1 引言
能源—或稱熱力之源，是人類賴以生存和活動的物質基礎，在現(xiàn)代化工廠企業(yè)，最主要的體現(xiàn)形式是動力，而電力應用又首當其沖。
進入新世紀以來，能源已成為世界問題的焦點之一，它直接關系到經濟社會和民生甚至能源供求的國際關系，目前國內企業(yè)和居民生活最直接的影響就是煤、電、汽油和生產資料的漲價，如今除居民用電外，工業(yè)和農業(yè)電價已逐年有所上調。
在生產的粗放型時代，問題還不很突出，有些企業(yè)總是把注意力放在擴大再生產上，只要產量上去了，就會有市場，而目前的現(xiàn)實，呼吁企業(yè)的經濟決策人以新的思考，節(jié)約能源，生產為獲取利潤，注重經濟和社會效益。當前企業(yè)管理的流行語是“節(jié)能任重于天，細節(jié)決定成敗”。
言歸議題，目前企業(yè)的能源使用和用電狀況如何，怎樣節(jié)電，有什么有效的技術措施？這是企業(yè)面臨的實際問題，而本文更側重于后者的探討。

2 企業(yè)的用電狀況
以冶金工廠為例。說到鋼鐵企業(yè)，就想像到高爐聳立，鐵水奔流，鋼花怒放，軋機轟鳴，拿一個年產百萬噸以下鋼鐵產品的中型企業(yè)來說，通常就有礦山、原料場、高爐、煉鋼、軋鋼、鑄造…，及其他配套設施，通常需要約mva以上的電力負荷，每天就要消耗數(shù)十萬度的電能。這些廠礦所裝備的典型設備和電氣系統(tǒng)，如原料廠的燒結機長距輸送帶的運行;煉鐵高爐裝料卷揚機的電力拖動，熱風爐的大型鼓風機電動機啟動;煉鋼廠的轉爐的頂吹氧、傾爐裝置、風機的轉動和調速;軋鋼機的大型初軋高壓同步或繞線異步電機、直流調速連軋機的控制;鑄造熔煉電爐的供電，以及相應的通用附屬設備如工業(yè)鍋爐、大型水泵、空壓機和遍布的軌梁起重機，等等。
應看到，隨著企業(yè)技術進步和發(fā)展，工廠的許多電氣設備幾經換代，技術水平和效率已有很大提高。如電氣開關已一再升級，像80年代以前的高壓油開關已徹底淘汰，代之以新型真空開關、空氣開關;電力變壓器已由各種老型號改型到銅芯s7型并向s９型過渡;普通交流異步電動機已由過去的j系列升級為y系列;直流電機調速系統(tǒng)經由水銀整流器、交直流發(fā)電機－電動機組，更新為晶閘管直流調速機組;當今交流變頻調速技術，解決了交流電機的無級變速問題，且效率更高，不一而言。可以說，當前我國在行業(yè)整頓，優(yōu)化組合，企業(yè)競存，優(yōu)勝劣汰中，保存及新興成長的國有大中型、民營企業(yè)，技術裝備和自動化程度已有相當水準，初具現(xiàn)代化規(guī)模，供電系統(tǒng)電力效能都有較大提高。當然，也應看到，許多傳統(tǒng)老工業(yè)企業(yè)及一些鄉(xiāng)鎮(zhèn)規(guī)模較小、技術較弱的工廠，有許多老舊設備還在運行，電力設備節(jié)電性能較差，節(jié)能降耗技術改造任務還很繁重。
那么，在目前情況下，企業(yè)的節(jié)能降耗包括節(jié)電，還有無潛力可挖，存在什么問題特別是技術方面的原因，如何解決？這是我們技術討論的著眼點。

3 影響設備電耗的技術因素
電氣設備是為生產工藝服務的，工藝是否先進合理，自身節(jié)省能耗，自不待言，這里主要分析電氣設備本身的能耗原理。電力作為電能由其它能源轉換產生，作用于電氣設備以電壓電流的表現(xiàn)形式作功，其單位消耗的電功率為pn=w/t(kwh)，并以轉化為機械能、光能、化學能的形態(tài)，產生機械動力、光照、電解或充電等。然而電器設備在對負載進行有效作功(pf)的同時，也有一部分無效作功損耗，二者之和才是總的有功功率(pn)，這就是電器設備的效率，η=pf/pn，這是其一。另外，由于大多數(shù)電氣設備為感性負載，如電動機線圈除電阻外還含有電感，從電工學的原理，將產生電壓電流的不同相，從相關電壓、電流或功率矢量三角形看起來，實際有功率pn要小于裝置總的功率，叫作視在功率ps，還有一部分為無功功率pl(電感上的功率)，因此，有一個稱為功率因數(shù)pf的重要電氣參數(shù)，專門表征這一電能的數(shù)量關系，pf=pn/ps。容性負載情況類似，但常常用來補償感性無功功率。此外，廣義上的功率因數(shù)pf還包括波形崎變造成的附加電能，后面還要談到。
可以看出，要想減少無謂的電能損耗，應從幾方面入手，一是提高電器設備(包括負載裝置)的效率，二是提高電氣系統(tǒng)的功率因數(shù)，進而消除無功電流，同時要合理供電，減少線路損耗。以下，擬結合目前企業(yè)主要電氣裝備情況，分類討論。

4 電氣設備能耗、節(jié)電措施及發(fā)展方向
參照國家發(fā)改委節(jié)能中長期計劃，和國內電力需求側管理試點所關注的方面，結合生產應用，僅就電力節(jié)能部分項目，初步綜合匯集了一些有價值的技術建議，以期共同探討，廣為關注。
(1) 電力變壓器:
電力配電變壓器是換能效能較高的設備，盡管如此，由于存在空載損耗、負載損耗和熱損耗，在廠礦用量很大，且不少老舊產品，使用不盡合理,因而節(jié)電挖潛空間很大。
據(jù)專家分析建議，如能以s9及以上系列產品更替舊產品，節(jié)電回收年限為2~3年，特別是sc11型卷鐵芯變壓器，d10型單相配電變壓器，非晶合金配電變壓器等，空載損耗下降非常可觀，有可能成為今后發(fā)展方向。
此外，合理的配電經濟運行方式，更是發(fā)揮管理的能動作用，優(yōu)化運營，避免浪費的有效措施。
(2) 電力線路:
供電線路線損是電力損耗的重要原因，低壓線路尤甚。治理工作要重視日常供電管理，包括減少無效運行、常明燈、提高功率因數(shù)等，知微而見著，同時要著重改善電網(wǎng)結構。
在改進電網(wǎng)結構，抅建安全經濟優(yōu)質電網(wǎng)方面，應走出一個長期的習慣誤區(qū)，即以最大負載選取變壓器，按安全電流密度選取導線截面和條數(shù)，而忽略了經濟運行，按照最新電網(wǎng)結構優(yōu)化理論研究結果，與常規(guī)電網(wǎng)結構相比，選取變壓器容量要加大，臺數(shù)要增多，線路截面要加大，條數(shù)增多，并治理電網(wǎng)低功率因數(shù)和諧波，這樣，電網(wǎng)的容載比顯著增大，條數(shù)增多，負載調整功能增強，促使電網(wǎng)運行中供電設備過載減少，從而減少線路電壓損耗，提高供電質量和安全可靠性。
目前，我國部分農村供電正試行單、三相變壓器混合線路供電，這種供電結構國外已廣泛采用，其原則是，單相變壓器直接到戶，最大限度減少低壓線路壓降，因而西方國家配電線損一般在４％以下。不過，西方國家配電系統(tǒng)采用中性點直接接地或小電阻接地方式，單相變壓器僅用１只套管，比較經濟。我國蘇州地區(qū)采用單相卷鐵芯變壓器雙套管方式，結果基本相同，對于已采取三相四線制供電的部位，則采取以三相卷鐵芯變壓器改造的方式，這應是一種創(chuàng)新，值得參考推廣。借鑒這個經驗，建議廠礦也可因地制宜，靈活性地采用類似方法，在新建或改造供電系統(tǒng)時應用，如在使用整流或隔離變壓器時，可盡量采用高壓變壓器，對孤遠大電流低壓線路，可采取高壓供電、就地降壓的方式，許多料場供電、遠程照明也可仿此辦理。
(3) 電動機及其控制
電動機作為方便高效的動力機械，是電力能源最重要的應用，通常人們把直流電機、交流異步電機和交流同步電機作為傳統(tǒng)電機的三大機種，如在冶金大型軋鋼機電力拖動、交通電力機車中直流機組等，此外還有大小各種類型各種用途的電動機，但以往在各行業(yè)應用中，三相交流異步電動機和直流電機最為普遍。
電動機及其控制技術發(fā)展很快,如直流電機調速系統(tǒng)，目前已采用模塊化整流器件及數(shù)字式調速產品;隨著微電腦和電力電子技術的發(fā)展，變頻調速真正解決了交流電機的調速問題并得到了廣泛應用，永磁伺服電機、開關磁阻電機等新型機電一體化控制技術和設備涌現(xiàn)并迅速成熟，這些技術，很多都與節(jié)電有關，使電機的能效特性有了很大的提高。
那么，今后電動機及控制技術還有什么發(fā)展，是否還有節(jié)電空間？結論是肯定的，社會發(fā)展和技術進步總是向前進的，為了提高電動機的控制特性和節(jié)能水平，技術界一直在孜孜不倦不遺余力地研究改進產品。就拿變頻器來說，雖然低壓“交—直—交”通用變頻器已廣泛使用，尤其在水泵風機類負載得到普及，取得顯著節(jié)電效果，而大容量高壓變頻器的試制推廣方始熱行，國產高壓變頻產品已趨成熟，占有了市場一席之地。為了改進普通型變頻器的含５次以上諧波的非標準正弦缺陷，一方面，推出以三電平多電平為代表的各種完美正弦波方案，改進一般帶濾波橋式整流器波形崎變的電路，一方面對需要場合采用“交—交”矢量變頻控制，這種矩陣式電力變換器(ｍｃ)，是一種綠色環(huán)保型變頻器新概念，波形好，效率功率因數(shù)高，可四象限運行，是一種極有發(fā)展前途的新技術。不少專題論著中還建議我國供電電壓標準應在交流380v與6000v之間，增加若干電壓標準，以適應現(xiàn)有電力電子器件參數(shù)，便于推廣變頻器、軟起動開關等新型節(jié)電產品的應用。
就是電動機自身的改進和換代，也有發(fā)展余地，如我國2002年頒布了電機國標(gb18613—2002)《中小型三相異步電動機能效限定值及節(jié)能評價值》，按照新的效率標準，結合落實淘汰熱軋硅鋼片、推廣冷軋硅鋼片的產業(yè)政策，上海市經委立項開展了新型三相電機的研究，新的樣機已于浙江完成，效率完全達到國標新要求和國外同類產品指標，關鍵技術包括冷軋硅鋼片的使用、可消除主要諧波“△-y”正弦繞組等;其他如石化企業(yè)推廣的ｙ×2高效電機，變頻器專用電機等，也在其內。測算說明，采用新型節(jié)能電機所投入的資金，完全可由節(jié)電所得早期補償。
永磁伺服電動機(也分為交直流)，以往主要用于高精度數(shù)控專用機床，由于以永久磁性材料作為磁極，節(jié)省了勵磁能源，故超出一般的電效率。家電行業(yè)已率先大面積應用，如直流變頻空調、永磁同步電機、無刷直流電機等。我國是矽土資源豐富的國家，發(fā)展永磁電機有著有利條件，據(jù)介紹，國內已開發(fā)出較大功率的伺服電機，用于工控拖動，綜合電控系統(tǒng)，造價已逼近變頻設備，預計長遠將有越來越多的替代應用。在新技術推廣產品換代過程中，往往孕含著巨大的市場和商機。
(4) 電氣設備的功率因數(shù)和諧波治理
設備的低功率因數(shù)和諧波，會造成設備自身和電網(wǎng)相當大的附加無功電流，增加電網(wǎng)輸變電以至發(fā)電設備的負擔，影響設備運行及壽命。目前，世界各國都在嚴格限制低功率因數(shù)電氣產品，制定輸入諧波的標準。
根據(jù)電工學定義: