火力發電廠幾種電氣節能降耗的方法研究

方磊

（廣州恒運企業集團股份有限公司，廣東 廣州 510000）

2021-02-23 習近平總書記在第七十五屆聯合國大會一般性辯論上向國際社會作出“2030 年碳達峰，2060年碳中和”的莊嚴承諾，實現“碳達峰、碳中和”是一場廣泛而深刻的經濟社會系統性變革。2022-01-24中央政治局就努力實現“碳達峰、碳中和”目標進行集體學習，明確提出要科學把握碳達峰節奏，要立足國家能源資源稟賦，先立后破，通盤謀劃，傳統能源逐步退出必須建立在新能源安全可靠替代的基礎上。因此在當前，中國還處于構建新型電力系統的攻堅階段，傳統化石能源還承擔著“壓艙石”保供的重任，節能降耗是減少資源消耗、保護生態環境的關鍵手段。作為能源消耗主體，火力發電廠相關人員應全面分析進行節能降耗的重要性，加強頂層設計與全局規劃，為節能降耗工作的開展提供支持。

1 火力發電廠與節能降耗概述

1.1 火力發電廠

火力發電廠指的是利用煤、石油以及天然氣等可燃資源生產電能的工廠[1]。在生產過程中技術人員會將燃料放置在鍋爐當中燃燒，從而將燃料的化學能轉變為電能。燃料能量變化如圖1 所示。

圖1 燃料能量變化

1.2 節能降耗

節能降耗指的是通過有效手段減少能源消耗，是企業發展的關鍵途徑。火力發電廠在運行過程中會消耗大量的電能，所以應樹立先進的節能降耗意識，通過有效手段減少能源消耗，緩解能源緊缺現狀。

2 火力發電廠進行電氣節能降耗的意義

2.1 有利于降低火力發電廠的運行成本

火力發電廠在運行過程中會消耗大量的能源，在無形中增加了工廠的運行成本。靈活應用節能降耗方法有利于減少能源消耗，繼而降低生產的成本[2]。

2.2 有利于緩解能源緊缺的現狀

中國各種化石能源都在不斷減少，火力發電廠又會消耗大量的能源，加劇了能源緊缺的現狀。通過應用各種電氣節能降耗方法有利于減少能源的消耗，緩解能源緊缺的現狀。

3 火力發電廠電氣節能降耗中的問題

3.1 節能降耗意識較為淡薄

從實際情況來看，大多數火力發電廠都更注重安全生產與經濟效益的提升，忽視了能源損耗問題。首先，部分火力發電廠的管理者一直都將工作重心放在生產效益與經濟效益的提升上，沒有綜合分析開展節能降耗工作的必要性，也沒有針對節能降耗的要求制定規劃，導致節能降耗工作流于形式[3]。其次，部分火力發電廠沒有做好節能降耗的宣傳工作，導致各個部門與職工并不熟知節能降耗的內涵與方法。

3.2 管理機制不完善

節能降耗工作的開展需要管理制度的支持和約束，但部分火力發電廠并沒有針對節能降耗的實際情況制定相應的管理制度。例如，部分火力發電廠沒有制定設備管理制度，增加了設備的電能消耗。

3.3 照明損耗較大

電能生產需要照明系統的支持，所以火力發電廠的照明損耗相對較大。多數火力發電廠都沒有意識到照明系統的損耗十分嚴重，所以沒有科學選擇節能型燈具。同時，火力發電廠的照明電壓不符合實際需求，造成了電能浪費。

4 火力發電廠電氣節能降耗方法

4.1 管理方法

4.1.1 樹立先進的節能降耗意識

在經濟發展新形勢下，火力發電廠只有加強節能降耗才能夠實現可持續發展。為此，火力發電廠應樹立先進的節能降耗意識，夯實節能降耗工作的思想基礎。首先，火力發電廠的管理者需要重點分析進行節能降耗的必要性與重要性，針對電力生產情況進行頂層設計與全局規劃，為節能降耗工作的開展提供依據。其次，管理者需要構建節能降耗領導小組，安排專業的技術人員開展節能降耗工作[4]。此外，管理者需要做好節能降耗宣傳工作，增進各個部門對節能降耗的了解。同時，管理者需要鼓勵職工為節能降耗工作建言獻策，調動職工參與節能降耗工作的積極性。

4.1.2 完善節能降耗方案

管理者需要根據節能降耗的要求制定節能降耗方案，明確節能降耗的時間、方法、技術，增強工作的完善性。例如，管理者需要根據電氣設備的能耗情況制定節能降耗的方案，增強工作的針對性。

4.1.3 健全設備管理制度

管理者應完善設備管理制度，降低設備能耗。一方面，管理者需要完善設備調整制度，讓技術人員根據節能降耗要求調整設備的運行參數，盡可能地降低設備的能耗。另一方面，應完善設備檢查與養護制度。例如，需要完善靜電除塵設備養護制度，判斷設備中是否存在短路等問題，若存在需及時關閉電場，否則會加大用電量。

4.1.4 加大監督力度

火力發電廠需要制定完善的監督制度并構建監督小組，對節能降耗工作進行嚴格監督。首先，管理者需要根據節能降耗的方向以及重難點制定監督制度，對節能降耗的各個環節進行監督，增強各項操作的規范性。其次，管理者需要對監督人員進行系統培訓，讓監督人員了解節能降耗的關鍵并根據相關規定開展監督工作。

4.2 技術方法

4.2.1 應用高效電動機

火力發電廠的電力拖動系統主要是由電源、電動機、控制裝置、傳遞機構以及工作機械共同構成的，其中電動機可以將電能轉變為機械能，繼而實現工作機械的啟動、調速與制動。在運行過程中，感應電動機不僅需要將電能轉變為機械能，也需要構建旋轉磁場，所以電動機不僅會消耗有功功率，也會消耗無功功率。在這種情況下，技術人員若想降低電動機的電能消耗量，不僅需要提高其運行效率，也需要提高其運行功率因數，繼而減少有功消耗與無功消耗。利用傳統的方式降低電動機能耗的難度相對較大，所以技術人員需要利用高效電動機代替傳統的低效電動機，從而達到良好的節能降耗效果。

高效電動機指的是總損耗比標準電動機總損耗低20%以上的電動機[5-6]。高效電動機中的轉子與定子鐵芯都應用了高導磁、低損耗的電工硅鋼片以及先進的制造工藝，可以將電動機的運行效率提高2%～8%，也可以延長電動機的使用壽命，降低電動機的能耗。電力拖動系統應用高效電動機前后的運行效率與能耗如表1 所示。但高效電動機的價格相對較高，所以技術人員可以在不需要進行狀態調節的輔助機械中應用高效電動機，而不能在需要進行狀態調節的輔助機械中應用高效電動機，否則無法滿足電力生產的流量調節需求，且會加大火力發電廠的運行成本。

表1 電力拖動系統應用高效電動機前后的對比單位：%

4.2.2 減少空載運行變壓器

大多數火力發電廠都會設置大容量的高壓啟動備用變壓器，從而為高壓廠提供支持。高壓啟動備用變壓器的容量較大，空載損耗也比較大，加大了電能損耗。例如，在熱備用情況下變壓器的高壓側二次電流為0.003 A，高壓側一次電流為0.36 A，高壓側電壓為232 kV，所以變壓器的空載損耗為32 kW。若將啟/備變設計為冷備用就可以降低其能耗，每年可節約70 萬元電費。啟用冷備用前后變壓器的節能對比情況如表2所示。

表2 熱備用與冷備用情況下變壓器的節能對比

冷備用指的是變壓器處于備用狀態時不帶電。一方面，技術人員需要根據大區電網的具體規定判斷是否使用冷備用。若需要應用冷備用就需要優化啟/備變設計，確保備用電壓器不帶公用負荷，同時，需要將公用負荷分配在高壓廠的變壓器中，但在分配過程中需要判斷用電可靠性是否符合要求。另一方面，低壓廠在開展用電接線工作時需要應用暗備用動力中心接線方式。應用明備用動力中心接線方式可以減少變壓器投資，但會增加電纜投資與電纜通道投資，而應用暗備用動力中心接線可以使2 臺互為備用的變壓器都處于半負荷運行狀態中，從而降低變壓器的負載損耗。所以，從長遠角度來看，火力發電廠應選擇暗備用動力中心接線方式。

4.2.3 針對無需調節的輔助機械采取節電措施

火力發電廠中有不需要進行調節操作的輔助機械，所以技術人員需要針對這些設備采取有效的節電措施。首先，技術人員可以在設備中安裝輕載節電器，從而在空載或低負載運行狀態中降低電動機的電壓，達到良好的節能效果。其次，技術人員需要在輕、重載交替工作的電機中安裝γ-△裝置，從而實現定子繞組接線方式的自動切換。當電機處于輕載狀態時會應用γ接線方式，而當電機處于重載狀態時會自動切換為△接線方式。但為了充分發揮這些節電技術的作用，技術人員應設置一些輔助回路。

4.2.4 降低照明損耗

火力發電廠的照明損耗相對較大，所以技術人員需要通過各種有效手段降低照明損耗：①技術人員應科學選擇節能型燈具。在技術水平不斷提升的過程中節能型燈具應運而生，為節能降耗提供了新的思路。所以技術人員需要根據生產需求選擇合適的燈具，降低燈具的能耗。在這一過程中，技術人員需要對燈具的光源壽命以及光效進行對比分析。不同燈具的光源壽命與光效對比情況如表3 所示，其中白熾燈的光效較短，光源壽命也比較短，會加大照明成本，而LED燈的價格較高，但光源壽命較長，具有較強的節能性，所以技術人員可優先選擇LED 燈。②靈活應用照明調壓器。從火力發電廠的角度來看，動力負荷比照明的地位更高，所以在運行過程中燈具的電壓需要遷就動力電的電壓。而照明燈具屬于電阻性負荷，其功率與電壓的平方基本呈正比關系。所以技術人員需要應用照明調壓器控制燈具的電壓，從而減少電能消耗。例如，若火力發電廠動力電的電壓為400/230 V，就不能應用400/230 V 電壓為燈具提供支持，否則會加劇電能浪費情況。為此，技術人員需要利用照明調壓器將燈具的照明電壓控制在380/220 V，在減少電能消耗的同時延長燈具的使用壽命。

表3 常用光源壽命與光效的對比

5 結束語

在對火力發電廠電氣節能降耗進行深入分析后可知，在火力發電廠進行全面開展電氣節能降耗工作具有重要意義——不僅可以降低火力發電廠的運行成本，也可以緩解能源緊缺現狀、推動社會經濟的可持續發展，又能進一步推進中國實現“碳達峰、碳中和”目標的進度。為此，火力發電廠管理者應樹立先進的節能降耗意識，通過各種管理方法與技術方法降低能耗，實現節能減排，降低燃料消耗量。