浅析某企业电气节能技术的应用

2017-03-24袁冠军李兵

中国高新技术企业 2017年1期

袁冠军　李兵

摘要：文章阐述了多晶硅企业电气节能的几种方法，主要包括“金太阳”并网自发电系统的应用、LED照明灯具的测试应用、电能质量测试仪在用电数据分析中的应用、电容就地补偿的应用、降低低压线路损耗的应用、电动机节能等方面，为多晶硅企业电气节能提供参考。

关键词：多晶硅；电气节能技术；“金太阳”自发电；LED照明灯具；用电数据测试文献标识码：A

中图分类号：TM92 文章编号：1009-2374（2017）01-0091-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.045

1 概述

该企业为多晶硅生产加工企业、外线线路电压20kV，干式变压器电压等级20kV/0.4kV，该企业日均用电量约33万kWh，月用电量超1000万kWh，电能消耗比较大，因此加强电能管理势在必行——采取技术上可行、经济上合理以及环境和企业可以承受的措施，减少生产及动力设备的损失和浪费，更经济、有效、合理地利用电能成为该企业的一大举措。

2 多晶硅企业电气节能的方法

2.1 “金太阳”并网自发电系统的应用

2013年年初，该企业及时响应国家“金太阳”项目的号召，申请“金太阳”屋面发电工程；申请容量4MW，该4MW光伏电站为企业自建电站，电站坚持低压侧并网不上网的原则，光伏系统发电主要供厂区内部使用，项目并网发电后及时拿到国家的财政补贴。

早上，逆变器检测到光伏直流侧的电压高于交流侧0.4kV的电压且达到逆变器的启动条件后，逆变器启动、正常工作；下午，逆变器检测到光伏直流侧的直流电压低于交流侧0.4kV侧的交流电压时，逆变器停止工作。

该企业每天24h连续生产作业，在“金太阳”项目之前，峰、平、谷用电时间相对均衡，各占用电总时间的1/3，该企业的峰、平、谷用电时间段及相应电价如下：

由表1可以看出，“金太阳”发电时间在该企业用电峰值和平值时间段内，在一定程度上降低该企业在峰值和平值的用电“高”成本。

根据该发电系统前3年的平均发电量来看，平均年发电约400万kWh，大大节省了该企业的用电成本。

2.2 LED照明灯具的测试应用

该多晶硅生产企业在建厂时根据车间照度需求、灯管的色温及显色性特征，选用的是普通36W带电子整流器的荧光灯，该荧光灯的色温6000～6500K，显色性80。

2014年年初笔者开始接触LED灯这一节能主题，依次在同一个房间进行对比——照度、用电量及灯管价格等，详细如下：

通过以上对比，用18W的LED灯替代普通36W荧光灯，不但不影响车间的办公及生产需求，而且两套灯具的价格相差不大。笔者在测试出相关数据后，建议后期如发现普通36W灯管损坏，直接采购并更换18W的LED灯；此建议得到公司领导的支持，并在当年开始实施。由于原有普通36W荧光灯从2009年开始投入使用，受荧光灯使用寿命限制，截至2016年6月份，该企业已全部完成LED灯具替换普通荧光灯的工作。改造灯具的数量及年节省电费明细详细如下：

通过对该企业普通荧光灯具的改造，一年可为该企业节省电费约4.8万元，笔者推荐部分企业考虑该

方案。

2.3 电能质量测试仪在用电数据测试、分析中的应用

笔者通过定期对该企业主要用电设备（负荷曲线、用电量、谐波测试等）进行现场测试，并对测试的数据对比分析，很明显能找出每台用电设备的用电差异，及时告知相关责任人处理。测试图片详细如下：

上述两组图片是在车间工艺没有任何改变的情况下，同一台空压机测试前后，电流负荷曲线；笔者在确定空压机本体没问题后，现场发现车间有多处漏气点，漏气问题解决后，空压机恢复正常运行，避免电能浪费。

笔者通过长期对主要用电设备测试、分析，不仅能及时排查用电设备的故障，还可以及时发现能源浪费问题，推荐各电气负责人采用。

2.4 电容就地补偿的应用

该企业工艺泵、冷冻泵、冷却泵、三相异步电机等电感性负荷应用较多，在建厂时高效电机推广度不大，使用的电机功率因数及综合效率相对较低、损耗较大，而且部分低压供电负荷距离变压器较远。

由于它们都是电感性负荷，在24h连续运行中，功率因数一般比较低，需要从电源中吸收大量的无功功率才能正常工作，给动力设施造成较大的电压损失和电能损耗。采用无功就地补偿技术除了节约电能外，还可降低线路压降、使电动机易于启动。

笔者就该企业的砂浆回收车间就地补偿前后，用电数据详细对比如下：

采用无功就地补偿后：（1）改善用电设备的功率因数，将功率因数从0.72～0.75提高到0.96～0.97之间，无功损耗减少70%～75%，平均节电20%左右；（2）提高变压器的负载率，通过无功就地补偿可以使变压器平均增容25%左右；（3）降低线路损耗电压，改善供电质量。

采用就地电容补偿与采用集中补偿具有同样的优点，采用就地电容补偿除具有集中补偿的所有優点外，更重要的是它减少了大量配电网络中的无功流动，大大地降低了低压网络中的无功损耗，它比集中补偿更直接、更具效果，是最彻底、最有效也是最合理的无功补偿方式。

2.5 降低低压线路损耗的应用

由于导线上存在电阻，当电流通过导线时，就会产生有功损耗。笔者在配电设计、安装前期就认识到线路有功损耗的必然性，为了减少线路上的损耗，只有减小线路电阻。根据线路电阻计算公司R=ρL/S可知，减少线路的损耗有两条途径：（1）减小导线长度。该方法说明两点：首先，在设计时变压器应尽可能接近负荷中心，以减少供电距离；其次，导线敷设应尽可能走直线，少走弯路，以减少导线长度。（2）增大导线截面积。该方法说明我们选电缆时必须按照经济电流密度选取导线截面，因为导线截面增加虽然能降低电能损耗，但同时也将导致导线成本增大。

建议在厂房建设初期就认识到线路损耗对于企业的重要性，在建设初期及时和设计院沟通并通过一系列计算，尽量减少线路损耗。

2.6 电动机节能

2.6.1 高效电机的选用。因为在该企业中，电动机耗电量大占总耗电量的1/4，所以电动机的节能极为重要。目前高效电机是一个节能新方向，提高水泵、电机的效率和功率因数，是减少水泵、电机电能损耗的主要方法。与标准电机相比，高效电机的效率要高3%～5%，平均功率因数高8%左右，总损耗降低25%～30%，节约电能显著。

从2013年起，该多晶硅企业认识到高效电机对于节约电能的重要性，在后期新增电机及原有水泵、电机的大修改造中，陆续对砂浆搅拌电机、工艺泵、冷冻泵、冷却泵等水泵、电机进行更换，诸如新增的铸锭车间，132kW工艺泵选用格兰福高效水泵，效率94%，功率因数0.92，相比之前铸锭车间选用的工艺泵，节能效果显著。

2.6.2 变频器的选用。该企业中央空调送风电机、回风电机、工艺泵、冷冻泵、冷却泵等大功率电机、水泵，大部分采用变频调速装置，当电机、水泵负载下降时，自动调节转速，从而与负载的变化相适应，既提高了电机、水泵在轻载时的效率，又达到了节约电能的目的。部分没有加装变频器的电机也陆续的改造完毕，下表为110kW电机改造前后用电数据对比：

从表4可以看出，110kW电机变频改造后可节约电能45%左右，目前该企业大部分大功率的電机、水泵等变频改造已完成，大大降低电能损耗。

3 结语

该多晶硅企业电气节能技术应用需要着眼于更多先进技术与先进节能理念的实践，因此企业需要对于包括能量节能管理和用电峰、平、谷时间段节能策略在内的内容进行合理的优化，最终才能在此基础上促进电气节能技术应用效果的显著提升。

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