全方位多措施节电 提高社会与企业效益

赵维印

作者通联：北京市朝阳区武圣东里41楼3门403号100021

一、前言

节能减排是发展国民经济的重要手段，也是实现可持续发展战略的长远方针。原因为：①我国的能源储备总量除煤炭和水力外，有不小的缺口，这将严重制约经济与社会的发展；②由于技术和管理落后，能源利用率低（平均为33%，比国际先进水平低10个百分点），能源消费结构不合理，单位产品能耗水平较高，浪费较大。据前几年的统计我国单位GDP能耗大大高于发达国家。每100美元，能耗为1.84t标准煤，比美国高2.3倍，比欧盟高4.5倍，比日本高8倍。甚至于比印度还高0.3倍；③由于能耗高，特别是煤电比例高，造成对环境严重污染。近年来，国家要求各省市、各行业企业都要把节能工作放在重要行动日程上。

2009年3月，温家宝总理在《政府工作报告》中，多次强调节约能源耗用和调整能源结构的意义，指出这是促内需、保增长、发展循环经济的必由之路。

节能工作是多方面的，其中影响最广的是节电问题。因为：①电能在总能源中有较大比重；②电能应用面广，涉及所有企事业单位乃至机关、社区。尤其企业是耗电大户，在节电工作中就更占突出地位。本文就企业全方位节电的观念与措施谈谈认识。

二、贯彻执行国家有关方针、政策，提高节电意识

全国人大、国务院和有关部门发布了一系列法律、法规和文件，对节能（电）工作进行部署，规定方向与目标，提出技术措施和鼓励办法。例如：①2008年4月1日起施行的《节约能源法》，提出节电重点领域与方向，规定了奖励与处罚办法；②2005年7月2日，国务院印发的《关于做好建设节约型社会近期重点工作的通知》，要求落实《节能中长期专项规划》提出的十大重点节能工程，加强节能法规建设。如高耗能设备淘汰办法；③2006年8月6日，国务院发布的《关于加强节能工作的决定》，重点提出依靠技术进步和加强节能监管等项工作；④2008年8月1日，国务院印发的《关于进一步加强节油节电工作的通知》，要求大力推广节能（电）机电产品和淘汰低效设备等。

国家有关部门还公布了一些政策性文件，对企事业单位的节能（电）工作予以支持和鼓励，应引起企业的关注，予以充分利用。例如：2007年财政部和国家发改委发布的《节能技术改造财政奖励资金管理暂行办法》；2008年财政部、国家税务总局和国家发改委发布的《节能节水专用设备企业所得税优惠目录》（2008年版）。此外，国家有关部门还不定期公布“能耗过高产品（设备）淘汰目录”和“节能产品（设备）推荐目录”，供企业更新设备时选用。例如，2009年6月工业和信息化部公布的《节能机电设备（产品）推荐目录》（第一批），包括内燃机、锅炉、电机和通用设备，共4大类，26种类型，42种型号节能机电产品。

三、企业节电的任务与措施

企业节电应从管理与技术两个方面进行。

1.关于节电管理

从宏观管理的角度讲，节电工作包括4个领域，即政府、供电公司、社会服务机构和企事业单位。对政府而言，主要是制定节电方针、规划和政策，企业只需要执行有关决定和利用相关政策，其余内容均需企业认真研究、落实、要点如下：

（1）依靠供电公司的指导与服务。供电公司虽然也属企业，但他受政府委托负责落实国际政策，为企业进行节电咨询与服务。例如：制定和执行企业在不同时段用电的“峰谷电价”；检查、核定企业节电奖励等。也可为企业节电出谋划策和实际支援。例如，测定企业功率因数，并协助实施提高功率因数的技术措施。

（2）利用社会专业技术服务单位的节电改造能力。近年来，这类节电技术改造的服务单位发展迅速。他们凭借自身技术优势和管理经验，开展“电力需求侧管理”（Demand Side Management，简称 DSM）和“合同能源管理（Energy Management of Contract，简称EMC）技术服务，使用户获得可观的节电效益。当然，有技术实力的企业也可以自行开展上述节电办法。

①DSM。其含义是：通过提高终端用电效率和优化用电结构与方式，在完成同样用电功能同时，减少电量消耗与电力需求，达到节约能源和保护环境，实现低成本电力服务所进行的用电管理活动。内容包括对终端用户进行负荷管理；提高终端用电效率；提高电网运行的安全稳定性。

例如，上海柴油机股份有限公司实行这种管理策略，采取一揽子技术措施，包括：安装MP2000降压站微机实时监控系统，对企业各部门的用电进行合理调度，既保证了关键产品的连续生产，又实现了公司电网的安全运行；采用高压补偿和就地补偿等手段，使公司总功率因数稳定达到0.95以上，既提高部门用电出力，节约电量，又获得电力公司每月3万元的无功补偿电费奖励；更新高耗能的活塞式空气压缩机，既降低生产环境的噪声污染（由92dB降低到80dB），又可每年节电60万kW·h。

②EMC。其含义是：掌握节能技术手段和融资渠道的技术服务公司（乙方）与需要进行设备节能技术改造的企事业单位（甲方），签订节能技术改造服务合同，并由乙方对节能项目履行包括投资和进行设备技术改造的全部服务。在项目完成并取得节能效果后，甲乙双方按合同规定分享节能取得的经济效益。

EMC是一种基于市场运作模式的节能技术管理合作推广的新机制。特点是：对于甲方来讲，是零投入、零风险；实现合同议定节能效果后，乙方分享节能取得的经济效益，包括回收投资和获得利润；合同期满后，乙方用于节能改造投资购置和安装的设施、仪表等资产，全部归甲方所有。以后的节能效益与乙方无关。

例如，山西垣曲中条山有色金属集团有限公司（甲方）与北京东方联华科技有限公司（乙方）签订合同，对甲方下属热电厂锅炉引风机电机与灰浆泵电机和冶炼厂的制酸风机电机进行节能改造。合同期为3年，基准年为2005年1月1日～12月31日，年运行时间为：330×24=7920h（年运行 330d，24h/d）。改造前，上述装置年总耗电量为1127万kW·h，电价按0.37元/kW·h计。改造后，经过运行统计，上述项目装置年耗电量为710万kW·h，节约电费约为154.3万元。按合同规定，乙方每年分享节能费用的90%，即138.9万元。3年共分得416.7万元。

（3）强化企业内部的节电管理。企业除依靠社会节电支持外，自己必须加强节电管理工作。主要内容包括：

①在设备规划、配置和更新时，要选购国家推荐的节能产品，例如工信部发布的《节能机电设备推荐目录》中的YX3-63-355高效率电机，其效率为93.33%；Y2节能高压异步电机，其效率为95.47%。

②制定节能（电）技术改造规划。企业的节能工作要根据生产、财务等实际情况，分期分批、有计划有步骤地进行。节电改造还要进行可行性分析，使技术效果和投资回收有保障。

③建立电量计量系统。通过计量，真实掌握企业各部门实际用电的准确情况和了解、核查节电实际效果，有利于用电控制与负荷调整。

④制定节能（电）考核奖励办法。企业应根据现实情况，配合节能（电）计划的执行，对节能（电）效果显著的部门和贡献较大的个人予以奖励。要做好奖励工作，必须加强和完善用能（电）定额标准制定，实际效果测定和综合分析工作，做到准确、透明、公平。

2.关于节电技术

随着科技进步和新产品开发，节电技术发展较快，有些成熟措施得到推广；节电产品不断推出，给用户提供宽广的选择余地。

（1）提高交流电源运行功率因数（cosφ）。在工业企业除变电站的集中补偿外，主要是采取就地补偿，尽量减少无功损耗，一般要求cosφ≥0.9。提高cosφ的常见方法有：

①检查测定电机的负载系数k，当k＜40%时，电机额定功率富余较大，即所谓“大马拉小车”，应更换合适的电机。更换设备功率富余较大的电机，一般可以提高cosφ20%～25%。

②对负荷不足的电机，可以改变接线方式，用Y形接法替代Δ形接法，用以降低外加电压，实现节电。

③减少电机的空载运行。空载无功功率约占在额定负载下无功功率的60%～80%，不可小视。应尽量减少电机空载运行，包括其他电气设备（如计算机、空调器等）的待机状态。

④安装电机无功补偿节电器。常用的有DWJB型电机节电器，可提高运行功效、节省电耗，使cosφ净提升0.15～0.25。例如，生产超高压开关的河南平高集团在空压机等生产设备上安装70台节电器，投资近62万元，仅6个月的节电费用就收回了全部投资。

（2）采用变频技术改进风机，泵以及大功率设备电机的启动与运行。变频技术是利用装置改变交流电源的交变频率，实现交流电机的连续调速。

①软启动。拖动机器传动系统的电机，启动时由于要克服传动系统的惯性，所以主启动电流很大，正常运转时一般情况下，电机启动电流约为额定电流的4～7倍。这种无功损耗对于频繁启动的设备，浪费尤为严重。削减启动电流峰值的办法就是采取软启动方式，利用变频器等装置使电机低速启动，不仅减少启动电流，达到节电的目的。对于大功率设备，可以减少对电网的冲击，有利于安全生产。

②根据负荷需要自动调节风机和泵的出力。传统的风机、水泵系统输出的风量或水量是恒定的，而生产系统需要的风量或水量经常是变动的。因此，要在管道上安装调节挡板等节流装置或泄流装置，把多余的风量或水量挡住或放掉，造成很大的浪费。采用反馈式控制变频器调节电机转速，根据需求控制输出风量、水量，就能实现合理的供需平衡，减少电能消耗。

实践证明，变频调速控制风机运行系统有如下特点：功率因数高，cosφ=1，减少无功损耗；供风稳定，风压变化小，有利于闭风。同时减少风道振动和轴承磨损，延长风机寿命；可实现软启动；自主保护功能强，当变频器发生故障时，能自动切换为工频供电，保证风机连续运转，不影响生产。

例如，青岛啤酒厂选用ABB ASC600型变频器改造20m3/min螺杆空压机的运行系统，实现2台机组切换式控制。控制回路仍用原西门子S7-200型PLC系统。在压缩空气总管上安装1只压力变送器，输出4～20mA信号反馈至变频器，与压力设定值进行比较，经PID运算输出控制指令给变频器的驱动系统，自动调节压缩机电机的转速，维持空压机输出气体压力值的平衡。经测算，这套装置运行后节电率为28%，年节约电费20万元。安装、调试变频器的费用约为15万元，不到10个月就收回投资。

（3）选用新型电机与电气装置除《节能机电设备推荐目录》涉及的多种新型电机外，还有以下电机和电气装置值得关注。

①开关磁阻电机调速系统。这种电机是定子和转子双凸极可变磁阻电机，通过控制绕组导通与关断的顺序来确定电机的旋转方向；通过控制绕组中的电流量来调节电机的转速。该调速系统的特点是：调速范围宽，既可以长时间低速运行，又有实现高于交流电机同步转速（3000r/min）以上的运行要求；可以频繁实现正转、反转或启动、停止的运行要求；启动电流小，启动转矩大，弥补了变频调速的低频运行转矩较小和不宜长时间低速运转的不足。用这种调速系统改造机床、风机和泵等设备，均能取得节电与平稳运行的效果。例如，山东新华制药股份有限公司利用这种系统改造空压机和对驱动自来水泵的45kW电机实施改造，并把水压设定在0.4MPa水平上。在运行中，水量最小时，电机可在5r/min的状态下运转；水量最大时，可以达到额定转速1500r/min。经过测算，每供1t自来水所耗电量比改造前节约31%以上，1年降低耗电约33.6万kW·h，节省电费近20万元。1套开关磁阻电机调速系统投资约为7.5万元，投资回收期仅为0.39年。

为了推广用这种节电系统改造老设备，一批专业技术服务公司应运而生，北京中纺锐力机电有限公司就积累了改造龙门刨床、立式车床等大型设备的丰富经验。

②永磁式同步电机。利用固定在电机转子上的钕铁硼（NdFeB）磁钢条与定子三相绕组产生的旋转磁场的相互作用，实现转子与磁场同步旋转。这种驱动与普通三相异步电机相比，具有节能与安全运行的优点，一般可以降低15%～20%电机损耗。而且调速精度高、范围宽、控制简便，完全可以替代齿轮传动、变速功能，降低机械故障率和维修耗费。这些特点使永磁式同步电机在一些行业得到广泛的应用。例如对纺织机械的驱动。NdFeB永磁材料具有剩磁感应强度高、矫顽力高和磁能积高等优点，但也存在一些不足，即：温度系数大、居里点低和容易氧化生锈，需进行涂覆处理。近年来，随着技术进步这些问题多已解决。现在NdFeB永磁材料的最高工作湿度可达180℃。

③节能变压器。据资料显示，设备电机所耗电能均占企业用电的60%～70%，消耗的无功功率所占比例稍高于该水平；而消耗无功功率占第二位的是电力变压器，约为20%，因此，选择新型变压器也是节电的重要方向。

非晶合金变压器比普通硅钢变压器具有损耗低（仅为1/4）和污染小的特点。除此之外，选择与其配套的新型高压开关装置也很重要，GIS型高压开关具有可靠性高、安全性强、占地面积少和维护简单等特点。

（4）降低设备运行阻力。设备运行耗电，其大部分形成动力用于产品加工；少部分能量是克服设备零件的运转阻力。应采用各种新技术减少运行阻力，达到节电的目的。

①选用新型润滑剂降低摩擦阻力。实践证明，良好的润滑管理技术都可以减少设备运行阻力，近年来国内外研制的纳米（nm）润滑添加剂有突出的作用。据原国家经贸委节能中心的报道：呼和浩特发电厂在发电机组上应用配入5%“摩圣”表面再生剂的润滑油进行润滑，投入费用约5000元，取得很好的节电效果，节电率为8%。经过该厂实测，年节电25万kW·h，节约电费约10万元。此外，还降低了机组运行噪声6dB；年节约维修费2000元；减少CO2排放量270t。

②进行设备传动系统精确对中性安装与调试。在多种设备上都有电机驱动的传动系统，其中包括数量不等的联接装置。对联轴器的对中性调试至关重要，这不仅关系联轴器的使用寿命，还有耗能效果。据英国ICI化学公司设备工程师的测试经验：对于刚性联轴器，对中超差35%，则耗电增加1%；对于挠性联轴器，则增加0.7%。他们对该公司的50MW有联轴器的传动系统进行对中性检查，并用精度较高的激光对中仪予以校正，取得惊人的节电效果，年节约电费约187万元。

（5）检查空压机及管线泄漏情况并进行治理。气动装置与工具在企业的应用越来越广泛，因此空气压缩机成为工厂的重要动能设备。据有关统计数据，2007年我国工业空压机耗电量约为2000亿kW·h，占全国耗电量的6%。在众多用户中，压缩空气的泄漏是普遍和严重的。据SMC（北京）节能环保中心的估计：我国工厂压缩空气的泄漏量约占供气量的20%～40%，浪费了大量电能。据测算，压缩空气管路上1个φ1的小孔，每年泄漏的气体造成的电量浪费高达3500kW·h。据调查，泄漏严重的空压机及管路多数为使用5Y以上的设备。所以，企业应对这类设施进行认真检查，发现漏点应及时治理。

除此以外，压缩机的配置与运行合理与否，也有较大影响。例如，供气量与供气压力应与生产现场所需气量与气压匹配，应随时调整。

（6）选用新型电热技术与元件改造加热炉。在工厂中各种加热炉（如熔化炉、工艺加热炉、热处理炉等），对它们要进行检测、评估，凡属落后加热方式的，应选用新技术与新器材予以改造，以提高其热效率，从而达到节电的目的。主要方法有：①采用远红外技术加热；②选择保温炉衬；③用电阻带替代电阻丝。在新型电阻带一侧刷涂特殊涂层能增强热辐射。

（7）采用新光源照明。据统计，我国照明用电约占全社会用电量的12%，为此国家提倡全民和企业选用绿色节能灯具，整个企业大量灯具的长时间照明，总耗电量是可观的，必须励行节约。据有关部门发布的信息，若采用节能荧光灯替代白炽灯可以节电60%～80%。

我国是照明灯具生产和消费大国。据统计，2007年全国白炽灯产量为44.4亿只，占世界总产量的1/3，其中出口近30亿只；紧凑型荧光灯产量为30亿只，占世界总产量的80%，其中出口为22亿只。据国家发改委测算：若把全国现有在用的白炽灯全部换成节能灯，1年可节电480亿kW·h。对此，北京市采取积极措施，要在2008～2010年对全市473万户居民补贴发放逾2000万只节能灯。2008年已发放500万只，为此市财政补贴支出约为5000万元，换回来的是全年节电2亿kW·h，节约电费1.2亿元。按1kW·h电量耗用0.37kg标准煤计算，可节煤7.6万t，相当30列火车（1500节车片）的运量。

应当指出，节能灯有较好的节电效果，但由于市场上节能灯的结构原理决定，其功率因数一般均较低。例如：荧光灯为0.33～0.6；高压汞灯为 0.4～0.65；金属卤化物灯为 0.4～0.61 等。所以，在企业集中安装使用时需要装补偿电容器，实行低压局部集中补偿，使cosφ提升至0.8～0.9，以挽回不应有的损失。

四、结束语

综上所述，企事业单位节电工作有着广阔的途径与方法，并且存在促进经济发展和保护环境的长远意义。我国目前电力供应主要靠火力（燃煤）发电。按我国当前生产水平，每生产1kW·h电量就要产生1kgCO2。所以，节电就意味着少烧煤、少产生CO2。目前，全国1年CO2总排放量约为54亿t，即平均为1.8t/万元GDP。国家规划到2030年CO2排放量要下降到＜1t/万元GDP。因此，首先要从节电做起。为保护整个地球环境，推行“低碳经济”而努力。

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