火力發電廠電氣節能降耗技術研究

孟肖楠

摘??要：現今全球能源需求增長、能源供應安全和環境可持續性等問題的日益突出，火力發電廠作為能源供應的重要組成部分，面臨著較大壓力和挑戰?；鹆Πl電是一種重要的電力供應方式，但其能效較低、能耗較高，并且燃煤和燃氣等燃料的燃燒會導致大量的溫室氣體排放和環境污染。并且電力市場的競爭日益激烈，電力價格的波動和成本壓力也迫使火力發電廠尋求節能降耗的方法。為了提高火力發電廠的能源利用效率、降低能耗和減少環境污染，電氣節能降耗技術成為了一個重要的研究方向。在實際中需要了解及分析火力發電廠電氣節能降耗技術的類型，探討其在提高能效和降低能耗方面的實際效果，使火力發電廠可以采取有效的節能降耗技術來提升運營效益。

關鍵詞：火力發電廠??電氣節能??降耗技術??電氣系統

中圖分類號：TM621

Research?on?Electrical?Energy-Saving?and?Consumption-Reducing?Technology?in?Thermal?Power?Plants

MENG?Xiaonan?（MENG-XIAO?Nan請確認）

（SDIC?Qinzhou?Di?Er?Electric?Power?Co.，?Ltd.，?Nanning，?Guangxi?Zhuang?Autonomous?Region，?535000?China）

Abstract：?Nowadays，?issues?such?as?global?energy?demand?growth，?energy?supply?security?and?environmental?sustainability?are?increasingly?prominent，?and?thermal?power?plants，?as?important?components?of?energy?supply，?are?facing?great?pressure?and?challenges.?Thermal?power?generation?is?an?important?method?of?power?supply，?but?it?has?low?energy?efficiency?and?high?energy?consumption，?and?the?combustion?of?fuels?such?as?coal?and?gas?can?lead?to?a?large?amount?of?greenhouse?gas?emissions?and?environmental?pollution.?Moreover，?the?electricity?market?is?becoming?increasingly?competitive，?and?the?fluctuation?of?electricity?prices?and?cost?pressures?are?forcing?thermal?power?plants?to?seek?ways?to?save?energy?and?reduce?consumption.?In?order?to?improve?the?energy?utilization?efficiency?of?thermal?power?plants，?reduce?energy?consumption?and?reduce?environmental?pollution，?electrical?energy-saving?and?consumption-reducing?technology?has?become?an?important?research?direction.?In?practice，?it?is?necessary?to?understand?and?analyze?the?types?of?electrical?energy-saving?and?consumption-reducing?technology?in?thermal?power?plants，?and?explore?their?practical?effects?in?improving?energy?efficiency?and?reducing?energy?consumption，?so?that?thermal?power?plants?can?adopt?effective?energy-saving?and?consumption-reducing?technology?to?improve?operational?efficiency.

Key?Words：?Thermal?power?plant;?Electrical?energy?conservation;?Consumption-reducing?technology;?Electrical?system

隨著能源資源的日益緊缺和環境保護意識的增強，節能降耗已成為全球范圍內的重要課題?；鹆Πl電廠是重要的能源供應單位，但其電氣系統在能源轉化過程中存在能耗較高的問題。電氣系統作為火力發電廠的核心組成部分，對于提高發電效率和降低能耗具有關鍵作用，通過研究電氣節能降耗技術，可以有效減少火力發電過程中的能源損耗，提高發電效率，從而實現更可持續的能源利用。

1??火力發電廠的電氣系統及電氣能耗對火力發電廠的影響

1.1??火力發電廠的電氣系統組成

火力發電廠的電氣系統中發電機是核心設備之一，將燃燒產生的熱能轉化為電能，發電機通過旋轉磁場與定子線圈的相互作用來產生電流。變壓器則是用于將發電機產生的電能提升至輸電線路所需的高電壓水平，以減少輸電過程中的電能損耗，變壓器通常包括發電機變壓器和主變壓器兩種類型。輸電系統包括高壓輸電線路和輸電塔等設施，用于將發電廠產生的高電壓電能輸送至不同地區的配電站，輸電系統起到長距離電能輸送和傳輸的作用。配電系統將輸送至配電站的高電壓電能轉換為適用于工業、商業和居民用電的低電壓電能，配電系統通常包括變電站、開關設備、配電變壓器和配電線路等?？刂婆c保護系統用于監控和控制火力發電廠的電氣設備和電力系統運行狀態，確保安全穩定的電力供應，控制與保護系統包括自動化控制系統、保護裝置、監控儀表和安全設備等。電動機和驅動系統用來驅動火力發電廠各個設備和機械裝置，例如給水泵、引風機、給煤機等，電動機通常采用交流電機和直流電機，其驅動系統包括電源、控制器和變頻器等。

1.2??電氣能耗對火力發電廠的影響

根據火力發電廠的電氣系統組成情況，電氣能耗對火力發電廠的影響主要集中在經濟和環境這兩個方面。電氣能耗直接影響火力發電廠的經濟效益，高能耗意味著更高的電力成本，因為電力是火力發電廠的主要生產成本之一，通過采用電氣節能降耗技術，可以有效降低電力消耗，減少燃料和資源的使用，從而降低發電成本，提高經濟效益。并且電氣能耗也會對環境造成負面影響，火力發電廠是主要的溫室氣體排放源之一，而大部分溫室氣體排放與燃燒過程中的電力消耗密切相關，高電氣能耗導致更多的燃料燃燒，進而釋放出更多的二氧化碳和其他污染物，對氣候變化和空氣質量產生不利影響，在此情況下采用電氣節能降耗技術，可以減少電力消耗，降低溫室氣體排放，減輕對環境的負荷，促進可持續發展[1]。

2??火力發電廠電氣節能降耗技術研究

2.1??能效評估和監控系統

能效評估和監控系統通過對發電廠的電氣設備和能源利用情況進行實時監測和評估，幫助發電廠管理人員全面了解能源消耗情況，識別潛在的能效改進機會，并制定相應的優化措施。在實際中，能效評估和監控系統提供了對電氣設備能耗的實時監測，通過安裝傳感器和儀表設備，該系統可以收集并分析電氣設備的能耗數據，實時監控各個設備的能效表現，這使得發電廠管理人員能夠及時了解能耗情況，發現能源浪費和效率低下的問題，并迅速采取措施進行調整和改進。并且能效評估和監控系統通過數據分析和報告功能，為發電廠管理人員提供全面的能效評估?[2]。

以一座火力發電廠引入能效評估和監控系統用來監測和優化能源消耗為例，該火力發電廠在關鍵設備和系統中安裝傳感器和監測設備，實時采集能源消耗和設備運行數據，包括發電機、鍋爐、渦輪機、變壓器等。并使用能效評估和監控系統進行數據分析和能效評估，依據能效評估算法和模型對采集到的數據進行分析和處理，比較實際能耗和理論能耗，識別能效改進的潛力和問題區域，該火力發電廠調整了鍋爐的燃燒控制參數、渦輪機的負載分配和變壓器的電壓設置，使得燃燒效率提高了10%，發電效率提高了8%，以實現最佳能效運行。

2.2??電動機優化和變頻調速技術

在火力發電廠的電氣節能降耗中，電動機優化技術的應用，可以選擇和設計高效率的電動機，以替代老舊低效的電動機，高效電動機具有更高的轉換效率和較低的能量損耗，從而降低了電動機本身的能耗，電動機優化還包括合理匹配電動機的容量和負載需求，避免過大或過小的電動機使用，減少不必要的能源浪費。而變頻調速技術可以通過調節電動機的轉速和輸出功率來適應不同負載需求，避免電動機在部分負載或低負載時運行過程中的能耗浪費，傳統的電動機通常采用固定轉速運行，但實際工作負荷通常會變化，應用變頻調速技術，可以根據實際需要精確控制電動機的轉速和輸出功率，使其始終在最佳工作點運行，從而提高能效并降低能耗?[3]。

例如：某火力發電廠決定應用變頻調速技術進行電氣節能降耗調整，以提高設備能效、降低能耗和優化運行效率?；鹆Πl電廠在關鍵設備中，選取一臺負載較大的電動機進行優化，為選定的電動機安裝變頻器，并配置相應的控制系統，對經過技術改造與優化的電動機安裝傳感器和監測設備，實時采集電動機運行數據，主要為轉速、電流和功率等，將數據傳輸到智能控制系統，進行數據分析和能效評估。根據數據反饋，采用變頻調速技術的電動機能效提高了25%。能耗降低后，每年節省的能耗成本達到50萬，且能夠滿足不同負載需求，提高了設備的運行效率和靈活性，投資回收期為2年。

2.3??輸電和配電系統優化

輸電和配電系統優化是火力發電廠電氣系統中的重要組成部分，與電氣能耗有著直接的聯系。因此輸電系統的優化，可以減少輸電線路的電阻、電感和電容損耗，降低電能在輸送過程中的能耗，這可以采用高導電材料、減少輸電線路長度、提高輸電線路的電壓等方式實現。對配電系統的優化可以減少配電過程中的能耗損失，優化配電系統包括合理規劃和設計配電網絡，減少輸電線路和配電線路的長度和阻抗，提高配電變壓器的效率，優化負載分配和供電方式等，合理選擇配電設備、優化配電線路和改善供電可靠性，可以降低電能在配電過程中的能耗損失，提高系統的能效[4]。

某火力發電廠為了降低能耗損失和提高電力傳輸效率，對輸電和配電系統進行了優化。輸電系統主要是針對火力發電廠的輸電線路和變壓器進行優化，通過合理規劃線路布置和優化線路長度，減少電阻和電容損耗。提高輸電線路的電壓水平，減少輸電線路上的能耗損失，采用高導電材料，減小輸電線路的電阻，降低能耗。在配電系統優化中優化配電線路，減少配電線路的長度和阻抗，降低能耗損失。提高配電變壓器效率，選用高效變壓器和優化變壓器的運行參數，并優化負載分配和供電方式，避免過載和能耗浪費。

2.4??能量回收技術

火力發電過程中產生的煙氣余熱和廢水廢熱等能源資源，通過能量回收技術可以被有效利用，從而實現能耗的降低和能源的再利用。能量回收技術可以通過煙氣余熱回收來捕獲并利用火力發電廠煙氣中的熱能，煙氣中蘊含著大量的熱能，如果不加以利用，將會被排放到大氣中造成能源浪費。通過煙氣余熱回收系統，可以將煙氣中的熱能轉化為熱水、蒸汽或其他形式的熱能，用于供暖、生產或其他用途，從而降低對其他能源的依賴。能量回收技術還可以利用火力發電廠的廢水和廢熱進行能量回收，在火力發電過程中，產生的廢水和廢熱可以通過換熱器、熱交換裝置等設備進行回收利用?[5]。

例如：某火力發電廠為了有效利用煙氣余熱能源資源，采用能量回收技術進行能源資源的回收利用。在煙氣余熱回收中，該火力發電廠在煙氣排放系統中安裝余熱回收設備，使用煙氣熱交換器或廢熱鍋爐進行能量回收。安裝煙氣熱交換器回收煙氣中的余熱，用于加熱水源或產生蒸汽，其回收的熱量達到每小時5?000?kW。而廢熱鍋爐應用則是回收煙氣中的余熱，用于產生蒸汽或加熱其他工藝介質，回收的熱量達到每小時8?000?kW。能量回收技術使火力發電廠能夠有效利用煙氣余熱和廢水廢熱的能源資源，降低了能耗損失，提高了能源的利用效率。

2.5??智能控制和優化

在火力發電廠的電氣節能降耗中，應用智能控制系統和優化算法，可以實現對火力發電廠的電氣設備和工藝過程的精確監測、優化調節和自動化控制。智能控制和優化技術通過實時數據采集、分析和處理，能夠對火力發電廠的電氣設備和系統進行全面監測。并且智能控制和優化技術基于數據分析和模型建立，能夠識別出火力發電廠電氣系統中的優化空間和改進機會。通過算法優化和模型預測，可以提供最佳的設備運行參數和控制策略，以降低能耗、提高效率和優化電力系統的穩定性，智能控制系統可以根據實時需求和環境條件，自動調整設備運行參數，實現最佳性能[6]。

一座火力發電廠為了提升電氣系統的智能化、自動化水平，選擇采用智能控制技術進行電氣系統的升級。首先是安裝傳感器和監測設備，實時采集關鍵設備和系統的運行數據，主要是在鍋爐和汽輪機等設備中安裝溫度傳感器，實時監測溫度變化；在鍋爐和蒸汽系統中安裝壓力傳感器，實時監測壓力變化。并在智能控制技術的應用下基于數據分析結果，應用智能控制算法進行電氣系統的優化調節，根據溫度傳感器、壓力傳感器的實時數據，優化鍋爐燃燒和供熱系統的溫度控制及調整蒸汽系統的壓力，使鍋爐的燃燒效率及蒸汽系統的能效得到有效提高。

3??結語

火力發電廠作為大型能耗單位，其能源消耗和排放對環境造成的影響不容忽視，在此情況下引入電氣節能降耗技術，可以降低火力發電廠的能耗和溫室氣體排放，減輕對環境的壓力，推動綠色低碳發展。通過對火力發電廠電氣節能降耗技術的研究，智能控制和優化技術、電動機優化和變頻調速技術、輸電和配電系統優化以及能量回收技術等都是有效的電氣節能降耗技術，能夠顯著提高火力發電廠的能效、降低能耗和優化系統性能。

參考文獻

[1]張曉麗，張志偉.電廠電氣節能技術的實際運用[J].電氣技術與經濟，2023（5）：166-168.

[2]劉彥杰.電廠電氣節能技術的實際應用分析[J].應用能源技術，2022（11）：41-44.

[3]楊磊.電廠主要耗能設備的運行優化與節能降耗[J].化學工程與裝備，2022（2）：183-184，105.

[4]陳肇南.平圩電廠高壓電機調速技術的研究[D].淮南：安徽理工大學，2021.

[5]顧玉田.1000MW火電機組水泵節能策略[D].徐州：中國礦業大學，2021.

[6]張文超.電廠運行優化與節能降耗措施研究[J].中國石油和化工標準與質量，2021，41（10）：46-47.