上海市能效中心 劉洋 秦宏波

電能平衡實(shí)施的若干問題研究

上海市能效中心 劉洋 秦宏波

介紹電能平衡實(shí)施的主要過程以及遇到的問題,通過上海電能平衡實(shí)施的經(jīng)驗(yàn),提出"專業(yè)軟件+系統(tǒng)診斷"的解決方案.

電能平衡;實(shí)施;專業(yè)軟件;節(jié)能

0 前言

對于多數(shù)企業(yè)而言,電力仍然是最大能源消耗品種,占到總能耗的50%-90%,但設(shè)備管理落后、運(yùn)行效率不高等問題卻普遍存在.隨著節(jié)能工作的深入開展,如何挖掘節(jié)電潛力、提高設(shè)備運(yùn)行能效水平是企業(yè)面臨的挑戰(zhàn).《國務(wù)院關(guān)于進(jìn)一步加強(qiáng)節(jié)油節(jié)電工作的通知》(國發(fā)〔2008〕23號)文件要求,年用電量500萬kWh的重點(diǎn)用電企業(yè)需開展電能平衡工作并加強(qiáng)電力需求側(cè)管理,以便改進(jìn)用電方式,實(shí)現(xiàn)科學(xué)用電、節(jié)約用電、有序用電.時隔幾年,由于種種困難,電能平衡工作并沒有在國內(nèi)普遍開展,僅上海、杭州等地區(qū)實(shí)施了電能平衡.

1 電能平衡實(shí)施步驟

電能平衡是對供電電量在用電系統(tǒng)內(nèi)的輸送、轉(zhuǎn)換、利用進(jìn)行測量、分析和研究的一種方法,反映出供給電量、有效電量和損失用電量之間的平衡關(guān)系.

根據(jù)能量守恒定律,用電系統(tǒng)內(nèi)的電能平衡可由下面關(guān)系式表示.

式中:WG--供給電量,kWh;

WY--有效電量,kWh;

WS--損失電量,kWh.

電能平衡模型見圖1.

電能平衡通過普查、統(tǒng)計(jì)、測試、計(jì)算等手段,幫助企業(yè)掌握生產(chǎn)過程中各個用電環(huán)節(jié)的電能使用情況,是企業(yè)找出能源浪費(fèi)原因,提高設(shè)備管理水平,實(shí)現(xiàn)節(jié)能挖潛的重要方法.電能平衡主要工作步驟見圖2.

圖1電能平衡模型圖

圖2 電能平衡實(shí)施步驟

(1)設(shè)備普查

從電網(wǎng)進(jìn)戶點(diǎn)開始,按供電路徑查清電氣設(shè)備、用電設(shè)備的家底.對企業(yè)十大用電系統(tǒng),如變壓器、配電線路、電機(jī)系統(tǒng)(如泵、風(fēng)機(jī)、空壓機(jī)、空調(diào)、其他電機(jī))、照明設(shè)備、電熱設(shè)備、整流設(shè)備的容量、型號、額定性能參數(shù)、分布等情況逐臺登記,建立臺賬,畫出全廠用電的線路圖.

(2)基礎(chǔ)測試

基礎(chǔ)測試主要利用現(xiàn)場儀表和便攜式儀表進(jìn)行,測試范圍包括變壓器、配電線路、電動機(jī)、電熱設(shè)備、整流設(shè)備和照燈具等所有供配電系統(tǒng)和用電系統(tǒng)的運(yùn)行電壓、電流、功率、流量、壓力等數(shù)據(jù).

(3)系統(tǒng)評估

運(yùn)用專業(yè)測試儀器設(shè)備對企業(yè)重點(diǎn)的用電系統(tǒng)進(jìn)行現(xiàn)場測試,在測試的基礎(chǔ)上結(jié)合系統(tǒng)日常運(yùn)行記錄數(shù)據(jù)和運(yùn)行特點(diǎn),對系統(tǒng)節(jié)能潛力進(jìn)行量化分析,提出解決方案,并進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性比較.

2 電能平衡實(shí)施中存在的問題

我國2008年開始實(shí)施電能平衡測試,但并沒有得到普遍推廣,主要有技術(shù)手段、測試水平、測試費(fèi)用等方面原因.

(1)實(shí)施周期長

經(jīng)驗(yàn)表明,對于大型企業(yè),由于設(shè)備較多,通過普查、登記、測試、計(jì)算以及制訂整改措施整個過程,一般需要9~12個月甚至更長時間[1],這無疑會消耗大量的人力、物力、財力.對于企業(yè)和機(jī)構(gòu)而言,耗時均超過了所能承受的范圍,所以必須縮短電能平衡實(shí)施的周期.

(2)測試對象多

對于一般規(guī)模企業(yè),用電設(shè)備達(dá)幾千臺,尤其是電纜和電機(jī)設(shè)備較多,要想獲得每臺設(shè)備的用電量,就要逐臺設(shè)備進(jìn)行測試,這勢必造成測試工作量大,時間拖長,測試成本高等問題.

(3)測試方法復(fù)雜

電能平衡是能量平衡而不是功率平衡,所以電量應(yīng)使用電能表測定.對一個企業(yè)而言,所有設(shè)備均安裝電能表顯然是不現(xiàn)實(shí)的,全部依靠檢測機(jī)構(gòu)使用電能質(zhì)量分析儀進(jìn)行用電計(jì)量也顯然是不可行的.

(4)計(jì)算數(shù)據(jù)量大

企業(yè)用電設(shè)備種類較多且型號復(fù)雜,如:風(fēng)機(jī)、水泵、電動機(jī),在測得楊程、流量、電參數(shù)后,計(jì)算相當(dāng)繁瑣,尤其是大量的數(shù)據(jù)可能導(dǎo)致計(jì)算錯誤.

3 上海電能平衡的實(shí)施情況

2009年,上海開展工業(yè)企業(yè)電能平衡試點(diǎn),為使電能平衡工作能夠順利在企業(yè)中實(shí)施,由上海市能效中心開發(fā)了《工業(yè)企業(yè)電能平衡信息管理系統(tǒng)》軟件[2],通過"專業(yè)軟件+系統(tǒng)診斷"的方式,解決了電能平衡實(shí)施中碰到的困難.具體如下:

(1)結(jié)合多年測試經(jīng)驗(yàn),利用現(xiàn)代化手段并對部分環(huán)節(jié)進(jìn)行合理簡化,使電能平衡周期控制在2個月左右,費(fèi)用控制在企業(yè)和檢測機(jī)構(gòu)均能接受的范圍.

(2)基礎(chǔ)測試充分利用企業(yè)現(xiàn)場配備的電力和熱工儀表以及便攜式測量儀表,如查看空壓機(jī)運(yùn)行記錄,空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行抄表原始記錄數(shù)據(jù)等.由于企業(yè)生產(chǎn)基本是穩(wěn)定運(yùn)行的,因此,可利用輸入功率與時間來得到用電量,這樣可將電能測量轉(zhuǎn)化為功率測試,大大節(jié)省測試時間.

(3)將測試的重點(diǎn)放在功率大、耗電量大或負(fù)載率低的設(shè)備上(可根據(jù)企業(yè)規(guī)模自行定義,如10kW以上的風(fēng)機(jī)水泵、37kW以上的空壓機(jī),年耗電100萬kWh以上的空調(diào)系統(tǒng)和電熱設(shè)備,負(fù)載率低于40%的設(shè)備),對于耗能小的設(shè)備或使用時間不定的零星、分散小容量用電設(shè)備,測試方法應(yīng)力求簡化,如僅用電流表測試運(yùn)行電流.對于同型號、同容量、同用途的設(shè)備可以只測一臺或兩臺典型設(shè)備.

(4)可利用計(jì)算機(jī)的優(yōu)勢,在軟件中集成主要用電設(shè)備的規(guī)格型號和用電量、效率等計(jì)算公式,大大簡化計(jì)算工作量,避免了人工計(jì)算產(chǎn)生錯誤.同時可根據(jù)工信部《高耗能落后機(jī)電設(shè)備(產(chǎn)品)淘汰目錄》查詢企業(yè)存在的淘汰設(shè)備,為設(shè)備能效水平升級奠定基礎(chǔ).

(5)由于電能平衡中采用了大量的測試數(shù)據(jù),設(shè)備平均年運(yùn)行時間是根據(jù)企業(yè)設(shè)備管理人員的記錄或者經(jīng)驗(yàn)值,難免產(chǎn)生誤差,因此,對于整個企業(yè)電能平衡的測算誤差要控制在10%以內(nèi).

截止2013年,上海通過4年時間已順利實(shí)施1005家重點(diǎn)用電企業(yè)的電能平衡工作,為企業(yè)挖掘出節(jié)電潛力15億kWh,平均節(jié)電率達(dá)5%以上[3](參見圖3).根據(jù)后期跟蹤反饋,很多企業(yè)已經(jīng)根據(jù)電能平衡報告實(shí)施了節(jié)能改造.

圖3 1005家企業(yè)各系統(tǒng)用電量分布

4 結(jié)論

通過電能平衡摸清用電設(shè)備家底,全面了解設(shè)備運(yùn)行狀況,找出企業(yè)設(shè)備和管理中的薄弱環(huán)節(jié),能夠達(dá)到提高能源管理水平和節(jié)能增效的目的.由于電能平衡涉及專業(yè)面廣,計(jì)算復(fù)雜,實(shí)施工作難度大,只有借助于信息化手段,并進(jìn)行合理的簡化,才具備實(shí)施的可行性.

[1]何松康.大型企業(yè)電能平衡及其簡化方法研究.機(jī)電一體化.2004年第5期.

[2]李慧波秦宏波張浩.基于電能平衡軟件分析系統(tǒng)的工業(yè)企業(yè)用電狀況研究.上海節(jié)能.2013年第2期.

[3]王化南時貴玉仝慶華.電能平衡在企業(yè)節(jié)能降耗工作的應(yīng)用.自動化與儀器儀表.2013年第3期

把陽光帶回家的大陽能住宅

在2013中國太陽能十項(xiàng)全能競賽中,由比利時根特大學(xué)、美國伍斯特理工學(xué)院和美國紐約大學(xué)理工學(xué)院組成的BE-MA-NY代表隊(duì),設(shè)計(jì)建造的"回家"太陽能住宅被評選為客觀競賽獎項(xiàng)的"熱水供應(yīng)獎".這座大陽能住宅全部采用太陽能發(fā)電,屋頂上方安裝了40塊太陽能光伏電池板,共產(chǎn)生12千瓦功率的電能,能滿足三口之家的用電量,無需外部供能.封閉外殼大量使用輕質(zhì)復(fù)合材料,地板選用纖維復(fù)合材料,上面鋪設(shè)有用相變材料(PCM)制作的地磚,能自動儲存和釋放熱量,調(diào)節(jié)室內(nèi)溫度,減輕了暖通空調(diào)的負(fù)擔(dān).

(李忠東譯)

Research on Some Problems of Electricity Balance Implement

Liu Yang,Qin Hongbo

This paper introduces the process and problem of electricity balance implement, it can solve the difficulty by professional soft&system diagnosis from Shanghai experience.

electricity balance;implement;soft;energy saving

劉洋,男,1983年出生,碩士/工程師,就職于上海市能效中心,主要從事節(jié)能評估、高效電機(jī)應(yīng)用,空壓機(jī)系統(tǒng)節(jié)能研究.

秦宏波,男,1977年出生,博士/高級工程師,上海市能效中心戰(zhàn)略發(fā)展部主任,主要從事節(jié)能減排政策研究、能效標(biāo)準(zhǔn)制定、節(jié)能測試評估、電機(jī)系統(tǒng)節(jié)能方面工作.