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。文章立足於我國工業電氣節能設計現狀， 基於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， 並且取得了顯著成效。而我國在上世紀80年代時期， 對電氣節能的標準尚處於試點階段， 電氣節能被正式納入到國家法律法規中的標誌是1988年1月1日《節約能源法》的正式頒佈實施[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， 並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， 對於工業電氣節能設計， 應以滿足生產工藝為基礎前提， 存在較大的侷限性；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， 使很多工業專案業主都望而卻步， 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， 根據裝置特點及執行需求加以合理運用， 保證節能技術與電氣裝置之間的適用性， 才能實現設計的科學規範， 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， 減少並消除不必要電能耗費， 提高電能利用率， 以此迴圈實現真正的節能減損， 提高工業電氣裝置的節能效能[2]。另外， 基於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， 需要對工業專案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係， 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， 就需要採取有效節能措施， 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 應用電氣智慧控制系統
在我國總髮電量中， 電機裝置負載量所佔比例達到了一半以上， 是工業電氣裝置主要能耗型別， 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、網路技術、數字技術等先進技術， 構建電氣智慧控制系統， 加大對電機執行的控制力度， 避免能源浪費現象的出現。電氣智慧控制系統主要是結合資訊化技術， 開發和研製有效的電頻裝置， 提高控制系統智慧化程度， 自動調節與實際工作關係不緊要裝置的執行狀態， 在確保其正常執行的前提下， 儘可能減少電能損耗， 達到節能減排目的`。同時， 在電機裝置工作過程中， 應在有功運轉狀態下執行， 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、用電型別、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10k V， 當用戶6k V裝置較多時， 採用6k V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佔比例大約為10%， 電氣設計時應儘可能選用節能性變壓器， 用乾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；最後， 對於工業電氣設計， 功率因素是影響其節能效益的一項重要引數， 可通過設定無功補償裝置加大功率因素， 實現電氣裝置容量的有效利用， 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 應用節能裝置
工業電氣節能設計中， 節能裝置的應用是必不可少的， 當前應用較為廣泛的節能裝置主要有變頻器、Y型高效發動機等。實踐證明， 這些裝置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、水泵等大型裝置， 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。而藉助變頻器裝置， 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， 可以降低工業電氣裝置大約20%~30%的電能損耗， 在新專案開發、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
太陽光屬於可再生、無汙染能源， 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， 可將採光和照明有機的結合起來， 白天儘可能地利用利用導光管、採光擱板、反射高窗、稜鏡窗等使建築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採用該方法。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、節約能源消耗等裝置， 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效能， 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， 則燈具控制可以採取一燈一控或兩燈一控方式；如果房間面積較大， 則燈具控制應採取多等一控方式， 但是應限制單個開關所控制的燈具數量， 也可以採用一定數量的單控燈。聲控、光電控等方式， 則主要應用於樓梯、走廊等公共場所燈具中， 對於與側窗具有一段距離且無法獲取天然採光的地方， 燈具控制一般選用光電控制方式；室外應通過程式控制或光電定時開關控制達到照明要求。
3、6 靠近負荷中心設定變站所
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， 最好是把變電佈局在負載的中心位置。如果實在沒有辦法按照此舉來處理， 就要佈置很多的變電所， 儘量保證它們處在負載的中心位置。假如存在爆炸區， 在確保規範合理的前提之下， 把變電所佈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， 應採用“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、空調等電器裝置， 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， 並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。大多數工廠都採用這種方式用電， 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， 不僅關係到專案成本高低， 而且還與可持續發展的實現有著密切聯絡， 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， 結合工業專案特點及用電需求， 根據基礎設計規定， 對裝置效率進行全面、細緻的分析， 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
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[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。
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