近年来,随着我国经济的迅速发展,能源的需求大幅增加,能源的供需矛盾愈发突出,能源的短缺已严重制约着国民经济的发展,尤其近几年,全国的用电量增长较快,据统计2005年有2/3省(区、市)出现了不同的电力缺口,以致于不得不拉闸限电。2006年国家虽然加大了电力投资力度,但仍有10多个省级电网仍出现了拉闸限电,其中重庆、四川、湖北、广东、辽宁、云南以及西藏七省市区较为严重,其它省区多为高峰时段的临时限电。2007年,虽然电力消费快速增长,但是电力供应能力持续增强,以及通过更加频繁有效的跨区跨省电能交易,全国电力供需形势表现为全国总体基本平衡,缺电范围明显减少,缺电程度也明显减轻。但广东、浙江等省电力缺口仍较大,有记者从广东省经贸委获悉,2008年广东仍将是一个缺电之年,预计全省电力缺口将达650万千瓦,全年缺电局面几乎已成定局。电力缺口严重影响了社会经济的发展及人民生活水平的提高,因此必须大力降低能源的消耗,提高能源的有效利用程度。
1 节能变压器的选用
节能变压器就是空载、负载损耗相对小的变压器。目前我国建筑市场常用的变压器类型有油浸变压器、干式变压器、非晶合金油浸变压器,非晶合金干式变压器。
(1)油浸变压器:上世纪80年代中期,我国政府强制性地采用S7系列低损耗配电变压器,1998年12月31日国家淘汰S7变压器,常用S9变压器,目前出现了比S9系列更节能的S10、S11变压器,如S9-500KVA变压器空载损耗为960W,负载损耗5100W,S11-500KVA变压器空载损耗为600W,负载损耗5100W,S11变压器空载损耗比S9平均降低30%左右。
(2)干式变压器:干式变压器由于结构简单、维护方便、防火阻燃等特点,被广泛运用在对运行安全有较高要求的场合,如高层建筑、机场、车站、码头、工矿企业及隧道的输配电。从早期的SCL变压器到现在的SC8、SC9、SC10环氧树脂干式变压器,500KVA SC9变压器空载损耗为1300W,负载损耗5160W,SC10变压器空载损耗为1160W,负载损耗4880W,SC10变压器空载损耗比SC9平均降低10%左右。
(3)非晶合金变压器:1998年,上海置信电气引进GE公司的非晶合金技术生产了第一台非晶合金变压器,非晶合金变压器以节能著称,但高昂的价格使之早期未能推广,近几年随经济的发展,技术的成熟,生产成本也大幅降低。非晶合金变压器类型有非晶合金油浸变压器和非晶合金干式变压器。目前生产较多的非晶合金油浸变压器是SH11-M,如SH11-M-500变压器空载损耗为240W,负载损耗5100W,比S11油浸变压器空载损耗降低60%。非晶合金干式变压器为SCRBH11, 如SCRBH11-500空载损耗为450W,负载损耗4890W,SCRBH11-500空载损耗比SC10-500降低56%。
(4)SH11非晶合金油浸变压器及SCRBH11非晶合金干式变压器虽然非常节能,但具体使用时要综合考虑初期投资、投资回收期等方方面面因素,目前随着生产非晶合金变压器技术的普及,生产成本越来越低,推广使用非晶合金变压器无论技术还是经济上都切实可行(以下对SCRBH11非晶合金干式变压器和SC10环氧树脂干式变压器进行成本比较 )。
2 照明节能
照明节能的基本原则是:保证不降低工作场所的视觉和功能要求,甚至要有所提高,在保证照度标准和照明质量的前提下,力求减少照明系统中的电能损失,最大限度的利用光能。
光效、光通维持率、平均寿命是三个重要参数。在相同功率下,光源的光效越高,光通维持率越高,寿命越长,则越节能。
平均照度公式:Eav(平均照度)=F(灯具光通量)*n(灯具数量)*u(利用系数)*η(灯具效率)/A(面积)*k0 (照度补偿系数)
(1)选用高效节能光源:以下以飞利浦灯具为例1) 室内照明中尽量采用荧光灯,避免采用白炽灯,40w白炽灯光通量约283lx,寿命约1000h,36w荧光灯光通量约3300lx,寿命约15000h,36w荧光灯光通量是40w白炽灯的12倍,寿命是15倍,从公式1可以看出在同样照度, u、η、A、k0相同情况下,采用荧光灯比白炽灯数量少12倍,灯寿命长15倍,采用荧光灯更经济 2)在室外照明中,逐步减少高压汞灯,在适合的场所推广使用光效高、寿命长、光通量大的高压钠灯和金卤灯。如250w高压汞灯光通量5500lx,寿命10000h,显色指数为>40;250w高压钠灯光通量27000lx,寿命28000h,显色指数为25;250w金卤灯光通量19000lx,寿命10000h,显色指数可达65;显而易见,在对显色性有要求的场所,采用金卤灯比采用高压汞灯更合理经济(同样照度, u、η、A、k0相同情况下,采用金卤灯比高压汞灯数量少3.45倍,灯寿命长相当),采用金卤灯更经济,在对显色性无要求的场所,采用高压钠灯比采用高压汞灯更合理经济(同样照度要求下, u、η、A、k0相同情况下,采用高压钠灯比高压汞灯数量少4.9倍,灯寿命长2.8倍)。
(2)选用节能镇流器:气体放电灯光效高,但必须配备镇流器才能正常工作,传统的镇流器是电感镇流器,自身功耗大,经过多年发展,生产的节能镇流器有2类,节能型电感镇流器、高频(或低频)电子镇流器。如36瓦电子镇流器和传统电感镇流器相比,从功耗上分别节约5瓦,假如一天点亮7h,一年节电128千瓦时。
(3)选用高效灯具:灯具性能对节能至关重要,主要是灯具的效率和配光的选用,如果效率低、配光选用不合理,从公式1可以看出:u、A、k0、Eav相同情况下,η越大,n(灯具数量)越少,也就越节约电能,如灯具效率70%与50%相比,相同u、A、k0、Eav下,灯具效率50%时灯具数量要比灯具效率70%时灯具数量多40%,不仅增加投资,还增加了电能损耗。
(4)选用节能控制器。选用节能控制器的节能潜力基于2个方面:a.通常晚间电网电压高于标准电压,至使灯具超功率运行,不仅亮度超标,而且缩短了灯具寿命。b. 由于深夜的照明需求急剧减小,可以适当降低亮度水平(符合照明标准规定和要求的亮度),通过对灯电路进行适当的稳压调压控制,可以节约更多的能源,同时延长灯具寿命。节能器采用平衡电压、降低亮度、谐波治理、无功补偿、从而达到改善电能质量、综合节电的效果,这种方式节电率达15~30%。娄底公路局于2003年对新星北路照明进行改造(采用智能照明节能控制器)表明,可节电25%~40%。
(5)智能照明控制系统:1)可以使照明系统工作在全自动状态,系统将按先设定的若干基本状态进行工作,这些状态会按预先设定的时间相互自动地切换。例如,当一个工作日结束后,系统将自动进入晚上的工作状态,自动并极其缓慢地调暗各区域的灯光,同时系统的移动探测功能也将自动生效,将无人区域的灯自动关闭,并将有人区域的灯光调至最合适的亮度。此外,还可以通过编程随意改变各区域的光照度,以适应各种场合的不同场景要求。智能照明可将照度自动调整到工作最合适的水平。例如,在靠近窗户等自然采光较好的场所,系统会很好地利用自然光照明,调节到最合适的水平。当天气发生变化时,系统仍能自动将照度调节到最合适的水平。总之,无论在什么场所或天气如何变化,系统均能保证室内照度维持在预先设定的水平。2) 智能照明系统中的可调光电子镇流器则工作在很高频率(40~70kHz)不仅克服了频闪,而且消除了起辉时的亮度不稳定,在为人们提供健康、舒适环境的同时,也提高了工作效率。3)传统照明控制采用手动开关,只有开和关,而且只能一路一路地开和关。而智能照明控制采用调光模块,通过灯光的调光在不同使用场合产生不同的灯光效果,在节能方面可比传统照明控制节电20%以上。4)在智能照明控制系统中,通过系统人为地设置电压限制,可避免或降低电网电压以及浪涌电压对灯具的冲击,从而起到保护灯具,延长灯具使用寿命的作用。
(6)充分利用天然光节约电能:利用各种集光装置进行采光,将天然光引入室内进行照明,如反射镜方式、光导纤维方式、光导管方式,利用天然光措施同时结合人工照明,当天然光对室内照明照度可以达到要求时,关闭人工照明,只有当天然光对室内照明照度达不到要求时,开启人工照明,直到满足照度要求。