淺析某企業(yè)電氣節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

袁冠軍　李兵

摘要：文章闡述了多晶硅企業(yè)電氣節(jié)能的幾種方法，主要包括“金太陽(yáng)”并網(wǎng)自發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用、LED照明燈具的測(cè)試應(yīng)用、電能質(zhì)量測(cè)試儀在用電數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用、電容就地補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用、降低低壓線路損耗的應(yīng)用、電動(dòng)機(jī)節(jié)能等方面，為多晶硅企業(yè)電氣節(jié)能提供參考。

關(guān)鍵詞：多晶硅；電氣節(jié)能技術(shù)；“金太陽(yáng)”自發(fā)電；LED照明燈具；用電數(shù)據(jù)測(cè)試 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM92 文章編號(hào)：1009-2374（2017）01-0091-03 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2017.01.045

1 概述

該企業(yè)為多晶硅生產(chǎn)加工企業(yè)、外線線路電壓20kV，干式變壓器電壓等級(jí)20kV/0.4kV，該企業(yè)日均用電量約33萬(wàn)kWh，月用電量超1000萬(wàn)kWh，電能消耗比較大，因此加強(qiáng)電能管理勢(shì)在必行——采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和企業(yè)可以承受的措施，減少生產(chǎn)及動(dòng)力設(shè)備的損失和浪費(fèi)，更經(jīng)濟(jì)、有效、合理地利用電能成為該企業(yè)的一大舉措。

2 多晶硅企業(yè)電氣節(jié)能的方法

2.1 “金太陽(yáng)”并網(wǎng)自發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

2013年年初，該企業(yè)及時(shí)響應(yīng)國(guó)家“金太陽(yáng)”項(xiàng)目的號(hào)召，申請(qǐng)“金太陽(yáng)”屋面發(fā)電工程；申請(qǐng)容量4MW，該4MW光伏電站為企業(yè)自建電站，電站堅(jiān)持低壓側(cè)并網(wǎng)不上網(wǎng)的原則，光伏系統(tǒng)發(fā)電主要供廠區(qū)內(nèi)部使用，項(xiàng)目并網(wǎng)發(fā)電后及時(shí)拿到國(guó)家的財(cái)政補(bǔ)貼。

早上，逆變器檢測(cè)到光伏直流側(cè)的電壓高于交流側(cè)0.4kV的電壓且達(dá)到逆變器的啟動(dòng)條件后，逆變器啟動(dòng)、正常工作；下午，逆變器檢測(cè)到光伏直流側(cè)的直流電壓低于交流側(cè)0.4kV側(cè)的交流電壓時(shí)，逆變器停止工作。

該企業(yè)每天24h連續(xù)生產(chǎn)作業(yè)，在“金太陽(yáng)”項(xiàng)目之前，峰、平、谷用電時(shí)間相對(duì)均衡，各占用電總時(shí)間的1/3，該企業(yè)的峰、平、谷用電時(shí)間段及相應(yīng)電價(jià)如下：

由表1可以看出，“金太陽(yáng)”發(fā)電時(shí)間在該企業(yè)用電峰值和平值時(shí)間段內(nèi)，在一定程度上降低該企業(yè)在峰值和平值的用電“高”成本。

根據(jù)該發(fā)電系統(tǒng)前3年的平均發(fā)電量來(lái)看，平均年發(fā)電約400萬(wàn)kWh，大大節(jié)省了該企業(yè)的用電成本。

2.2 LED照明燈具的測(cè)試應(yīng)用

該多晶硅生產(chǎn)企業(yè)在建廠時(shí)根據(jù)車間照度需求、燈管的色溫及顯色性特征，選用的是普通36W帶電子整流器的熒光燈，該熒光燈的色溫6000～6500K，顯色性80。

2014年年初筆者開(kāi)始接觸LED燈這一節(jié)能主題，依次在同一個(gè)房間進(jìn)行對(duì)比——照度、用電量及燈管價(jià)格等，詳細(xì)如下：

通過(guò)以上對(duì)比，用18W的LED燈替代普通36W熒光燈，不但不影響車間的辦公及生產(chǎn)需求，而且兩套燈具的價(jià)格相差不大。筆者在測(cè)試出相關(guān)數(shù)據(jù)后，建議后期如發(fā)現(xiàn)普通36W燈管損壞，直接采購(gòu)并更換18W的LED燈；此建議得到公司領(lǐng)導(dǎo)的支持，并在當(dāng)年開(kāi)始實(shí)施。由于原有普通36W熒光燈從2009年開(kāi)始投入使用，受熒光燈使用壽命限制，截至2016年6月份，該企業(yè)已全部完成LED燈具替換普通熒光燈的工作。改造燈具的數(shù)量及年節(jié)省電費(fèi)明細(xì)詳細(xì)如下：

通過(guò)對(duì)該企業(yè)普通熒光燈具的改造，一年可為該企業(yè)節(jié)省電費(fèi)約4.8萬(wàn)元，筆者推薦部分企業(yè)考慮該

方案。

2.3 電能質(zhì)量測(cè)試儀在用電數(shù)據(jù)測(cè)試、分析中的應(yīng)用

筆者通過(guò)定期對(duì)該企業(yè)主要用電設(shè)備（負(fù)荷曲線、用電量、諧波測(cè)試等）進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，并對(duì)測(cè)試的數(shù)據(jù)對(duì)比分析，很明顯能找出每臺(tái)用電設(shè)備的用電差異，及時(shí)告知相關(guān)責(zé)任人處理。測(cè)試圖片詳細(xì)如下：

上述兩組圖片是在車間工藝沒(méi)有任何改變的情況下，同一臺(tái)空壓機(jī)測(cè)試前后，電流負(fù)荷曲線；筆者在確定空壓機(jī)本體沒(méi)問(wèn)題后，現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)車間有多處漏氣點(diǎn)，漏氣問(wèn)題解決后，空壓機(jī)恢復(fù)正常運(yùn)行，避免電能浪費(fèi)。

筆者通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)主要用電設(shè)備測(cè)試、分析，不僅能及時(shí)排查用電設(shè)備的故障，還可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)能源浪費(fèi)問(wèn)題，推薦各電氣負(fù)責(zé)人采用。

2.4 電容就地補(bǔ)償?shù)膽?yīng)用

該企業(yè)工藝泵、冷凍泵、冷卻泵、三相異步電機(jī)等電感性負(fù)荷應(yīng)用較多，在建廠時(shí)高效電機(jī)推廣度不大，使用的電機(jī)功率因數(shù)及綜合效率相對(duì)較低、損耗較大，而且部分低壓供電負(fù)荷距離變壓器較遠(yuǎn)。

由于它們都是電感性負(fù)荷，在24h連續(xù)運(yùn)行中，功率因數(shù)一般比較低，需要從電源中吸收大量的無(wú)功功率才能正常工作，給動(dòng)力設(shè)施造成較大的電壓損失和電能損耗。采用無(wú)功就地補(bǔ)償技術(shù)除了節(jié)約電能外，還可降低線路壓降、使電動(dòng)機(jī)易于啟動(dòng)。

筆者就該企業(yè)的砂漿回收車間就地補(bǔ)償前后，用電數(shù)據(jù)詳細(xì)對(duì)比如下：

采用無(wú)功就地補(bǔ)償后：（1）改善用電設(shè)備的功率因數(shù)，將功率因數(shù)從0.72～0.75提高到0.96～0.97之間，無(wú)功損耗減少70%～75%，平均節(jié)電20%左右；（2）提高變壓器的負(fù)載率，通過(guò)無(wú)功就地補(bǔ)償可以使變壓器平均增容25%左右；（3）降低線路損耗電壓，改善供電質(zhì)量。

采用就地電容補(bǔ)償與采用集中補(bǔ)償具有同樣的優(yōu)點(diǎn)，采用就地電容補(bǔ)償除具有集中補(bǔ)償?shù)乃袃?yōu)點(diǎn)外，更重要的是它減少了大量配電網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功流動(dòng)，大大地降低了低壓網(wǎng)絡(luò)中的無(wú)功損耗，它比集中補(bǔ)償更直接、更具效果，是最徹底、最有效也是最合理的無(wú)功補(bǔ)償方式。

2.5 降低低壓線路損耗的應(yīng)用

由于導(dǎo)線上存在電阻，當(dāng)電流通過(guò)導(dǎo)線時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生有功損耗。筆者在配電設(shè)計(jì)、安裝前期就認(rèn)識(shí)到線路有功損耗的必然性，為了減少線路上的損耗，只有減小線路電阻。根據(jù)線路電阻計(jì)算公司R=ρL/S可知，減少線路的損耗有兩條途徑：（1）減小導(dǎo)線長(zhǎng)度。該方法說(shuō)明兩點(diǎn)：首先，在設(shè)計(jì)時(shí)變壓器應(yīng)盡可能接近負(fù)荷中心，以減少供電距離；其次，導(dǎo)線敷設(shè)應(yīng)盡可能走直線，少走彎路，以減少導(dǎo)線長(zhǎng)度。（2）增大導(dǎo)線截面積。該方法說(shuō)明我們選電纜時(shí)必須按照經(jīng)濟(jì)電流密度選取導(dǎo)線截面，因?yàn)閷?dǎo)線截面增加雖然能降低電能損耗，但同時(shí)也將導(dǎo)致導(dǎo)線成本增大。

建議在廠房建設(shè)初期就認(rèn)識(shí)到線路損耗對(duì)于企業(yè)的重要性，在建設(shè)初期及時(shí)和設(shè)計(jì)院溝通并通過(guò)一系列計(jì)算，盡量減少線路損耗。

2.6 電動(dòng)機(jī)節(jié)能

2.6.1 高效電機(jī)的選用。因?yàn)樵谠撈髽I(yè)中，電動(dòng)機(jī)耗電量大占總耗電量的1/4，所以電動(dòng)機(jī)的節(jié)能極為重要。目前高效電機(jī)是一個(gè)節(jié)能新方向，提高水泵、電機(jī)的效率和功率因數(shù)，是減少水泵、電機(jī)電能損耗的主要方法。與標(biāo)準(zhǔn)電機(jī)相比，高效電機(jī)的效率要高3%～5%，平均功率因數(shù)高8%左右，總損耗降低25%～30%，節(jié)約電能顯著。

從2013年起，該多晶硅企業(yè)認(rèn)識(shí)到高效電機(jī)對(duì)于節(jié)約電能的重要性，在后期新增電機(jī)及原有水泵、電機(jī)的大修改造中，陸續(xù)對(duì)砂漿攪拌電機(jī)、工藝泵、冷凍泵、冷卻泵等水泵、電機(jī)進(jìn)行更換，諸如新增的鑄錠車間，132kW工藝泵選用格蘭福高效水泵，效率94%，功率因數(shù)0.92，相比之前鑄錠車間選用的工藝泵，節(jié)能效果顯著。

2.6.2 變頻器的選用。該企業(yè)中央空調(diào)送風(fēng)電機(jī)、回風(fēng)電機(jī)、工藝泵、冷凍泵、冷卻泵等大功率電機(jī)、水泵，大部分采用變頻調(diào)速裝置，當(dāng)電機(jī)、水泵負(fù)載下降時(shí)，自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速，從而與負(fù)載的變化相適應(yīng)，既提高了電機(jī)、水泵在輕載時(shí)的效率，又達(dá)到了節(jié)約電能的目的。部分沒(méi)有加裝變頻器的電機(jī)也陸續(xù)的改造完畢，下表為110kW電機(jī)改造前后用電數(shù)據(jù)對(duì)比：

從表4可以看出，110kW電機(jī)變頻改造后可節(jié)約電能45%左右，目前該企業(yè)大部分大功率的電機(jī)、水泵等變頻改造已完成，大大降低電能損耗。

3 結(jié)語(yǔ)

該多晶硅企業(yè)電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用需要著眼于更多先進(jìn)技術(shù)與先進(jìn)節(jié)能理念的實(shí)踐，因此企業(yè)需要對(duì)于包括能量節(jié)能管理和用電峰、平、谷時(shí)間段節(jié)能策略在內(nèi)的內(nèi)容進(jìn)行合理的優(yōu)化，最終才能在此基礎(chǔ)上促進(jìn)電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用效果的顯著提升。

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作者簡(jiǎn)介：袁冠軍（1982-），男，江蘇徐州人，晶海洋半導(dǎo)體材料（東海）有限公司電力主管，初級(jí)職稱，研究方向：工廠配電、發(fā)電；李兵（1987-），男，江蘇連云港人，晶海洋半導(dǎo)體材料（東海）有限公司助理工程師，初級(jí)職稱，研究方向：工廠配電。

（責(zé)任編輯：王 波）