电力工程设计中节能措施及应用研究

孙宁海

摘要：社会经济的飞速发展，使得我国用电需求量日益增加。而建设环境友好型社会和资源节约型社会是当今时代的重要课题，国家和社会对节能减排工作给予了了高度的重视。对于电力行业而言，对电力工程设计中节能措施及其应用进行研究，既符合时代的发展需求，又有利于电力行业的可持续发展。因此，本文结合电力工程设计中节能措施的应用意义以及电力工程节能设计的基本要求，提出了具体的节能设计措施，以期为我国电力工程节能设计提供借鉴。

关键词：电力工程;设计;节能措施

电力行业发展依赖于能源的消耗，发展越快，能源消耗也多。随着我国能源紧缺问题和环境污染问题的日益凸显，“节能减排、绿色发展”视域下，对电力工程设计中节能措施及应用进行深入研究，对于电力行业的健康、持续发展具有重要的意义。

一、电力工程设计中节能措施的应用意义

（一）有利于经济发展

能源作为人类生存和发展的重要基础，能够直接影响社会经济的发展。近几年我国能源短缺问题日益凸显，已经成为制约国家经济发展的重要因素，而在电力工程设计时应用多种节能措施，可有效缓解能源短缺问题，从而促进国家经济的进一步发展。

（二）有利于环境保护

目前我国仍以火力发电为主，发电过程中不仅会消耗大量的不可再生资源，还会释放出大量的环境污染物，对生态环境及人们的身体健康造成严重危害。做好电力工程节能设计，则能够有效减低不可再生资源的消耗量以及污染物的排放量，从而达到保护生态环境的作用。

（三）有利于改善生活

电能是现代生活不可或缺的重要组成部分，人们在追求高品质生活的同时，也会对电力行业提出更加多元化的需求。在电力工程设计时应用多种节能措施，既能够对现有电力系统进行合理化优化，使其更好地满足用户的用电需求，又能够降低能源消耗，提高能源利用率及电力生产能力，进一步促进国民生活水平的提升[1]。

二、电力工程节能设计的基本要求

（一）注重节能减排

节能减排是电力工程节能设计的最基本要求。电力工程设计时，应积极采用多种节能措施，对电力生产和传输过程中的能耗进行科学、合理地控制，从而达到降低能源消耗、减少污染物排放的目的。

（二）注重需求侧管理

电力需求的多样性和不确定性，使得按满足用户最大需求设置的发供电能力，在需求低谷时段大量被闲置，不仅增加了发供电成本，而且也增加了客户的电费负担。因此，基于用户的用电需求和习惯，通过储能系统设计、划分峰谷电价等措施，强化需求侧管理，是电力工程节能设计的一个基本要求。

（三）注重新能源开发

受科技水平的限制，以往主要以燃烧不可再生资源来获取电能。这种电力生产方式，不仅会严重污染生态环境，还会受到资源储量的限制。因此，随着科学技术的不断发展，在电力工程设计时注重新能源的开发和利用，利用风能、太阳能、核能代替传统能源进行发电，是新时期电力工程节能设计的基本要求。

（四）注重新型节能技术研发

注重新型节能技术的研发是新时期电力工程节能设计的基本要求。在节能设计过程中，技术人员及科研人员应积极进行新型节能技术的研发和应用，例如利用等离子点火助燃技术提高电力生产效率;利用储能技术提高能源利用率等。通过新型节能技术的研发与应用，有效实现节能降耗目标，推动我国电力行业健康、持续发展。

（五）注重效益平衡

注重效益平衡也是电力工程节能设计的一个基本要求。虽然“节能降耗”是新时期电力行业发展的重要目标和趋势，但在电力工程设计时，不能单方面的追求节能、环保、降耗，而忽视了电力工程的实际经济效益，应最大限度追求生态效益、经济效益的平衡，这样才能使电力行业得到良性发展[2]。

三、电力工程节能设计具体措施

（一）积极使用新能源发电

新能源具有可再生、污染小等显著特点，利用新能源进行发电，不仅可以有效缓解传统能源紧缺的问题，还能够显著降低发电过程对生态环境的污染。因此，新时期背景下，优化能源结构，调整新能源在电力生产过程中的应用比例，充分发挥新能源发电的优势，是电力工程节能设计的重要措施。目前，新能源发电的主要形式有：风力发电、太阳能发电、水力发电以及核能发电。

太阳能发电的主要应用形式是分布式光伏并网发电。分布式光伏并网发电系统主要由光伏组件阵列、并网逆变系统组成。其发电原理为：光伏组件阵列利用太阳能电池板中半导体材料的光伏效应，将太阳能转化为电能;然后由并网逆变系统中的多个逆变器将电能逆变为与电网电压同频、同相的正弦交流电流，从而实现并网供电。随着科学技术的发展，现阶段分布式光伏并网发电普遍与储能系统配套应用，这样既能够满足特殊用户的用电需求，有能够将多余的电能输送至电网，实现就近消纳处理，从而达到节约能源、降低环境污染、提升发电能力、减少电力输送能耗等多重节能设计效果。

风能发电的主要应用形式为风力机发电。其应用优势在于风能属于可再生清洁能源且蕴藏量丰富，发电过程中不会产生环境污染。同时，相关技术和机械设备比较成熟，不仅建设速度快，而且运行成本低。

水利发电的主要应用形式有：堤坝发电、潮汐发电等。其应用优势体现在两方面：一个是水资源的清洁性、可再生性以及储量丰富性，另一个是与水利工程的兼容性，兼具水利调节和電能生产的功能。水力发电的应用局限性比较明显，如：地形环境影响性大;建设周期长、费用高、工程量大;会对生态环境造成一定破坏;容量不易增加等。

核能作为一种比较成熟的技术，具有良好的清洁作用，在世界能源结构中占有重要的地位。核能发电的应用优势在于发电过程中不会产生空气污染、发电效率极高、发电成本不受国际经济形势影响。其应用弊端在于对核发电厂的安全性要求极高，一旦发生核泄漏将会造成极为严重的后果。同时，核电厂建设成本极高，热污染较大，不适宜做尖峰、离峰之随载运转。这些都制约了核能发电的发展。

（二）引入新兴节能技术

在电力工程节能设计过程中，应从需求侧和供给侧两个层面引入新兴节能技术，以此实现“削峰填谷”的节能设计目的。

从供给侧出发，电力企业应注重新能源发电技术、储能技术、电子信息技术等新兴技术在电力工程中合理运用，一方面积极进行蓄能电厂建设，在用电高峰时期持续发电，在用电低谷时期储存富余电能，以此促进峰谷电量差的进一步平衡，实现“削峰填谷”节能设计目标;另一方面，积极进行智能电网建设，利用大数据处理技术、互联网技术、无线通信技术、人工智能技术等前沿性科学技术，对电力系统进行实时监控，在此基础上，综合分析电力系统的耗能情况，了解和掌握用户的用电习惯，对电力系统进行科学化、智能化的调控，从而达到降低能耗、削峰填谷的节能设计效果。

从需求侧出发，电力企业应鼓励和引导终端用户使用蓄冷蓄热技术、能源替代运行技术等各种先进的节能技术，以此提升电能利用率，实现峰谷用电的平衡。例如：鼓励用户使用蓄热式电锅炉、蓄热式电热水器、冰蓄冷空调等节能电器，从而加强深夜电网廉价、过剩电力蓄能的利用率，在缓解用电高峰期电力供应压力的同时，显著提升终端用户用电的经济性，达到节能降耗的目的。

（三）施行无功补偿

电力网络中的大部分负荷属于感性负荷，很多电力设备运行使消耗的功率并非全部是有用功，因此，减少电力设备运行中的无用功消耗是电力工程节能设计的一个重要措施。在进行电力工程节能设计时，设计人员可通过设置并联电容器或其它无功补偿装置的方法，控制电能损耗，以此减少电力系统中感性负荷的产生，实现节能降耗的设计目标。上述节能设计措施被称为无功补偿，其不仅能够有效降低电力系统运行过程中的能耗，提升供电质量，还能够提升电力设备的运行效率，扩充变压器容量，缩减电费支出。此外，在电力工程设计时，还可以利用静止无功发生器，实施动态无功补偿。相较于传统无功补偿方式，动态无功补偿不仅补偿效果更加出色，而且谐波产生少、响应速度快，可有效延长电力系统的使用寿命。

（四）实施变压器节能设计

变压器设计是电力工程设计的重要内容。因此，实施变压器节能设计是电力工程节能设计的重要措施。电力工程节能设计中，应结合变压器的实际应用环境，科学选择节能效果相对出色的变压器，以此降低运行能耗，提高工作效率。变压器运行过程中，不仅会产生空载损耗，还会产生负载损耗，其损耗量由变压器自身电阻和节点功率决定。在电力工程设计时，应根据实际电阻率情况，选择较小的变压器，同时变压器材质应优先选择铜制材料，以此进一步降低运行能耗。此外，考虑到变压器运行经济性与节能性的有效平衡，将变压器负载控制在75%～85%的范围内，应用效果最好[3]。

结语：

综上所述，“绿色发展”视域下，进行电力工程节能设计，有利于国家经济的发展，有利于生态环境的保护，有利于人们生活质量的提升。新时期，我国电力企业应以“节能减排”为导向，明确电力工程节能设计的基本要求，通过积极使用新能源发电、引入新兴节能技术、施行无功补偿、实施变压器节能设计等节能措施，实现“削峰填谷”、“绿色生产”等节能设计目标，推动我国电力行业的健康、持续发展。

参考文献

[1]李光日.关于电力工程设计中的節能措施探究[J].中国新通信，2019，21（16）：154.

[2]张慧.供配电设计中的节能方法和措施研究[J].城市建设理论研究（电子版），2019（17）：8.

[3]谷昊欣.关于电力工程设计中的节能措施探究[J].工程建设与设计，2018（12）：87-88.