電氣節能與新能源的應用

楊柯

【摘 ?要】社會經濟的持續增長，造成各領域對資源和能源的需求不斷增長，能源短缺問題愈加嚴重。能源和資源的生產和利用中，會產生不同程度的污染，如霧霾和溫室效應，影響人們的日常生活、工作及學習，嚴重時甚至會危及人們的生命健康。需積極順應可持續發展要求，注重電氣節能技術的應用，并大力開發和應用新能源，在推動社會主義基礎設施建設和發展的同時，保護生態環境。因此，本文分析了電氣節能技術和新能源，結合社會發展需要提出了合理的電氣節能技術和新能源開發應用措施。

【關鍵詞】電氣節能;新能源

1、電氣節能與電氣新能源開發的重要性

一方面，通過電氣節能，能夠實現資源節約，進而降低不必要的資源浪費，實現對資源的高效利用，有效緩解煤炭、石油等能源短缺、自然資源枯竭的現狀，減少供電用電壓力。同時，降低社會與化石能源的需求量，減少小煤礦的開采，進而對其周圍環境進行改善。另一方面，開發新的電氣能源，利用風能、太陽能、地熱能源、水能等可再生資源進行發電，減少對自然資源的過度開采，且利用這些干凈的能源，亦不會對生態環境產生危害。

2、電氣節能技術的應用措施

2.1、變壓器節能設計

在電力系統中，變壓器是電力系統中的關鍵技術之一。由于變壓器廣泛的存在于電力網絡中，所以損耗也貫穿于整個變壓器運行過程。變壓器內的損耗主要分為“鐵損”和“銅損”。“鐵損”就是在變壓器工作時，變壓器兩端需要經過磁場進行耦合，才能進行電壓等級的轉換，而在磁場生成后，由于電池感應定律，會在變壓器鐵芯內產生渦流，其發熱所帶來的損耗，即為“鐵損”?！般~損”則是由于變壓器內部繞組的自身阻抗所帶來的損耗。這些損耗均是由變壓器的結構以及原理所帶來的，是不可避免的，只能降低。由于變壓器損耗占有全網損耗的1/10，所以降低變壓器損耗勢在必行。

2.2、照明的節能設計

相關數據表明，建筑照明用電占據建筑用電的很大一部分，所以對建筑照明用電的節能研究意義重大，大力推進“節能、節地”建筑?！笆晃濉币巹澨岢龅氖蠊澞芏帱c工程包括綠色照明和建筑節能，這表明建筑節能和照明節能在當今社會發展中的重要意義。照明是電力中最大的能量損失之一。建筑節能照明方案的原則是在單獨影響照明效果的基礎上，最大限度地降低照明能耗，最大限度地提高電能運行。

2.3、電網的優化配置

由于發電廠與用戶通常分隔兩地，所以必須要通過電力網絡進行電能輸送，進行輸電與配電。在電能輸送的過程中，自然的存在損耗問題。其中可以降低避免的這部分損耗為無功電流以及諧波引起的電能損耗。所以在電網運行時抑制諧波，同時進行無功功率的補償，可以有效地降低網損。對于諧波的抑制，電網側的主要措施可以提高母線的短路容量，同時在電網中加入有源濾波裝置，可有效的消除特定次數諧波。對于整個電網中的負荷，由于電機、變壓器等器件的大量存在，使得負荷基本都呈現出感性，且需要吸收大量的無功功率。

3、電氣新能源開發和利用

3.1、氫能源

氫能是一種二次能源，它是通過一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然氣可以直接開采，今下幾乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程廢氫，每年大約可以回收到大約1億立方米，這個數字相當可觀。時至今日，氫能的利用已有長足進步。自從1965年美國開始研制液氫發動機以來，相繼研制成功了各種類型的噴氣式和火箭式發動機。美國的航天飛機已成功使用液氫做燃料。我國長征2號、3號也使用液氫做燃料。利用液氫代替柴油，用于鐵路機車或一般汽車的研制也十分活躍。氫汽車靠氫燃料、氫燃料電池運行也是溝通電力系統和氫能體系的重要手段。氫能源被視為21世紀最具發展潛力的清潔能源，人類對氫能源應用自200年前就產生了興趣，到20世紀70年代以來，世界上許多國家和地區就廣泛開展了氫能源研究。

3.2、核能資源

核能資源是一種具有代表性的新能源，清潔力強，利用效率較高。但是由于核能資源的危險性，應在核能資源開發和利用中提高對核反應堆的重視程度。當前，我國核能開發還處于初級階段，核能應用范圍狹窄，應積極吸收和借鑒發達國家的能源開發經驗，提升能源轉化效率，降低輻射風險。

3.3、地熱能源

地熱能源主要用于家庭供暖。由于北方地區冬季溫度較低，為滿足居民的日常取暖要求，并降低能源損耗和環境污染，應不斷完善供暖設施。目前，我國可利用的地熱田數量達300處，可利用天然熱量110J/a。因此，需加強地熱能源的開發和利用。

3.4、太陽能

太陽能是目前研究進程比較快的一項新能源，而其在發電方面的應用發展，仍然需要社會提供大量的支持。通過對我國部分試點工程進行研究分析可以得知，在太陽能能源的實際開發過程中，想要將投資成本全部收回，那么電價便需要適當的提高。以天和家園太陽能試點工程為例，每千瓦時網電價需要提高3元左右，相比于煤電的上網電價而言，要高出許多。例如，以現階段居民用電價進行計算，能源開發的成本回收，便需要100年左右的時間。盡管我國目前光伏產業產品已經具有較為成熟的組裝體系，且組裝能力位列世界前三。

3.5、風能

風能也是我國大力研發的一種新能源，風能發電更是一種主要的、新型的發電方式。通常情況下，電網的規模相對較小，因而需要以更高的電壓等級作為依托，進行大規模的、長距離的電力輸送。這種情況下，便為電網管理與發展，帶來了相對較為復雜的經濟問題與電網技術問題。在這種情況下，為了有效節約能源，應采取有效措施，大力發展風能發電，而這種情況下，就必須合理的處理系統調峰調頻問題。就現階段我國風能發電的實際情況來看，我國平均峰谷差大概在30%左右，有少部分地區達到了40%。但是，這種研究程度，相對于風能發電的巨大潛力而言，顯然是不夠的。因此，在未來的新能源開發過程中，必須進一步加強對風能資源的開發，充分發揮出風能發電的優勢，實現能源節約。

例如：張家口市位于風能和光能豐富的河北省西北部，地理區域寬廣。截至2014年底，張家口市大規模風力發電并網裝機達到660萬千瓦，大規模太陽能光伏發電并網裝機達到40萬千瓦，全年可再生能源發電量151億千瓦時。張家口擁有“國家風光儲輸實驗中心”、“全國首個風電研究檢測實驗基地以及風機總裝”、風機葉片研發和生產等新能源企業，雖然形成技術開發、科學技術研發、生產制造、新能源技術服務等完整的系列體系結構，但是還存在不少問題。2015年7月28日，國家發展改革委員會下發發改高技〔2015〕1714號文件、《河北省張家口市可再生能源示范區發展規劃》通知，全面落實張家口市推進可再生能源示范區建設，通過張家口未來發展研究技術路線圖，確定張家口新能源發展亟待解決的一些問題。截至2018年年底，張家口市可再生能源年發電量已突破200億千瓦時，預計到2020年將達到400億千瓦時以上;到2030年將達到950億千瓦時，完全能夠滿足北京市、天津市綠色電力的調入需求。建議國家有關部門和省有關部門協調北京市、天津市與我市簽署京津冀可再生能源電力消納協議，優先調入我市可再生能源電力，在我市建立京津冀可再生能源電力交易平臺實現可再生能源電力跨區域聯動交易，最終形成張家口市“兩區”建設與北京及天津資源、生態、產業融合發展新模式。

總而言之，可持續發展背景下，為營造良好的生態環境，降低電能損耗，應進一步加強電氣節能技術的研發和應用，并引進新能源，以保障社會生產生活，推動電力行業朝著更高層次發展。

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（作者單位：國家電投河北電力有限公司張家口分公司）