现代电力节能控制技术

11/29/20211山东科技大学信电学院电气工程系 电力系统及其自动化专业现代电力节能控制技术 ：J11-22811/29/20212山东科技大学信电学院电气工程系绪论绪论11/29/20213山东科技大学信电学院电气工程系能源消费兆焦/人天11/29/20214山东科技大学信电学院电气工程系增长的统计周期2000经合会国家54%经济转型国家12%经济转型国家11%经合会国家44%20208 610 Mtoe 13 529 MtoeChina 11%中国14%世界其它国家 23%世界其它国家 31%世界能源需求的地区分布世界能源需求的地区分布11/29/20216山东科技大学信电学院电气工程系Source: BP Statistical Review of World Energy, 2003能源资源l石油l天然气l煤炭l核能l水电其它再生资源11/29/20217山东科技大学信电学院电气工程系煤炭供给持续时间基于90年代中期的产量长短中很少的产量和储量煤炭使用时间11/29/20218山东科技大学信电学院电气工程系长短中很少的产量和储量原油使用时间原油供给持续时间基于90年代中期的产量11/29/20219山东科技大学信电学院电气工程系天然气储量2001年天然气储量分布11/29/202110山东科技大学信电学院电气工程系主要石油交易流向图11/29/202111山东科技大学信电学院电气工程系不同时期的能源战略1970s ：石油危机使人们认识到能源是稀缺资源及保障能源供给的重要性1980s: 重视提高能源效率、降低本钱油价下跌1990s：减少能源消耗对环境的影响控制温室气体排放2000s：强调能源的可持续开展0100020003000400050006000197019801990200020212021MtoeOil Other RenewablesHydroNuclear CoalGas世界能源需求世界能源需求 (1970- 2021)(1970- 2021)01,0002,0003,0004,0005,0006,0007,0008,0001999 2002 2005 2008 2011 2014 2017 2020 2023 2026 2029GWExisting capacityNew capacity世界发电容量Source: IEA4800GW2030一次能源分布比例 20002030煤炭2624石油3837天然气2328核电75水电32其它再生能源24IEA: World Energy Outlook 2002878911/29/202115山东科技大学信电学院电气工程系中国在世界能源消费所占比例, IEA1995 2021 2021总能源消费 11%14%16 %煤炭消费 28%33%36%石油消费5%8%10%PECC Energy Supply Indicator 煤炭探明储量Source: Energy Information Administration/ APEC中国澳大利亚俄罗斯美国世界原油和天然气储量原油10亿桶天然气tcf)2002年中国能源消费比例)中国能源消费结构2002年的能源生产和消费结构中国的石油需求和进口11/29/202121山东科技大学信电学院电气工程系我国主要发电一次能源l我国已探明的煤炭保有储量为原煤约9000亿吨；l可开发水能资源有3.78亿千瓦，预期多年平均发电量为1.92万亿千瓦时。l石油可采资源量为100126亿吨，可支持的最高年产量为1.82亿吨。l天然气可采资源量为6.99.8万亿立方米，可支持的最高年产量为10001500亿立方米。l根据初步测定，中国陆地和海上可开发的风能资源约1000GW。 l核能据估计只能满足3000多万装机的需求。11/29/202122山东科技大学信电学院电气工程系我国煤炭和水电分布我国已探明的煤炭保有储量为原煤约9000亿吨；可开发水能资源有3.78亿千瓦，预期多年平均发电量为1.92万亿千瓦时。未来有条件大规模外送未来有条件大规模外送的只有金沙江、雅砻江的只有金沙江、雅砻江和澜沧江水电，主要位和澜沧江水电，主要位于四川、云南两省。于四川、云南两省。11/29/202124山东科技大学信电学院电气工程系我国风能和分电场分布l根据初步测定，中国陆地和海上可开发的风能资源约1000GW。11/29/202125山东科技大学信电学院电气工程系光伏发电l5万千瓦/km2l2021年装机规模510万千瓦l2021年装机规模100万千瓦l2050年装机规模10亿千瓦11/29/202126山东科技大学信电学院电气工程系中国的能源与消费l2021年前后，能源消耗约需25亿吨标煤。l整个西部地区含西南地区的煤炭储量占全国已探明储量的82。l可开发水电的67.5%集中在我国的西南地区。l我国的中、东部和南部地区的电力消费约占全国电力消费的3/4。l“西电东送、南北互供，全国联网是解决我国能源分布与电力消费矛盾的重要措施。11/29/202127山东科技大学信电学院电气工程系节能技术的相关领域l工业系统节能l燃料与燃烧节能技术l热能的有效利用与综合节能技术l节电技术l其它11/29/202128山东科技大学信电学院电气工程系能耗举例一个中温中压凝汽式电厂，以燃用煤的发热量作为基值计算，转换成电能，其中的损耗：锅炉损耗：11%汽轮机排热损耗：61%汽轮机磨擦损耗：1%管道损耗：1%发电机损耗：1%剩余的25%电能还不能全部利用。59%作为厂用电，89%作为线路网络的损耗。剩下一到用户的仅为20%左右。11/29/202129山东科技大学信电学院电气工程系常用电设备的效率l电动机：7595%，电动机轴出力与所带负载间的机械传动效率为8595%；而机械负载的效率也是十分低的，以最常用的风机、水泵为例，它的效率只有6080，因此，从燃料煤到风机、水泵的效率，只有20左右，也就是说，45的能量被浪费了。l电阻炉转换效率为4070，盐浴炉为3045，电解与电镀的效率为7080。l在照明设备中，白炽灯效率通低，仅23，荧光灯效率为1216。 由于电能的生产、输送、使用的效率如此低，因此，它的节电潜力是非常大的，所以人们把节能称为第五能源。11/29/202130山东科技大学信电学院电气工程系电力节能的主要方面l电动机节电技术l变压器的节电技术l电压质量与功率因数l风机、泵类的节电技术l电焊机与弧焊变压器的节电技术l照明节电l空调节电11/29/202131山东科技大学信电学院电气工程系电动机节电技术l 根据国内统计资料说明， 电动机所消耗工业电能占整个工业用电的6070%。上海市统计，仅风机、水泵两项，年耗电量即占整个工业用的40%左右，加上其他种类的电动机负载，其耗电量超过全部工业耗电量的60。l 电动机耗能如此之大，因此研究其节能技术的经济意义就显得非常重要。11/29/202132山东科技大学信电学院电气工程系电动机节电技术 电动机的节能技术可分为两大类： 第一类，从产品的结构设计和采用低能耗原材料着手，谋取节能效果； 第二类，对运行中的电动机采用现代调速节能手段，来获取电能的节约。 从电机设计着手谋求节电效益所花费的投资远较调速节能所花投资要大，节能效果也远不及调递节能，而且属于专业电机设计范围，故课程仅讨论第二种节能方式。11/29/202133山东科技大学信电学院电气工程系电动机节电技术从节能观点看，对感应电动机应该采取各种有效措施提高运行效率和降低它的无功负荷。 提高感应电动机的效率和降低它的无功负荷方面的经验，国内外都有不少报道，可归纳如下： (1)合理使用感应电动机； (2)降低轻负载感应电动机的电压； (3)控制感应电动机的空载损失； (4)对感应电动机检修质量的严格要求； (5)异步电机同步化。 11/29/202134山东科技大学信电学院电气工程系变压器的节电技术 电能在输送分配过程中，有局部电能以发热的形式消耗在线路导线及变压器中，这局部损耗称线损。我国的线损率约为89。变压器是输配电系统中大量使用的设备，在各工矿企业中都要应用。尽管变压器是电气设备中效率最高的一种设备，在额定容量下工作时，其损耗一般只占线损的1，小容量的电力变压器损耗最多也只占线损的24，但由于是连续运行，所以损耗的累计量却是很大的。因此，变压器安装位置确实定，变压器容量与台数的选用，变压器的合理使用，都对电能的有效利用具有很大的影响。11/29/202135山东科技大学信电学院电气工程系电压质量与功率因数l用户低电压运行造成的能损循增在功率不变的情况下，电压降低，电流就增大，在导线中的损耗也相应增加。 电压降低，%123459101520线路损耗增加，%246.18.210.314.52132.34411/29/202136山东科技大学信电学院电气工程系提高功率因数的节能效益l工矿企业提高功率因数的节能效益l 循环在工矿企业配电网中的无功功率，一般到达相当于有功功率值的65100%。因此，由于无功功率环流所造成的有功损耗是极为可观的。11/29/202137山东科技大学信电学院电气工程系l风机、泵类的节电技术l电焊机与弧焊变压器的节电技术l照明节电l空调节电11/29/202138山东科技大学信电学院电气工程系学习方案l第一周：总体介绍l第二三周：学习总结当前常用的电力节能技术和方法，针对其中的一种写出文献综述论文。l第四周：每人讲解PPT，修改论文。l第五周：总结论文，上交纸质和电子文档。11/29/202139山东科技大学信电学院电气工程系参考书：1、齐义禄，节能降耗技术手册。2、李崇祥，节能原理与技术。3、上海市-欧洲共同体能源管理培训中心编著 ，现代节能技术。4、?节能与环保?杂志5、相关网站11/29/202140山东科技大学信电学院电气工程系谢谢大家！