耗，因为平行状态容易产生感应电势和电流。此外，可以将非磁性材料设置在钢结构上，通过屏蔽环的作用，降低铁磁性损耗。
4合理调整变压器
变压器的经济运行方式就是在保证变压器正常工作的基础之上，充分利用各种设备，实现变压器的节电效果。常采取的方式为调整变压器的运行方式、负载优化及最有组合配比等。通过对变压器实际运行状态的分析可知，变压器并非在额定负荷下运行时其损耗最低，而是当负荷中的铜损和铁损相同状态时，效率最高，损耗最低。针对存在多台变电器的变电所，需要对变压器做经济性运行曲线，然后确定其最佳的运行状态，根据实际需要负荷的多少去配比相应数量的变压器。其次，变压器在不平衡状态下工作时，其损耗最大。因此，需要调节变压器状态，使其变压器的三相负荷达到平衡状态，进而减少变压器损耗。另外，由于客户的用电状态较为复杂和繁多，对于存在特殊供电要求的情况需要使用具有特定功能的变压器，以防止因变压器选型不合理导致的损耗增加的情况发生。
5尽量降低照明消耗
针对照明系统电能损耗高的原因进行着手解决，其主要的方法主要有二：(1)使用照明调压器，使得照明系统与电压匹配。有数据表明，同一照明设备，使用380V/220V电压要比使用400V/230V电压电能损耗低10%左右，因此可以将用于照明用的电压进行调节，例如夜间运行车间照明灯，将其电压调节到合理的水平，以节约电能。(2)大力推广使用节能灯。节能灯不仅可以节省电能，还会延长照明使用年限，增强运行稳定性。为了降低照明系统的电能损耗，应该及时更换火力发电厂的照明设备，用节能型灯具重新布置，以满足火力发电厂的照明需求。
6火电企业电动机的调速降耗
电动机由于其结构简单、运行可靠的特点得到电厂的广泛应用。在实际运行中，电动机如果在低负荷下运转时，往往会造成比较严重的损耗。因此，需要根据实际运行中的负荷状态对电动机的运行方式进行调节。
电动机常用的变速形式有变极调速、变频调节和串级调速。(1)变极调速主要利用改变绕组方法来达到不同的极对数，从而实现对于电动机速度调节目的。该种调节方法较为简单，主要适用于负荷较小、对于调速要求不太高的环境下。(2)在电动机的运行过程中，其转动速度与输入电压的频率有关。因此，可以通过改变外界电压的输入频率，从而实现低于电动机速度的调节和控制，变频调速即利用该种方式实现电动机的速度调节目的。主要采用的两种变频方式是交-交变频和交-直-交变频。前者适用于大功率低速下的交流拖动，而后者的调速方式比较精确且控制方式较为灵活多变，对于降低电动机损耗具有较好的效果，但该种方式往往成本较高。(3)采用通过控制转子回路中的电阻来进行电动机速度调节的措施时，将在调节电阻上消耗较多的功率，引起电厂电气耗能增加。因此，在回路中引入一个可变频、可变幅的电压，使得电阻上损耗的电能有效降低串级调速即利用转子回路中添加电势的方法来实现节能的目的，该种方式效果较好、效率较高，但往往设备复杂且投资成本较高。
7 其他节能措施
7.1 制定合理的运行管理制度体系
据相关的数据统计，在整个火电企业的年运行成本费用中占比最大的为运行管理成本。因此对于整个体系进行节能降耗，必须对于管理模式和管理制度进行改革和升级。加强电厂运行管理、制定行之有效的管理制度不仅可以提升管理的效率，降低管理成本，还会对设备的运行产生的电力损耗产生一定的限制。可以保证设备的运行在合理的范围内，减少无用功。另外，还可以对于工作人员的工作态度进行约束，加强员工的责任意识。对于管理制度的改善可以通过以下几个层面去做。(1)建立完善的会议制度体系，定期开展交流会议，召集相关的人员对于电厂的运行进行交流，对经济效益指标进行关注。通过定期的会议，可以对经济性指标采取针对性的控制方案，也可以便于对于突发的事故进行及时的解决。另外，也可以定期举办技术交流会，可以使得不同部门的技术人员进行交流，可以激发新的技术改革路线。此外，可以定期对相关人员进行技术培训，提升专业素养。(2)对整个电厂运行的设备进行全面的监测、维护管理，定期进行保养，延长设备的使用年限，通过监测设备的运行状态，可以实时了解设备是否出现不正常运行，是否存在大量的不必要损耗状况发生。以便于及时调整，让设备处于最佳工作状态，以减少不必要的能耗损失。(3)全面了解电厂的运营状态，包括电量控制，用电高低峰之间的调节方式等，便于对其进行立体化控制，有效地降低整个系统的能源消耗。
7.2 设备选型和实际需求匹配
设备的选型不合理是导致设备高能耗、低效率的主要问题。对设备的选型进行有效控制需要对整个电厂的运行进行全面的了解和评估。掌握实际运行的需求。例如，电厂中的发电机选型。结合电厂设计的发电需求量对发电机进行选型，要尽量保证发电机的提供电量和实际需求电量一致。另外，选用高效发电机可以提升设备能量的利用率，促进电厂节能工作的进行。另外，可以采用科学的制造技术和工艺，提升电动机的经济性，增加电动机的运行稳定性，间接地降低电厂的电力耗能。
7.3 电气设备配置相应的节能措施
在电厂设备运行过程中，可以对大部分的用电设备进行一定的节能措施，从而实现节能的目标。组织相关的技术人员进行探讨和研究，设置科学合理的节能措施和手段。
7.4 全局规划，提升系统经济性
积极引进大容量机组，据相关研究表明，单组机组的容量越大，其单位能耗越低，因此可以当地具体的实际情况，尽量优先考虑大机组的使用。对于降耗和节能具有积极的作用。合理选择燃煤锅炉的煤种，在电厂运行中，燃料的成本约占总发电成本的75%左右。燃煤煤质的优劣直接影响电厂的经济效益，煤质好，锅炉燃烧稳定，效率高，不仅能够有效降低能耗，在实际选用煤种的过程中，需要对选用煤种带来的间接效益和煤种本身的价格综合分析，选用合理的煤质，以利于节能的进行，提升效益。
采用电阻率小的材料，如铝、铝合金等。导体的形状在同样载面积的条件下，圆形导体的表面积较小，而矩形、槽行的表面积则较大，导体布置应采用散热效果最佳的方式，而矩形载面导体竖放的散热效果比平放的要好。导体选择时，除配电装置的汇流母线以外，对于全年负荷利用小时数较大，母线较长，传输容量较大对的回路，均应按照经济电流密度选择导体截面。这样在投资优化的前提下，也降低了线损能耗。
8结语
火电厂的运行是一个高耗能的过程，如果需要降低耗能，就需要对其耗能过程和原因进行针对性分析，从而进行针对性的改革和解决。从提高用电率的角度出发，制定相关的节能措施。另外，节约能源不能影响火电厂设备的正常运行，换言之，节能的措施必须确保电厂的运营安全和稳定。研究新的节能技术和手段，以节能作为火电厂发展的重心和核心，促进电厂更好地发展。
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论文作者:雷建国
论文发表刊物:《电力设备》2017年第8期
论文发表时间:2017/7/17
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