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摘要：在社会能源日渐紧缺背景下，人们的节能环保意识在不断增强，在生产生活中的方方面面都运用了节能技术。而工业有着耗能较大的特点，如何实现节能技术在电气设计中的有效应用，是现阶段工业发展中的研究热点，引起了人们的广泛关注和重视。文章立足于我国工业电气节能设计现状，基于工业设计中电气节能技术的应用原则，从多个方面对其实践应用进行了详细探究，旨在减少工业生产能耗，落实节能减排可持续发展战略。
关键词：工业设计；电气节能；应用原则；实践应用
能源在推动社会发展、加快经济增长过程中发挥着关键作用，但是就当前世界各国实际情况来看，不可再生能源日渐减少，能源紧张问题越来越严峻，节能减排已经成为必然趋势，是实现人与自然和谐相处、推动可持续发展的必经之路。在工业电气生产中应用电力节能技术，既是积极响应国家节能减排号召的具体体现，也可以有效解决电力不足问题，对推动工业发展及地区经济发展具有重要意义，必须落实到实际行动中去。
1我国工业电气节能设计现状
西方欧美国家在电气节能设计方面的研究起步较早，上世纪70年代便已经从法律层面作出了一系列规定，并且取得了显著成效。而我国在上世纪80年代时期，对电气节能的标准尚处于试点阶段，电气节能被正式纳入到国家法律法规中的标志是1988年1月1日《节约能源法》的正式颁布实施[1]。经过30年发展，节能技术已经在广泛应用到各个行业和领域中，但是受多种因素的影响，并未在工业设计中得到良好推广应用，电能浪费现象仍然比较突出。首先，对于工业电气节能设计，应以满足生产工艺为基础前提，存在较大的局限性；其次，不同工业生产工艺存在较大差异，无法制定统一的电气节能标准；其次，电气节能技术前提是较高成本的投入，使很多工业项目业主都望而却步，这些都阻碍了电气节能技术在工业设计中的普及应用。由此可见，要想在工业设计中实现电气节能技术的有效应用，减少电能浪费现象，仍有很长的一段路要走。
2工业设计中电气节能技术的应用原则
在进行工业电气节能设计时，应遵循基本应用原则，具体包括适用性原则、节能性原则和经济性原则。首先，在将电气节能技术应用到工业设计中时，必须从生产工艺角度进行考虑，根据设备特点及运行需求加以合理运用，保证节能技术与电气设备之间的适用性，才能实现设计的科学规范，既可以满足生产工艺需求，又能够达到预期节能效果；其次，节约能源、降低电能的损耗，是工业设计中应用电气节能技术的最终目的，所以，应坚持节能性原则，减少并消除不必要电能耗费，提高电能利用率，以此循环实现真正的节能减损，提高工业电气设备的节能性能[2]。另外，基于电气节能技术高投入成本特点，在实际应用时应确保其经济性，需要对工业项目具体利润进行详细分析，全方位比对节能所要使用的资金和它带来的效益间的关系，在确保所用电气节能技术适用性、节能性的同时，选择经济效益更高的措施手段。只有从以上三方面分析、考虑，科学选用电气节能设计，才能充分发挥其在工业设计中的应用价值，在缓解社会能源紧张现象的同时，促进工业的良好发展。
3工业设计中电气节能技术的实践应用
为改善我国工业电气节能设计现状，就需要采取有效节能措施，以此来减少能源损耗，实现电能利用率的最大化，在工业领域贯彻落实国家所提出的节能减排发展战略。
3.1应用电气智能控制系统
在我国总发电量中，电机设备负载量所占比例达到了一半以上，是工业电气设备主要能耗类型，所以，可以通过对动力系统进行优化设计，来达到电气节能目的，具体实现方式是利用计算机技术、网络技术、数字技术等先进技术，构建电气智能控制系统，加大对电机运行的控制力度，避免能源浪费现象的出现。电气智能控制系统主要是结合信息化技术，开发和研制有效的电频设备，提高控制系统智能化程度，自动调节与实际工作关系不紧要设备的运行状态，在确保其正常运行的前提下，尽可能减少电能损耗，达到节能减排目的。同时，在电机设备工作过程中，应在有功运转状态下运行，降低无功功率所引消耗的电能，才能充分体现出电气节能技术在工业设计中的应用价值[3]。
3.2使用节能型供配电系统
设计节能性供配电系统是工业电气节能的重要手段之一，具体可从供电电压、变压器、无功补偿三方面加以优化。首先，从供电电压角度，需要结合用电容量、供电距离、用电类型、电网布设等多种因素，使供电电压保持在合理水平，一般情况下，高压配电电压应控制在10kV，当用户6kV设备较多时，采用6kV供电电压具有良好的经济效益[4]；其次，变压器损耗在工业电能损耗中所占比例大约为10%，电气设计时应尽可能选用节能性变压器，用干式变压器取代原有的油浸式变压器，通过降低变压器损耗带达到节约电能的目的，同时还能减少变压器维护工作量及成本；最后，对于工业电气设计，功率因素是影响其节能效益的一项重要参数，可通过设置无功补偿装置加大功率因素，实现电气设备容量的有效利用，不仅可以提高供电质量，增强供电能力，而且还可以降低功率损耗，对电能的节约具有显著作用，可以实现工业电气节能设计。
3.3应用节能设备
工业电气节能设计中，节能设备的应用是必不可少的，当前应用较为广泛的节能设备主要有变频器、Y型高效发动机等。实践证明，这些设备在工业中有着良好的节能效果。在工业活动中，经常需要用到风机、水泵等大型设备，其工作状态通常都是工频状态，在风量和流量控制过程中，会造成大量电能的浪费。而借助变频器设备，调节风量和流量可以通过改变电机转速实现，其输出功率也会发生变化，此时电能损耗将会降低，电气节能效果明显。另外，Y型高效发动机的应用，可以降低工业电气设备大约20%～30%的电能损耗，在新项目开发、旧电动机损坏或重新绕组、新电动机更换时，可结合技术经济性考虑选用Y型高效发动机[5]。
3.4利用高效节能光源
太阳光属于可再生、无污染能源，在进行工业电气节能设计时，可将其应用到照明节能方面。以建设设计为例，可将采光和照明有机的结合起来，白天尽可能地利用利用导光管、采光搁板、反射高窗、棱镜窗等使建筑物内获得稳定的光照条件，还可以利用光伏发电系统，将收集的光能转化为电能进行照明，室外街道照明设计中通常采用该方法。同时，还可以通过提电气零件效率，达到照明节能目的，这就需要充分利用高效光源，包括扩大照明效果、节约能源消耗等设备，高压钠灯与TS型荧光灯管结合使用便是一种较为常见的高效光源。
3.5改进灯具控制方式
结合实际照明需求，对灯具控制方式进行改进，也可以提高工业设计电气节能性能，在达到正常照明要求的基础上，避免电能浪费。如果房间面积较小，则灯具控制可以采取一灯一控或两灯一控方式；如果房间面积较大，则灯具控制应采取多等一控方式，但是应限制单个开关所控制的灯具数量，也可以采用一定数量的单控灯。声控、光电控等方式，则主要应用于楼梯、走廊等公共场所灯具中，对于与侧窗具有一段距离且无法获取天然采光的地方，灯具控制一般选用光电控制方式；室外应通过程序控制或光电定时开关控制达到照明要求。
3.6靠近负荷中心设置变站所
通常情况下，工业负载以低压交流380V为主，如果供电距离较远，一般会选用横截面积较大的电缆输送电能，以满足启动压降等相关规定，但是较大横截面积的电缆，电能损耗也更为严重。因此，当厂区较大、供电距离较远时，应确定最佳供电半径，通过增加变配电装置数量来缩减线路间距，以此来降低电能输送过程中的损耗。在设计的时候必须和总图比对，最好是把变电布局在负载的中心位置。如果实在没有办法按照此举来处理，就要布置很多的变电所，尽量保证它们处在负载的中心位置。假如存在爆炸区，在确保规范合理的前提之下，把变电所布局到远离爆炸区的地方，而且把屋内外的地坪高度错开，进而实现节约电能目的。
3.7合理使用峰谷电力资源
电力行业中的峰谷，是指将电负荷特性的变化值用山峰和山谷的形式形象地表示出来，一般情况下，高峰用电和低谷用电时间段，分别为8:00～22:00和22:00至次日早上8:00。为达到工业电气节能设计目的，应采用“峰谷电价”形式加强用电管理，利用低谷电价所带来的优惠，鼓励居民消耗低谷电力，比如电热水器、空调等电器设备，保证峰谷电力资源使用的合理性。同时，可以通过高峰用电需求向低谷时段的转移，实现对电力资源的优化配置，提高低谷时段电能的利用率，并缓解高峰电力供需缺口，以达到“削峰填谷”的效果，有效避免电能浪费。工厂生产作业放在低谷时段进行，能够减少电费的支出，还可以达到节能目的。大多数工厂都采用这种方式用电，白天线路负荷较低，晚上线路负荷升高，能够节约大量电能，提高企业经济效益。
4结束语
节能减损始终是工业生产中的一个重要话题，不仅关系到项目成本高低，而且还与可持续发展的实现有着密切联系，所以，在工业设计阶段就要树立节能意识，合理、灵活运用各种电气节能技术。具体应用过程中，应从适用性、节能性、经济性等多方面进行综合考虑，结合工业项目特点及用电需求，根据基础设计规定，对设备效率进行全面、细致的分析，进行全方位的经济比对和工艺比对，制定科学、合理的设计方案，实现电气节能技术有效利用，达到经济效益和社会效益供应效果。
参考文献：
[1]黎嘉裕.超高层中建筑电气节能技术[J].工程技术研究,2018(5):44-45.
[2]吴青.节能技术在建筑电气设计中的应用分析[J].低碳世界,2015(35):130-131.
[3]郭晋雷.工业电气设计中电气节能问题分析[J].能源与节能,2016(6):95-96+131.
[4]朱风华.工业电气设计中电气节能相关问题研究[J].电工技术,2016(9):15-16.
[5]闫莉.电气节能技术在工业设计中的应用探讨[J].中国包装工业,2015(22):156.
作者:孔祥瑞 梁辉 单位:山东省环科院环境工程有限公司
