火力发电厂几种电气节能降耗的方法研究

方磊

（广州恒运企业集团股份有限公司，广东 广州 510000）

2021-02-23 习近平总书记在第七十五届联合国大会一般性辩论上向国际社会作出“2030 年碳达峰，2060年碳中和”的庄严承诺，实现“碳达峰、碳中和”是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革。2022-01-24中央政治局就努力实现“碳达峰、碳中和”目标进行集体学习，明确提出要科学把握碳达峰节奏，要立足国家能源资源禀赋，先立后破，通盘谋划，传统能源逐步退出必须建立在新能源安全可靠替代的基础上。因此在当前，中国还处于构建新型电力系统的攻坚阶段，传统化石能源还承担着“压舱石”保供的重任，节能降耗是减少资源消耗、保护生态环境的关键手段。作为能源消耗主体，火力发电厂相关人员应全面分析进行节能降耗的重要性，加强顶层设计与全局规划，为节能降耗工作的开展提供支持。

1 火力发电厂与节能降耗概述

1.1 火力发电厂

火力发电厂指的是利用煤、石油以及天然气等可燃资源生产电能的工厂[1]。在生产过程中技术人员会将燃料放置在锅炉当中燃烧，从而将燃料的化学能转变为电能。燃料能量变化如图1 所示。

图1 燃料能量变化

1.2 节能降耗

节能降耗指的是通过有效手段减少能源消耗，是企业发展的关键途径。火力发电厂在运行过程中会消耗大量的电能，所以应树立先进的节能降耗意识，通过有效手段减少能源消耗，缓解能源紧缺现状。

2 火力发电厂进行电气节能降耗的意义

2.1 有利于降低火力发电厂的运行成本

火力发电厂在运行过程中会消耗大量的能源，在无形中增加了工厂的运行成本。灵活应用节能降耗方法有利于减少能源消耗，继而降低生产的成本[2]。

2.2 有利于缓解能源紧缺的现状

中国各种化石能源都在不断减少，火力发电厂又会消耗大量的能源，加剧了能源紧缺的现状。通过应用各种电气节能降耗方法有利于减少能源的消耗，缓解能源紧缺的现状。

3 火力发电厂电气节能降耗中的问题

3.1 节能降耗意识较为淡薄

从实际情况来看，大多数火力发电厂都更注重安全生产与经济效益的提升，忽视了能源损耗问题。首先，部分火力发电厂的管理者一直都将工作重心放在生产效益与经济效益的提升上，没有综合分析开展节能降耗工作的必要性，也没有针对节能降耗的要求制定规划，导致节能降耗工作流于形式[3]。其次，部分火力发电厂没有做好节能降耗的宣传工作，导致各个部门与职工并不熟知节能降耗的内涵与方法。

3.2 管理机制不完善

节能降耗工作的开展需要管理制度的支持和约束，但部分火力发电厂并没有针对节能降耗的实际情况制定相应的管理制度。例如，部分火力发电厂没有制定设备管理制度，增加了设备的电能消耗。

3.3 照明损耗较大

电能生产需要照明系统的支持，所以火力发电厂的照明损耗相对较大。多数火力发电厂都没有意识到照明系统的损耗十分严重，所以没有科学选择节能型灯具。同时，火力发电厂的照明电压不符合实际需求，造成了电能浪费。

4 火力发电厂电气节能降耗方法

4.1 管理方法

4.1.1 树立先进的节能降耗意识

在经济发展新形势下，火力发电厂只有加强节能降耗才能够实现可持续发展。为此，火力发电厂应树立先进的节能降耗意识，夯实节能降耗工作的思想基础。首先，火力发电厂的管理者需要重点分析进行节能降耗的必要性与重要性，针对电力生产情况进行顶层设计与全局规划，为节能降耗工作的开展提供依据。其次，管理者需要构建节能降耗领导小组，安排专业的技术人员开展节能降耗工作[4]。此外，管理者需要做好节能降耗宣传工作，增进各个部门对节能降耗的了解。同时，管理者需要鼓励职工为节能降耗工作建言献策，调动职工参与节能降耗工作的积极性。

4.1.2 完善节能降耗方案

管理者需要根据节能降耗的要求制定节能降耗方案，明确节能降耗的时间、方法、技术，增强工作的完善性。例如，管理者需要根据电气设备的能耗情况制定节能降耗的方案，增强工作的针对性。

4.1.3 健全设备管理制度

管理者应完善设备管理制度，降低设备能耗。一方面，管理者需要完善设备调整制度，让技术人员根据节能降耗要求调整设备的运行参数，尽可能地降低设备的能耗。另一方面，应完善设备检查与养护制度。例如，需要完善静电除尘设备养护制度，判断设备中是否存在短路等问题，若存在需及时关闭电场，否则会加大用电量。

4.1.4 加大监督力度

火力发电厂需要制定完善的监督制度并构建监督小组，对节能降耗工作进行严格监督。首先，管理者需要根据节能降耗的方向以及重难点制定监督制度，对节能降耗的各个环节进行监督，增强各项操作的规范性。其次，管理者需要对监督人员进行系统培训，让监督人员了解节能降耗的关键并根据相关规定开展监督工作。

4.2 技术方法

4.2.1 应用高效电动机

火力发电厂的电力拖动系统主要是由电源、电动机、控制装置、传递机构以及工作机械共同构成的，其中电动机可以将电能转变为机械能，继而实现工作机械的启动、调速与制动。在运行过程中，感应电动机不仅需要将电能转变为机械能，也需要构建旋转磁场，所以电动机不仅会消耗有功功率，也会消耗无功功率。在这种情况下，技术人员若想降低电动机的电能消耗量，不仅需要提高其运行效率，也需要提高其运行功率因数，继而减少有功消耗与无功消耗。利用传统的方式降低电动机能耗的难度相对较大，所以技术人员需要利用高效电动机代替传统的低效电动机，从而达到良好的节能降耗效果。

高效电动机指的是总损耗比标准电动机总损耗低20%以上的电动机[5-6]。高效电动机中的转子与定子铁芯都应用了高导磁、低损耗的电工硅钢片以及先进的制造工艺，可以将电动机的运行效率提高2%～8%，也可以延长电动机的使用寿命，降低电动机的能耗。电力拖动系统应用高效电动机前后的运行效率与能耗如表1 所示。但高效电动机的价格相对较高，所以技术人员可以在不需要进行状态调节的辅助机械中应用高效电动机，而不能在需要进行状态调节的辅助机械中应用高效电动机，否则无法满足电力生产的流量调节需求，且会加大火力发电厂的运行成本。

表1 电力拖动系统应用高效电动机前后的对比单位：%

4.2.2 减少空载运行变压器

大多数火力发电厂都会设置大容量的高压启动备用变压器，从而为高压厂提供支持。高压启动备用变压器的容量较大，空载损耗也比较大，加大了电能损耗。例如，在热备用情况下变压器的高压侧二次电流为0.003 A，高压侧一次电流为0.36 A，高压侧电压为232 kV，所以变压器的空载损耗为32 kW。若将启/备变设计为冷备用就可以降低其能耗，每年可节约70 万元电费。启用冷备用前后变压器的节能对比情况如表2所示。

表2 热备用与冷备用情况下变压器的节能对比

冷备用指的是变压器处于备用状态时不带电。一方面，技术人员需要根据大区电网的具体规定判断是否使用冷备用。若需要应用冷备用就需要优化启/备变设计，确保备用电压器不带公用负荷，同时，需要将公用负荷分配在高压厂的变压器中，但在分配过程中需要判断用电可靠性是否符合要求。另一方面，低压厂在开展用电接线工作时需要应用暗备用动力中心接线方式。应用明备用动力中心接线方式可以减少变压器投资，但会增加电缆投资与电缆通道投资，而应用暗备用动力中心接线可以使2 台互为备用的变压器都处于半负荷运行状态中，从而降低变压器的负载损耗。所以，从长远角度来看，火力发电厂应选择暗备用动力中心接线方式。

4.2.3 针对无需调节的辅助机械采取节电措施

火力发电厂中有不需要进行调节操作的辅助机械，所以技术人员需要针对这些设备采取有效的节电措施。首先，技术人员可以在设备中安装轻载节电器，从而在空载或低负载运行状态中降低电动机的电压，达到良好的节能效果。其次，技术人员需要在轻、重载交替工作的电机中安装γ-△装置，从而实现定子绕组接线方式的自动切换。当电机处于轻载状态时会应用γ接线方式，而当电机处于重载状态时会自动切换为△接线方式。但为了充分发挥这些节电技术的作用，技术人员应设置一些辅助回路。

4.2.4 降低照明损耗

火力发电厂的照明损耗相对较大，所以技术人员需要通过各种有效手段降低照明损耗：①技术人员应科学选择节能型灯具。在技术水平不断提升的过程中节能型灯具应运而生，为节能降耗提供了新的思路。所以技术人员需要根据生产需求选择合适的灯具，降低灯具的能耗。在这一过程中，技术人员需要对灯具的光源寿命以及光效进行对比分析。不同灯具的光源寿命与光效对比情况如表3 所示，其中白炽灯的光效较短，光源寿命也比较短，会加大照明成本，而LED灯的价格较高，但光源寿命较长，具有较强的节能性，所以技术人员可优先选择LED 灯。②灵活应用照明调压器。从火力发电厂的角度来看，动力负荷比照明的地位更高，所以在运行过程中灯具的电压需要迁就动力电的电压。而照明灯具属于电阻性负荷，其功率与电压的平方基本呈正比关系。所以技术人员需要应用照明调压器控制灯具的电压，从而减少电能消耗。例如，若火力发电厂动力电的电压为400/230 V，就不能应用400/230 V 电压为灯具提供支持，否则会加剧电能浪费情况。为此，技术人员需要利用照明调压器将灯具的照明电压控制在380/220 V，在减少电能消耗的同时延长灯具的使用寿命。

表3 常用光源寿命与光效的对比

5 结束语

在对火力发电厂电气节能降耗进行深入分析后可知，在火力发电厂进行全面开展电气节能降耗工作具有重要意义——不仅可以降低火力发电厂的运行成本，也可以缓解能源紧缺现状、推动社会经济的可持续发展，又能进一步推进中国实现“碳达峰、碳中和”目标的进度。为此，火力发电厂管理者应树立先进的节能降耗意识，通过各种管理方法与技术方法降低能耗，实现节能减排，降低燃料消耗量。