热电厂中的电气节能方法探析

叶放

摘 要：热电厂是电能生产的主要场所，随着社会生产对电力能源需求的不断增加，热电厂生产将面临更大的挑战。在热电厂持续发展的背景下，必须更新传统的生产模式，引进新型的技术与设备，就电气节能方面进行深入研究，争取在降低能耗的同时完成生产任务。

关键词：热电厂；变压器；电气节能；线路损耗

中图分类号：TM621 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.06.131

在社会生产速度持续加快的背景下，能源问题日益激化，节能降耗已经成为生产中必须要解决的问题。就热电厂生产现状来看，想要将节能降耗落实到位，主要就是节约燃料，通过有效措施来提高锅炉燃烧与热力循环效率，降低传输热量的损耗。

1 热电厂能耗特点分析

热电厂生产主要是通过燃烧煤、石油以及天然气等燃料来获得生产所需的电能与热能，产生的能源消耗比较大。整个生产过程主要可以分为三个阶段：①燃烧系统。燃料压缩并点火，待燃料爆炸后会推动转子做功，燃料化学能在锅炉中转换为热能，对锅炉内存在的水进行加热处理，使其变成蒸汽。②汽水系统。即锅炉内水加热生成的蒸汽进入到汽轮机，推动汽轮机转动，实现热能与机械能之间的转换。③电气系统。即汽轮机由蒸汽带动旋转后，通过机械能的应用来完成发电机的发电，将系统中的机械能转变为电能。在研究热电厂电气节能时，主要就是减少对能源的使用，从煤耗与水耗两个方面进行研究。一方面，对于煤耗研究，应从锅炉指标、汽机指标、燃料指标以及厂用电等方面着手，做好各分项系统之间关系的分析；另一方面，对于发电水耗率的研究，应重点提高全厂复用水率、锅炉补水率、循环水浓缩倍率和化学自用水率等。

2 热电厂电气节能措施分析

2.1 降低线路损耗

线路上存有一定大小的电阻，当有电流通过时，就会产生功率的损耗，影响热电厂的生产效果。线路损耗公式为：△P=I2R×10-3，其中，R为线路电阻，I为线路电流。线路上存有的电流是不可更改的，想要降低线路损耗，只能从线路电阻角度出发。线路电阻R=P×L/S，即线路电阻与电导P以及线路长度L成正比例，与线路截面S成反比例。基于此特点，在设计降低线路损耗时，应尽量选择用电导率比较小的铜线作为导体，常见的有铜芯电力电缆等，或者是配电室选择用汇流铜母排。同时还应优化电缆的布线方式，尽量缩短配电室到各类辅助机设备间的敷设距离，降低电缆敷设的总长度，并且需要结合生产需求合理选择线路横截面。无论是配电到汇流母排，还是热电厂各类重要辅助设备的配电电缆，其回路传输功率都比较大，可以按照经济电流密度来选择线路横截面，这样不但可以有效降低线路损耗，同时也可以提高线路选择的经济性。

2.2 降低变压器损耗

变压器是热电厂生产活动中不可或缺的部分，在系统运行过程中，其有功功率损耗公式可以表示为：△Pb=Po+Pkβ2，其中，△Pb为变压器有功损耗，单位为kW；Po为变压器的空载损耗，单位为kW；Pk为变压器又在损耗，单位为kW；β为变压器负载率。影响变压器损耗的原因不同，其中，空载损耗主要是由变压器铁芯材质以及变压器内部结构决定，现在随着科学技术的不断发展，变压器铁芯材料在不断更新，再加上设备结构的不断改进，新型的节能变压器比传统变压器的空载损耗降低很多，例如10 kV级别S11系列比相同级别S9系列的空载损耗少30%左右，相应地可以降低运行成本12%左右。另外，影响变压器负载损耗的主要因素是变压器绕组电阻和变压器负载率，并且负载损耗与变压器负载率平方成正比例关系。因此，在就降低变压器损耗方面进行设计时，应尽量选择用阻值小的铜芯变压器，使其负载率运行状态处于75%～85%之间，达到降低能耗的目的。

2.3 降低电动机损耗

电动机是热电厂生产中使用最为频繁，并且耗电量最多的一种电气设备，因此决定了其降低损耗设计中存有的地位。在电机拖动系统的研究中，一般都是以最高负载量以及上裕量相加来完成参数模型的设计。就热电厂生产实际情况来说，受燃料质量和设备运行效率等的影响，大部分电动机都不是满载运行方式，基本上都是处于满电压、满速度以及小负荷的运行状态。当电动机处于满载时，其运行效率最高，相对应的轻载状态下设备运行效果比较差，如果电动机处于空载状态下，则产生的电能消耗最大。针对此，在研究热电厂运行电气节能时，应明确各因素对电动机运行负载情况的影响，尽量选择用运行效率比较高的设备，不断提高电动机的运行效率。

2.4 水泵、风机变频节能设计

现在热电厂所应用的水泵与风机，大部分都以额定功率的形式运行，风机流量也是按照国家相应规定进行设计，即主要以系统最大风量和风压作为主要依据，但是最终设计效果不一定与电动机型号相匹配，存在很大的冗余量。而水泵流量的设计同样是以最大流量为依据，其中，压力的调控方式只适用于阀门开度大小的控制以及电动机的启停控制。电气启动方式主要为自耦降压启动和Y-△启动方式，不存在软启动功能，不能对电动机的转速进行控制，具有设备冲击大、设备寿命短等缺点。为实现降低能耗的设计，可以选择应用变频的方式来控制风机和水泵，即在变频器内设置PID调节软件，对风机转速进行动态控制，保持恒定的水压、风压，在避免能耗浪费的情况下满足系统生产需求。传统风机与水泵流量的设计，都是以最大需求为基础，采用风门、挡板、回流等方式进行调整控制，无法形成闭环回路控制，能耗比较大。对其进行变频设计，可以通过软件系统来对挡板与阀门开度进行调节，即通过控制开关大小和阀门开度来调节流量。例如SRB风机水泵变频节能控制柜可以在保持阀门、挡板开度不变的情况下，利用风机转速的改变来完成流量的调节，减少流体动力，降低能耗，保证设备处于最佳的工作状态。

3 结束语

在对热电厂生产系统进行降耗设计时，需要明确其生产耗能的特点，就几个重要环节进行研究，选择有效的方式进行设计，在保证满足生产需求的基础上降低能耗，争取不断提高热电厂生产综合效益。

参考文献

[1]詹辉铭.恒运热电厂电气节能减排的技术研究[D].广州：华南理工大学，2012.

〔编辑：王霞〕