电气节能与新能源的应用

杨柯

【摘  要】社会经济的持续增长，造成各领域对资源和能源的需求不断增长，能源短缺问题愈加严重。能源和资源的生产和利用中，会产生不同程度的污染，如雾霾和温室效应，影响人们的日常生活、工作及学习，严重时甚至会危及人们的生命健康。需积极顺应可持续发展要求，注重电气节能技术的应用，并大力开发和应用新能源，在推动社会主义基础设施建设和发展的同时，保护生态环境。因此，本文分析了电气节能技术和新能源，结合社会发展需要提出了合理的电气节能技术和新能源开发应用措施。

【关键词】电气节能;新能源

1、电气节能与电气新能源开发的重要性

一方面，通过电气节能，能够实现资源节约，进而降低不必要的资源浪费，实现对资源的高效利用，有效缓解煤炭、石油等能源短缺、自然资源枯竭的现状，减少供电用电压力。同时，降低社会与化石能源的需求量，减少小煤矿的开采，进而对其周围环境进行改善。另一方面，开发新的电气能源，利用风能、太阳能、地热能源、水能等可再生资源进行发电，减少对自然资源的过度开采，且利用这些干净的能源，亦不会对生态环境产生危害。

2、电气节能技术的应用措施

2.1、变压器节能设计

在电力系统中，变压器是电力系统中的关键技术之一。由于变压器广泛的存在于电力网络中，所以损耗也贯穿于整个变压器运行过程。变压器内的损耗主要分为“铁损”和“铜损”。“铁损”就是在变压器工作时，变压器两端需要经过磁场进行耦合，才能进行电压等级的转换，而在磁场生成后，由于电池感应定律，会在变压器铁芯内产生涡流，其发热所带来的损耗，即为“铁损”。“铜损”则是由于变压器内部绕组的自身阻抗所带来的损耗。这些损耗均是由变压器的结构以及原理所带来的，是不可避免的，只能降低。由于变压器损耗占有全网损耗的1/10，所以降低变压器损耗势在必行。

2.2、照明的节能设计

相关数据表明，建筑照明用电占据建筑用电的很大一部分，所以对建筑照明用电的节能研究意义重大，大力推进“节能、节地”建筑。“十一五”规划提出的十大节能多点工程包括绿色照明和建筑节能，这表明建筑节能和照明节能在当今社会发展中的重要意义。照明是电力中最大的能量损失之一。建筑节能照明方案的原则是在单独影响照明效果的基础上，最大限度地降低照明能耗，最大限度地提高电能运行。

2.3、电网的优化配置

由于发电厂与用户通常分隔两地，所以必须要通过电力网络进行电能输送，进行输电与配电。在电能输送的过程中，自然的存在损耗问题。其中可以降低避免的这部分损耗为无功电流以及谐波引起的电能损耗。所以在电网运行时抑制谐波，同时进行无功功率的补偿，可以有效地降低网损。对于谐波的抑制，电网侧的主要措施可以提高母线的短路容量，同时在电网中加入有源滤波装置，可有效的消除特定次数谐波。对于整个电网中的负荷，由于电机、变压器等器件的大量存在，使得负荷基本都呈现出感性，且需要吸收大量的无功功率。

3、电气新能源开发和利用

3.1、氢能源

氢能是一种二次能源，它是通过一定的方法利用其它能源制取的，而不像煤、石油、天然气可以直接开采，今下几乎完全依靠化石燃料制取得到，如果能回收利用工程废氢，每年大约可以回收到大约1亿立方米，这个数字相当可观。时至今日，氢能的利用已有长足进步。自从1965年美国开始研制液氢发动机以来，相继研制成功了各种类型的喷气式和火箭式发动机。美国的航天飞机已成功使用液氢做燃料。我国长征2号、3号也使用液氢做燃料。利用液氢代替柴油，用于铁路机车或一般汽车的研制也十分活跃。氢汽车靠氢燃料、氢燃料电池运行也是沟通电力系统和氢能体系的重要手段。氢能源被视为21世纪最具发展潜力的清洁能源，人类对氢能源应用自200年前就产生了兴趣，到20世纪70年代以来，世界上许多国家和地区就广泛开展了氢能源研究。

3.2、核能资源

核能资源是一种具有代表性的新能源，清洁力强，利用效率较高。但是由于核能资源的危险性，应在核能资源开发和利用中提高对核反应堆的重视程度。当前，我国核能开发还处于初级阶段，核能应用范围狭窄，应积极吸收和借鉴发达国家的能源开发经验，提升能源转化效率，降低辐射风险。

3.3、地热能源

地热能源主要用于家庭供暖。由于北方地区冬季温度较低，为满足居民的日常取暖要求，并降低能源损耗和环境污染，应不断完善供暖设施。目前，我国可利用的地热田数量达300处，可利用天然热量110J/a。因此，需加强地热能源的开发和利用。

3.4、太阳能

太阳能是目前研究进程比较快的一项新能源，而其在发电方面的应用发展，仍然需要社会提供大量的支持。通过对我国部分试点工程进行研究分析可以得知，在太阳能能源的实际开发过程中，想要将投资成本全部收回，那么电价便需要适当的提高。以天和家园太阳能试点工程为例，每千瓦时网电价需要提高3元左右，相比于煤电的上网电价而言，要高出许多。例如，以现阶段居民用电价进行计算，能源开发的成本回收，便需要100年左右的时间。尽管我国目前光伏产业产品已经具有较为成熟的组装体系，且组装能力位列世界前三。

3.5、风能

风能也是我国大力研发的一种新能源，风能发电更是一种主要的、新型的发电方式。通常情况下，电网的规模相对较小，因而需要以更高的电压等级作为依托，进行大规模的、长距离的电力输送。这种情况下，便为电网管理与发展，带来了相对较为复杂的经济问题与电网技术问题。在这种情况下，为了有效节约能源，应采取有效措施，大力发展风能发电，而这种情况下，就必须合理的处理系统调峰调频问题。就现阶段我国风能发电的实际情况来看，我国平均峰谷差大概在30%左右，有少部分地区达到了40%。但是，这种研究程度，相对于风能发电的巨大潜力而言，显然是不够的。因此，在未来的新能源开发过程中，必须进一步加强对风能资源的开发，充分发挥出风能发电的优势，实现能源节约。

例如：张家口市位于风能和光能丰富的河北省西北部，地理区域宽广。截至2014年底，张家口市大规模风力发电并网装机达到660万千瓦，大规模太阳能光伏发电并网装机达到40万千瓦，全年可再生能源发电量151亿千瓦时。张家口拥有“国家风光储输实验中心”、“全国首个风电研究检测实验基地以及风机总装”、风机叶片研发和生产等新能源企业，虽然形成技术开发、科学技术研发、生产制造、新能源技术服务等完整的系列体系结构，但是还存在不少问题。2015年7月28日，国家发展改革委员会下发发改高技〔2015〕1714号文件、《河北省张家口市可再生能源示范区发展规划》通知，全面落实张家口市推进可再生能源示范区建设，通过张家口未来发展研究技术路线图，确定张家口新能源发展亟待解决的一些问题。截至2018年年底，张家口市可再生能源年发电量已突破200亿千瓦时，预计到2020年将达到400亿千瓦时以上;到2030年将达到950亿千瓦时，完全能够满足北京市、天津市绿色电力的调入需求。建议国家有关部门和省有关部门协调北京市、天津市与我市簽署京津冀可再生能源电力消纳协议，优先调入我市可再生能源电力，在我市建立京津冀可再生能源电力交易平台实现可再生能源电力跨区域联动交易，最终形成张家口市“两区”建设与北京及天津资源、生态、产业融合发展新模式。

总而言之，可持续发展背景下，为营造良好的生态环境，降低电能损耗，应进一步加强电气节能技术的研发和应用，并引进新能源，以保障社会生产生活，推动电力行业朝着更高层次发展。

参考文献：

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[2]李慧娜.电力新能源开发利用与电气节能措施分析[J].住宅与房地产，2019（04）：258.

[3]季瑶佳.电气节能技术与电力新能源的发展应用[J].能源与节能，2019（01）：42-43+165.

（作者单位：国家电投河北电力有限公司张家口分公司）