外文翻译译文-电气系统中的能量效率

电气系统中的能量效率摘要：减缓气候变化，实现温室气体大气浓度的稳定化-联合国气候变化框架公约（UNFCCC）的目标-将需要大幅度降低全球与能源相关的二氧化碳的排放。八国集团领导人呼吁在2050年之前温室气体（GHG）排放量减少50%，以避免气候变成最严重的后果。实现这一目标需要转变能源生产，交付，并在世界各地的经济地区和所有部门实行这个方式。能源效率为消费者和公共设施的积蓄，股东的利润以及工业生产效率的提高提供了看似闪闪发光的承诺，增强了国际竞争力和削弱了环境影响。随着全球能源需求的不断增长，提高能源效率的行动将是至关重要的。虽然技术性机会是无数的和潜在的真正储蓄，但消费者和公用事业迄今已慢慢在最划算的节能技术投资。建筑、电力设备和家用电器的能源效率的使用远远低于在技术上可以实现的。能源分析师们把这个效率差距归因为市场、体制和技术上的多种限制。电力节能技术有很大的潜力缩小这一差距和实现显著的节能。本文提供了一些在能源效率技术已成功也广泛应用于世界范围内的最新趋势，他们是:（1）高效节能电机；（2）节能软起动器；（3）变速驱动器；（4）高效节能变压器；（5）电子镇流器；（6）占用感应器与节能照明控制；（7）高效节能灯。本文介绍了应用在钢铁厂能减少10-15%的相当大的电能储蓄的各种节能技术案例研究。电机驱动两个核心的工业过程，如印刷机或轧制机、和辅助系统，如压缩空气发电、通风或抽水系统。虽然主要应用不同，但是它们被应用在所有的工业部门。一般电动机是工业机械能的主要来源供给，只有一些例外。在最近几年中，许多研究发现，在电动机和电机系统存在许多种选择的高效节能潜力显示出非常短的投资回收期和高成本效益。此外，印度几乎所有的电力都是由旋转的发电机产生的，而且大约一半的电力是用来驱动电机的。因此，效率与电机的改善可能对能源消耗有一个非常大的影响。提高系统效率的关键挑战在于电机驱动的三个领域：a.扩展变速电动驱动器的应用领域，通过电力电子和控制成本的降低；b.其次，将驱动与驱动负载相结合，最大限度地提高系统效率；c.最后，提高电机的效率。照明是一个巨大的和快速增长的能源需求来源和温室气体排放的来源。同时，就目前的技术，照明节能的潜力很高，而且有新的节能照明技术进入市场。（正确）目前，330亿多个灯在全球运作，耗时超过2650TWH的能源，这是全球约19%的电力消耗。更节能的照明产品和程序的引进能在同一时间提供更好的生活和工作环境，也有助于在一个具有成本效益的方式向全球减少能源消耗和温室气体排放。关键词：能源效率；高效节能；变速驱动器；节能照明控制。1引言能源效率指的是特定的终端使用或能源服务，如照明，加热，冷却和电机驱动器的物理性能。通过更换、升级或维护现有的设备以减少所需的能量，实现更大的能源效率。能量效率通常由每单位能量输入的输出量来衡量（每加仑或每瓦流明，英里为例）。因为能源是生产（劳动、资本、材料等）的一个因素，能源效率的提高有助于提高能源生产率和经济效益。在任何战略实现更节能的社会中有效地利用电力和电力部门的变化将发挥重要的作用。如果全球气候变化的威胁促使采取协调一致的行动来减少碳排放量，最大限度地提高能源效率将是一个势在必行，而且对能源服务如何提供和支付都将需要更加速的时间表的重大改革。公用事业与其它公司发现，有许多成本效益机会能够更有效地使用电力和避免成本和污染的新工厂建设，并且仍然有相同的能源服务，他们是：(1).改善建筑服务；(2).改进电气设备的效率；(3).改进照明；(4).从化石燃料到电（电气化）的移动能源的净效率收益；(5).优化的电能使用，通过更好的能源管理控制系统、使用时间的变化、和消费行为和偏好的变化。A印度目前的情况印度的电力由于人口增长、经济增长需求不断增加，改变使用煤炭生活方式对二氧化碳的排放有着主要的作用与影响，如图一所示：图1分散式发电装机容量随着对电力需求的不断增加，二氧化碳排放量的趋势也在增加。根据在2012年九月统计，仅印度就有6%的二氧化碳总排放量，欧洲、美国、中国的排放列表如下图二:图2主要国家在2012排放的二氧化碳三分之一的二氧化碳排放量在印度是由于发电与发热如下图三所示：图3印度的二氧化碳排放来源B国家电力政策到2012年底，印度国家电力政策（2005）的目标：（1）.人均可用1000W；（2）.装机容量超过200000兆瓦；（3）.旋压储备5%；（4）.每一个家庭每天一个单位的最低生命线消耗量；（5）.区域间传输容量37000兆瓦；（6）.能源效率/储备率约15%；（7）.质量可靠的电力供应。2电气系统中的节能技术随着全球能源需求的不断增长，能源效率的提高将是至关重要的。虽然技术性机会是无数的和潜在的真正储蓄，但消费者和公用事业迄今已慢慢投资最低成本效益的节能技术。建筑、电力设备和家用电器的能源效率的使用远远低于在技术上可以实现的。能源分析师们把这个效率差距归结为各种市场、体制和技术上的限制。电力节能技术有很大的潜力来缩小这一差距，实现显著的节能。本文提供了一些在能源效率技术，已成功，也广泛应用于世界范围内的最新趋势，他们是：图4高效节能技术A高效节能电机据估计，电机驱动系统占全球电力消费量的43%至46%之间。本文提供了一个详细的研究考虑的下限0.75千瓦和上限200千瓦，对电机效率考虑标准功率大小和新提出的国际电工委员会（IEC）60034-30效率分类标准如下图5所示:图5对于四极电机能效等级标准IE3，IE2和IE1级，和新的IE4级IE3与IE4电机在任何环境温度下都具有较高的效率，因此，这些成本比IE2马达高。电机的材料成本也增加了百分之几。在试图减少铜的损失的同时，我们停止增加核心损失的增加。因此，电动机的起动电流大（约9.24倍，包括公差），这增加了故障的水平和相应的电缆尺寸。然而，这些缺点被克服作为客户的回收期，可以作为一个小如六个月连续加载的电机。因此，节能的电动汽车是通过改进设计，使用更好的材料，改进制造技术，降低能源损耗的。更换电机可能是合理的，不过仅仅来自高效节能置换的电力成本的节约。这就是现实，如果电机连续运行，功率很高，电机超负荷运转，其额定效率受到损害或降低前将倒带。本文第三章的案例研究说明了经济效益和节约能源。B节能软启动器在起动时，交流异步电动机的加速过程比全速时需要更多的扭矩。这个压力是转移到机械传动系统导致过度磨损和过早失效的连锁店,皮带、齿轮、机械密封等。此外，快速加速也会产生一个巨大的、高于正常运行电流600%的冲击电流，影响电力的供应。软起动器提供了一个可靠的和经济的解决这些问题的方法，电机通过提供一个控制释放的力量，从而提供平稳的、步进少的加速和减速。电机将减少轴承的损坏和延长绕组寿命。然而，随着负荷的百分比增加，储存百分比的减少，只有超过5年能源节约才有相当可观的数量。C变速驱动器当讨论节能和变频驱动器（VFD）等应用时，注意力往往集中在离心风机或泵上。然而，一个其它不应忽视的应用程序，也有大的潜在的能量节约和能源回收。应用涉及再生、功率因数的校正、公共总线的应用程序或三个组合也可以快速实现减少能源使用。在可变力矩的应用中，所需的转矩随速度的平方而变化，并且所需的马力随转速的立方变化而变化，从而导致一个大的减速，或者最低也能导致一个小的减速。该电机只消耗12.5%的能量比50%的速度和100%的速度快，如图100%所示。下面的定律说明了这些关系：（1）流量与速度成正比；（2）扭矩与速度的平方成正比；（3）功率与速度的立方成正比。图6变频节能的采用D高效节能变压器干式变压器的大部分能量是从核心通过散热或振动的形式损失的。制定战略使所有的电力，包括促进能源效率的产品和它的保护，以增加需求和供应之间的差距，在该国这被认为是成本最低的选择。新的非晶磁芯变压器的效率高，可以减少这些损失。常规（硅铁芯）变压器的能量损失预期大约减少70%，而且这是相当重要的。通过使用这种非晶磁芯-具有独特的物理和磁学性质-这些新类型的变压器都有提高效率，即使是在98.5%的效率和35%的负载这一程度。E电子镇流器传统的镇流器利用电感电路中电流突然中断，造成穗物理启动灯，然后依靠无功电压降在镇流器里降低施加在灯电压所需的高电压。电子镇流器的主要优点之一是它能提供巨大的能量节省，这是以2种方式实现的，首先是其极低的内部损耗，不像老式电感镇流器。二是由于它具有较高频率的灯激发，增加了光输出。如果激励的频率小于灯泡的光保持时间常数，气体将保持电离，因此，光将不断产生。这种现象随着持续持久在高频率的荧光粉将提高光约8-12%的输出。这是可能的，而且只有高频电子镇流器做得到。F占用感应器与节能照明控制与台灯这些传感器在开启照明时，占用被检测到，关闭并在一个设定的时间段后，应当没有占用移动检测。他们的目的是代替手动开关和防止照明留在无人空间的情况。这是很重要的，有了这种类型的系统，包括一个内置的时间延迟，因为占用人往往喜欢保持短期的安静并且不喜欢陷入黑暗，如果不经常走动的话。（正确）CFL接管了白炽灯泡，目前的趋势是LED灯，它能节省更多的能量，同时提供相同的照明水平。建议事项：1.外部的计时器电路，在煤场、焦炭、铁库存、房子等都有提供；2.将光敏感设备连接到手动操作的照明板；3.通过调整照明变压器抽头（在有可能的情况下）降低工作电压；4通过CFL用像LED的节能灯更换白炽灯；5.对于街道照明的应用，太阳能电池与LED灯的实施将导致更高的节能。6.改变定时器的设置或者建立集中的交流，以使其在傍晚高峰时关闭。3案例研究下面的案例讲的是对一个钢铁厂的轧机的研究，这期间用了超过两年的时间来收集数据。下表（表1）提供的是一个可见的能量效率的技术，适用于设备的投资回收期，其中有能源节约的范围。表1.轧钢机厂的节能技术范围节能技术适应性回收期发动机高效节能电机很好1-1.5年软起动器轧机电机VFD很好6-8月水泵VFD很好6-8月增压泵VFD很好6-8月照明节能控制良好1.5-2年这里所提供的能量储蓄仅为风扇和水泵，然而，同样的原理也存在于其他电机如传送机与粉碎机。A没有VFD(变频)表2电能没有VFD量度参数风扇（6.6kv）泵（6.6kv）电机功率1760775满负载总风量650TPH-流量-10000m3/hr风扇转速600RPM560RPM电流182A88A峰值功耗1480KW556KWB运行VFD表3现状VFD参数量度风机（6.6kv）泵（6.6kv）电机功率1760775满负载总风量650TPH-流量-10000m3/hr风机转速580RPM490RPM电流145A45A峰值功耗1480KW556KWC风机与泵的比较表4变频调速节能参数风机（6.6kv）泵（6.6kv）改善功率因素0.970.97电动机效率96.597下降量280KW219KW平均每年运行时间5000hrs3200hrs节能（MWh/年）1400700.8D软启动器节能表5软启动器的节能装载节能1058203730204011507604.5703802901.5E能源节约与高效节能变压器在这种研究情况下，我们认为一个钢铁行业的电能平均负荷为60兆瓦。在较高电压（主要是高压电机）中，约30兆瓦的负载被使用，因此不分布于配电变压器，电力消耗相对固定在每天24小时，每周7天。变压器的额定值为630到4000kVA之间。这里大约有20个变压器。其中10个变压器（50%）是1250kVA的变压器；25%是1600kVA的还有25%是其它等级的。几乎所有的变压器都是干式变压器，由于过去石油印刷电路板的问题。大部分变压器已经替换成了非晶铁芯变压器。实际现状比较，我们评估了额定功率分别为1250和1600kVA的标准干式变压器和非晶铁芯干式变压器之间的节能情况。如果干式变压器的使用已经超过其使用周期，拥有高效率低效高等特点的非晶铁芯变压器可以代替现在的干式变压器。表6节能与节能变压器变压器单位干式变压器非晶铁芯干式变压器差额定功率KVA12501250空载损耗W24002200-200负载损耗W1356811712-1856年损耗kWh/a7124162618-8623CO2排放0.4公斤/千瓦时ton/a28.525.0-3.5偿还（年）25F节能照明控制、镇流器与灯组合的占用传感器与照明控制可每年节约电能27275kWh。表7节能传感器、照明控制灯号瓦数（kW）千瓦时(1day)年千瓦时原系统152442.786213.9351344原系统实现后152440.057100.28524068组合占用传感器与新配件（节能灯）导致每年节约38274.9kWh的投资回收期为四年。表8节能传感器、高效节能灯灯号瓦数（kW）千瓦时(1day)年千瓦时原系统48221