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摘要：在社會能源日漸緊缺背景下，人們的節能環保意識在不斷增強，在生產生活中的方方面面都運用了節能技術。而工業有著耗能較大的特點，如何實現節能技術在電氣設計中的有效應用，是現階段工業發展中的研究熱點，引起了人們的廣泛關注和重視。文章立足于我國工業電氣節能設計現狀，基于工業設計中電氣節能技術的應用原則，從多個方面對其實踐應用進行了詳細探究，旨在減少工業生產能耗，落實節能減排可持續發展戰略。
關鍵詞：工業設計；電氣節能；應用原則；實踐應用
能源在推動社會發展、加快經濟增長過程中發揮著關鍵作用，但是就當前世界各國實際情況來看，不可再生能源日漸減少，能源緊張問題越來越嚴峻，節能減排已經成為必然趨勢，是實現人與自然和諧相處、推動可持續發展的必經之路。在工業電氣生產中應用電力節能技術，既是積極響應國家節能減排號召的具體體現，也可以有效解決電力不足問題，對推動工業發展及地區經濟發展具有重要意義，必須落實到實際行動中去。
1我國工業電氣節能設計現狀
西方歐美國家在電氣節能設計方面的研究起步較早，上世紀70年代便已經從法律層面作出了一系列規定，并且取得了顯著成效。而我國在上世紀80年代時期，對電氣節能的標準尚處于試點階段，電氣節能被正式納入到國家法律法規中的標志是1988年1月1日《節約能源法》的正式頒布實施[1]。經過30年發展，節能技術已經在廣泛應用到各個行業和領域中，但是受多種因素的影響，并未在工業設計中得到良好推廣應用，電能浪費現象仍然比較突出。首先，對于工業電氣節能設計，應以滿足生產工藝為基礎前提，存在較大的局限性；其次，不同工業生產工藝存在較大差異，無法制定統一的電氣節能標準；其次，電氣節能技術前提是較高成本的投入，使很多工業項目業主都望而卻步，這些都阻礙了電氣節能技術在工業設計中的普及應用。由此可見，要想在工業設計中實現電氣節能技術的有效應用，減少電能浪費現象，仍有很長的一段路要走。
2工業設計中電氣節能技術的應用原則
在進行工業電氣節能設計時，應遵循基本應用原則，具體包括適用性原則、節能性原則和經濟性原則。首先，在將電氣節能技術應用到工業設計中時，必須從生產工藝角度進行考慮，根據設備特點及運行需求加以合理運用，保證節能技術與電氣設備之間的適用性，才能實現設計的科學規范，既可以滿足生產工藝需求，又能夠達到預期節能效果；其次，節約能源、降低電能的損耗，是工業設計中應用電氣節能技術的最終目的，所以，應堅持節能性原則，減少并消除不必要電能耗費，提高電能利用率，以此循環實現真正的節能減損，提高工業電氣設備的節能性能[2]。另外，基于電氣節能技術高投入成本特點，在實際應用時應確保其經濟性，需要對工業項目具體利潤進行詳細分析，全方位比對節能所要使用的資金和它帶來的效益間的關系，在確保所用電氣節能技術適用性、節能性的同時，選擇經濟效益更高的措施手段。只有從以上三方面分析、考慮，科學選用電氣節能設計，才能充分發揮其在工業設計中的應用價值，在緩解社會能源緊張現象的同時，促進工業的良好發展。
3工業設計中電氣節能技術的實踐應用
為改善我國工業電氣節能設計現狀，就需要采取有效節能措施，以此來減少能源損耗，實現電能利用率的最大化，在工業領域貫徹落實國家所提出的節能減排發展戰略。
3.1應用電氣智能控制系統
在我國總發電量中，電機設備負載量所占比例達到了一半以上，是工業電氣設備主要能耗類型，所以，可以通過對動力系統進行優化設計，來達到電氣節能目的，具體實現方式是利用計算機技術、網絡技術、數字技術等先進技術，構建電氣智能控制系統，加大對電機運行的控制力度，避免能源浪費現象的出現。電氣智能控制系統主要是結合信息化技術，開發和研制有效的電頻設備，提高控制系統智能化程度，自動調節與實際工作關系不緊要設備的運行狀態，在確保其正常運行的前提下，盡可能減少電能損耗，達到節能減排目的。同時，在電機設備工作過程中，應在有功運轉狀態下運行，降低無功功率所引消耗的電能，才能充分體現出電氣節能技術在工業設計中的應用價值[3]。
3.2使用節能型供配電系統
設計節能性供配電系統是工業電氣節能的重要手段之一，具體可從供電電壓、變壓器、無功補償三方面加以優化。首先，從供電電壓角度，需要結合用電容量、供電距離、用電類型、電網布設等多種因素，使供電電壓保持在合理水平，一般情況下，高壓配電電壓應控制在10kV，當用戶6kV設備較多時，采用6kV供電電壓具有良好的經濟效益[4]；其次，變壓器損耗在工業電能損耗中所占比例大約為10%，電氣設計時應盡可能選用節能性變壓器，用干式變壓器取代原有的油浸式變壓器，通過降低變壓器損耗帶達到節約電能的目的，同時還能減少變壓器維護工作量及成本；最后，對于工業電氣設計，功率因素是影響其節能效益的一項重要參數，可通過設置無功補償裝置加大功率因素，實現電氣設備容量的有效利用，不僅可以提高供電質量，增強供電能力，而且還可以降低功率損耗，對電能的節約具有顯著作用，可以實現工業電氣節能設計。
3.3應用節能設備
工業電氣節能設計中，節能設備的應用是必不可少的，當前應用較為廣泛的節能設備主要有變頻器、Y型高效發動機等。實踐證明，這些設備在工業中有著良好的節能效果。在工業活動中，經常需要用到風機、水泵等大型設備，其工作狀態通常都是工頻狀態，在風量和流量控制過程中，會造成大量電能的浪費。而借助變頻器設備，調節風量和流量可以通過改變電機轉速實現，其輸出功率也會發生變化，此時電能損耗將會降低，電氣節能效果明顯。另外，Y型高效發動機的應用，可以降低工業電氣設備大約20%～30%的電能損耗，在新項目開發、舊電動機損壞或重新繞組、新電動機更換時，可結合技術經濟性考慮選用Y型高效發動機[5]。
3.4利用高效節能光源
太陽光屬于可再生、無污染能源，在進行工業電氣節能設計時，可將其應用到照明節能方面。以建設設計為例，可將采光和照明有機的結合起來，白天盡可能地利用利用導光管、采光擱板、反射高窗、棱鏡窗等使建筑物內獲得穩定的光照條件，還可以利用光伏發電系統，將收集的光能轉化為電能進行照明，室外街道照明設計中通常采用該方法。同時，還可以通過提電氣零件效率，達到照明節能目的，這就需要充分利用高效光源，包括擴大照明效果、節約能源消耗等設備，高壓鈉燈與TS型熒光燈管結合使用便是一種較為常見的高效光源。
3.5改進燈具控制方式
結合實際照明需求，對燈具控制方式進行改進，也可以提高工業設計電氣節能性能，在達到正常照明要求的基礎上，避免電能浪費。如果房間面積較小，則燈具控制可以采取一燈一控或兩燈一控方式；如果房間面積較大，則燈具控制應采取多等一控方式，但是應限制單個開關所控制的燈具數量，也可以采用一定數量的單控燈。聲控、光電控等方式，則主要應用于樓梯、走廊等公共場所燈具中，對于與側窗具有一段距離且無法獲取天然采光的地方，燈具控制一般選用光電控制方式；室外應通過程序控制或光電定時開關控制達到照明要求。
3.6靠近負荷中心設置變站所
通常情況下，工業負載以低壓交流380V為主，如果供電距離較遠，一般會選用橫截面積較大的電纜輸送電能，以滿足啟動壓降等相關規定，但是較大橫截面積的電纜，電能損耗也更為嚴重。因此，當廠區較大、供電距離較遠時，應確定最佳供電半徑，通過增加變配電裝置數量來縮減線路間距，以此來降低電能輸送過程中的損耗。在設計的時候必須和總圖比對，最好是把變電布局在負載的中心位置。如果實在沒有辦法按照此舉來處理，就要布置很多的變電所，盡量保證它們處在負載的中心位置。假如存在爆炸區，在確保規范合理的前提之下，把變電所布局到遠離爆炸區的地方，而且把屋內外的地坪高度錯開，進而實現節約電能目的。
3.7合理使用峰谷電力資源
電力行業中的峰谷，是指將電負荷特性的變化值用山峰和山谷的形式形象地表示出來，一般情況下，高峰用電和低谷用電時間段，分別為8:00～22:00和22:00至次日早上8:00。為達到工業電氣節能設計目的，應采用“峰谷電價”形式加強用電管理，利用低谷電價所帶來的優惠，鼓勵居民消耗低谷電力，比如電熱水器、空調等電器設備，保證峰谷電力資源使用的合理性。同時，可以通過高峰用電需求向低谷時段的轉移，實現對電力資源的優化配置，提高低谷時段電能的利用率，并緩解高峰電力供需缺口，以達到“削峰填谷”的效果，有效避免電能浪費。工廠生產作業放在低谷時段進行，能夠減少電費的支出，還可以達到節能目的。大多數工廠都采用這種方式用電，白天線路負荷較低，晚上線路負荷升高，能夠節約大量電能，提高企業經濟效益。
4結束語
節能減損始終是工業生產中的一個重要話題，不僅關系到項目成本高低，而且還與可持續發展的實現有著密切聯系，所以，在工業設計階段就要樹立節能意識，合理、靈活運用各種電氣節能技術。具體應用過程中，應從適用性、節能性、經濟性等多方面進行綜合考慮，結合工業項目特點及用電需求，根據基礎設計規定，對設備效率進行全面、細致的分析，進行全方位的經濟比對和工藝比對，制定科學、合理的設計方案，實現電氣節能技術有效利用，達到經濟效益和社會效益供應效果。
參考文獻：
[1]黎嘉裕.超高層中建筑電氣節能技術[J].工程技術研究,2018(5):44-45.
[2]吳青.節能技術在建筑電氣設計中的應用分析[J].低碳世界,2015(35):130-131.
[3]郭晉雷.工業電氣設計中電氣節能問題分析[J].能源與節能,2016(6):95-96+131.
[4]朱風華.工業電氣設計中電氣節能相關問題研究[J].電工技術,2016(9):15-16.
[5]閆莉.電氣節能技術在工業設計中的應用探討[J].中國包裝工業,2015(22):156.
作者:孔祥瑞 梁輝 單位:山東省環科院環境工程有限公司
