摘要：簡要介紹了國內某大型通訊社能耗現狀，著重探討了解決目前高能耗問題的一些措施。以及對這些措施進行了理論上的計算，得出量化的結論。
　　關鍵詞：能耗；電氣節能措施
　　一、建筑功能概況：
　　本次所論述的通訊社是我國的國家級通訊社，也是具有中國特色的世界性通訊社。總社設在北京市西城區宣武門西大街，占地面積30,550.60平方米，總建筑面積205,819.3平方米（含熱力站、食堂、浴室、口字樓、工字樓、發行樓等建筑物）。總社設有11個管理職能部門、10個采編職能部門、20個直屬單位，在編職工人數約6,000人。
　　總社各棟建筑的基本情況如下表所示：
　　建筑名稱 建筑面積（m2） 建成或改造年代 樓層 建筑功能 作息時間
　　新聞大廈 63,460 1990年使用
　　2007年改造 24 辦公 8：00—17：00
　　綜合樓 31,400 2007竣工 5 食堂、健身、會議 4：00—22：00
　　發行樓 20,790 2003年投入使用 13 辦公 8：00—17：00
　　報刊樓 12,754 2005年投入使用 10 辦公 8：00—17：00
　　其它樓群 77,415.30    
　　合計 205,819.30    
　　
　　二、能耗現狀水平
　　1．年總能耗
　　序號 欄目 單位 數量 折標系數 當量值
　　噸標準煤 所占比例
　　1 總用電 萬kWh 2,002.10 1.2290 2,460.58 49.75%
　　2 總用水 t 149,834 2.571×10-4 38.52 0.78%
　　3 總用氣 m3 310,527 1.33×10-3 413.00 8.35%
　　4 供暖面積 m2 148,019 13.74×10-3 2,033.78 41.12%
　　5 合計    4,945.89 100%
　　2．能耗指標計算
　　單位建筑面積能耗指標：通過上述表格，我們可以計算通訊社年單位建筑面積能耗為24.09kg標準煤，年單位建筑面積電耗為97.27kwh。
　　人均能耗指標：通過上述表格，可以計算通訊社年人均能耗為826.6kg標準煤，人均耗電量為3,336.83kWh。
　　從能耗重點來看，通訊社的主要用能為電和熱力，電力消耗大約占總能耗的50%，熱力消耗約占41%（僅按照單位建筑面積耗熱量推算）。導致通訊社能耗指標偏高的原因是：
　　（1）通訊社信息中心等業務性區域的用電較大。
　　（2）隨著供熱收費制度改革，供暖系統用能也成為通訊社的重點能耗環節。
　　三、用能問題分析
　　1．信息中心機房空調存在較大的節能空間
　　信息中心機房有恒溫恒濕要求，目前溫度設定在24-25℃，±2℃；濕度設定在30-70%之間，可見范圍過大；并且經實地考察可明顯看出機房中服務器擺放與地面通風口不協調。
　　共有2臺冷卻塔為中心機房服務，一用一備、也可2臺同時啟動，但冷卻塔風機未設獨立的溫控聯動裝置。冷卻塔啟動則其風機啟動，造成一定能耗浪費。
　　并且雖然每個空調模塊機組內有自控設備，但各機組之間不能聯動控制，只能人工進行溫度調節，經常出現溫度調整過低從而造成浪費。
　　2．綜合樓空調系統能源效率不高
　　由于綜合樓中有食堂、健身房等功能用房，空調需要從早4點一直運行到晚10點左右，空調末端可調節。經計算非工作時間啟動的一組機組所產生的制冷量遠超過所需冷負荷。
　　綜合樓冷凍站及循環水系統均為工頻不調速控制，由于設備工作流量變化較大，不能隨流量變化進行調速控制從而造成較大損耗。
　　3．綜合樓熱水用量大
　　由于綜合樓包括了食堂、餐廳等區域，生活熱水用量較大。如果能充分利用中央空調余熱加熱生活熱水，可以有效減少熱力消耗。
　　4．供熱系統節能空間較大
　　供熱系統涵蓋住宅建筑和辦公建筑，但供熱系統沒有按供熱需求進行分區分時分溫控制，造成能源浪費。目前供熱系統循環水泵沒有采取變頻控制，不能實現隨負荷調節水泵流量，造成能量浪費。
　　5．供水系統仍有節能潛力
　　目前新華社供水系統沒有采用無負壓供水技術，具有較大的節能潛力。
　　6．供配電系統部分設備屬于高能耗
　　主樓變配電所3#、4#變壓器（1000KVA）為油浸式變壓器。此型號變壓器損耗較大,且已運行十余年。
　　5#、6#變壓器（1600KVA）負荷主要為信息中心大型UPS（不間斷電源2250KVA），非線性負載會產生大量的諧波電流并注入到電網中，使電網電壓產生畸變，在電網中產生高次諧波。從而造成電容自動補償柜不能投入，兩臺變壓器低壓側功率因數長期在0.8左右，造成大量無功耗能。
　　主樓及綜合樓冷凍站及換熱站循環泵均為工頻不調速控制，由于空調設備運行工況變化較大，不能隨工況變化進行調速控制從而造成較大損耗。
　　7．未用分時電費制度，不能通過蓄冷技術削峰填谷實現電費的節約。
　　8．空調系統末端調節能力差，導致能源浪費。報刊樓、發行樓和第二工作區無溫控器，無法在末端進行自控。
　　四、設備節能措施
　　在由于電力消耗占總能耗的50%左右，下面主要就解決配電系統中存在的能耗問題的解決辦法展開論述。
　　1：主樓變配電所3#、4#油浸式變壓器（1000KVA），更換為SCB10-1000KVA干式低損耗節能變壓器。新型干式變壓器的主要優勢在于：
　　（1） 采用優質硅鋼片，改進了鐵芯結構，降低了空載損耗；
　　（2） 改進絕緣結構，適當減少電流密度，從而降低了負載損耗。
　　2：5#、6#變壓器（1600KVA）負擔了大量非線性負載（UPS），導致電網中產生大量高次諧波。AccuSine并聯有源電力濾波裝置采用目前先進的模擬邏輯方式實時檢測電網中由非線性負載產生的電流波形，集動態濾波、動態電流補償以及動態無功功率補償（容性、感性可編程）于一體，性能優異，具有響應速度快、濾波效率高、不與系統發生諧振問題和體積小等優點。
　　（1）具體功能如下：
　　□徹底消除因三次諧波產生的中性線電流。
　　□可以同時濾除2～25次范圍內的全部或選定次數的諧波。
　　□具有自動限流功能，不會發生過載。
　　□可以只濾波，或同時濾波和補償無功。
　　□可自動消除系統諧振。
　　□設計選型簡單，不需要進行詳細的電網分析，只需測量諧波電流的大小。
　　□體積輕巧，便于安裝。
　　□具備通訊接口，標準的通訊協議，方便的接入用戶現有的通訊系統。
　　（2）有源電力濾波器Accusine原理：
　　外部原理
　　AccuSine有源濾波裝置并聯于電網系統中，可等效為一個受控電流源，通過實時檢測非線性負載產生的諧波電流，AccuSine快速產生與其大小相等、方向相反的補償電流并注入系統，從而將電源側電流補償為正弦波，達到濾除諧波的目的。工作原理如圖所示：
　　
　　外部原理圖
　　
　　內部原理
　　工作原理如圖所示：
　　
　　內部原理圖
　　由于諧波的治理，改善電網質量，消除了諧波損耗，并大幅度提高電網功率因數。由于功率因數的提高，減少了變壓器及線路損耗，減少了變壓器和線路的電壓損失，提高了供電能力。
　　3：主樓及綜合樓冷凍站及換熱站循環泵改為采用交流變頻技術調速控制水泵的運行，是目前中央空調系統節能改造的有效途經之一，下圖繪出了閥門控制調節和變頻調速控制兩種狀態的水泵功率消耗——流量關系曲線。如下圖：
　　
　　上圖顯示了變頻器控制和閥門控制水泵所消耗的不同功率，我們可以清楚的看出在水泵流量為額定的60％時，變頻器控制與閥門控制相比，功率下降了60％；所以水泵僅僅依靠閥門控制是遠遠不夠的，進行變頻器控制的節能改造十分必要。
　　由于水泵的流量Q與轉速N成正比，揚程H與轉速N的二次方成正比，而軸功率與P與轉速N的三次方成正比。可見用變頻調速的方法來減少水泵流量進行節能改造的經濟效益是十分顯著的，當所需流量減少，水泵轉速降低時，其電動機的所需功率呈現轉速的三次方下降。
　　根據設備運行要求，綜合樓冷凍站壓縮機及冷凍水循環泵不宜作變頻控制，冷凍站兩臺冷卻循環泵宜根據供、回水管溫度及流量的變化控制冷卻循環泵變頻調速節能；一臺變頻器控制一臺水泵。由于變頻器的使用，在電網上會產生諧波污染，因而應選擇有源電力濾波器進行局部補償。
　　五、設備節能計算
　　1．3#、4#變壓器（1000KVA）改造節能計算
　　 空載損耗（W） 負載損耗（W） 總有功損耗（W）
　　原有油浸式變壓器（S7-1000/10）4.5% 1800 11600 1800+11600=13400
　　新裝干式變壓器（SCB10-1000）6% 1568 9700 1568+9700=11268
　　以上數據自《工廠常用電氣設備手冊》上冊中查得。
　　由此可見，更新為干式變壓器后，每臺變壓器降低的有功損耗為：
　　13400-11268=2132W=2.132kW
　　年節約能耗為：2.132x365x24=18676.32kWh
　　3#、4#兩臺變壓器共節能：2x18676.32kWh=37352.64kWh
　　
　　2．5#、6#變壓器（1600KVA）諧波治理節能計算
　　（1）提高功率因數減少線路損耗計算
　　線路在輸送一定的有功功率，由于導線存在著電阻，電流通過線路時，線路自身會產生有功功率損耗。其有功功率損耗與電流平方成正比，線路的電流與功率因數成反比。則線路自身產生的有功功率損耗與功率因數的平方成反比，所以提高功率因數就能降低線路的有功功率損耗。
　　輸送一定負荷時線路的有功功率損耗可以用下式表示：
　　△P=3I2Rx10-3=P2Rx10-3/(U2cos2φ)(1)
　　提高功率因數前后線路的有功功率損耗可以分別表示為：
　　△P1=3I12Rx10-3=P2Rx10-3/(U2cos2φ1)(2)
　　△P2=3I22Rx10-3=P2Rx10-3/(U2cos2φ2)(3)
　　式中ΔP--線路的有功功率損耗，kW
　　I--線路輸送的電流，A
　　ΔP1、ΔP2--提高功率因數前后線路的有功功率損耗，kW
　　cosφ1、cosφ2--線路增加無功補償前后功率因數
　　P--線路輸送的有功功率，kW
　　R--線路的電阻，Ω
　　U--線路的額定電壓，kV
　　根據式(2)、(3)可知：功率因數提高后線路有功功率損耗下降的百分數可以表示為：
　　η=[(△P1-△P2)/△P1]x100%=[1-(cosφ1/cosφ2)2]x100%(4)
　　5#、6#變壓器（1600KVA）由于諧波有效治理，兩臺變壓器低壓側電容自動補償柜自動投入，功率因數由0.8提高到0.95，線路有功功率損耗下降：
　　η=[1-(0.8/0.9)2]x100%=29%
　　(2)提高功率因數可減少變壓器銅損計算：
　　變壓器在運行中，輸出一定的有功功率時，其銅損耗與變壓器所帶負荷視在功率的平方成正比，而視在功率又與變壓器的功率因數成反比，即可表示為：
　　S=P/cosφ(5)
　　提高功率因數前后變壓器的銅損耗可表示為：
　　Pt1=(S1/Se)2Pk=[P/(Secosφ1)]2Pk(6)
　　Pt2=(S2/Se)2Pk=[P/(Secosφ2)]2Pk(7)
　　式中S--變壓器輸出視在功率，kVA
　　S1、S2--提高功率因數前后變壓器的視在功率，kVA
　　P--變壓器輸出的一定有功功率，kW
　　Pk--變壓器銘牌額定銅損耗，kW
　　Pt1、Pt2--變壓器在提高功率因數前后的銅損耗，kW
　　Se--變壓器的額定容量，kVA
　　cosφ1、cosφ2--功率因數提高前后值
　　所以在P和U不變時，提高功率因數前后的變壓器實際的銅損耗下降百分數可以表示為：
　　η=[(Pt1-Pt2)/Pt1]x100%=[1-(cosφ1/cosφ2)2]x100%(8)
　　5#、6#變壓器（1600KVA）提高功率因數后變壓器實際的銅損耗下降:
　　η=[1-(0.8/0.9)2]x100%=29%
　　（3）由于諧波的有效治理，根據有源濾波裝置生產商的實際統計，變壓器負載總損耗應比濾波前下降5%以上。
　　每臺變壓器年節約能耗為（變壓器負載率按70%計算，功率因數按0.95計算）：
　　1600KVAx70%x0.95x5%x365x24=466032kWh
　　5#、6#兩臺變壓器共節能：2x466032kWh=932064kWh
　　
　　3.水泵變頻調速節能計算：
　　水泵調速一般是減速問題。當采用變頻調速時，原來按工頻狀態設計的泵與電機的運行參數均發生了較大的變化，另外如管路特性曲線、與調速泵并列運行的定速泵等因素，都會對調速的范圍產生一定影響。一般認為，變頻調速不宜低于額定轉速50％，最好處于70％～100％。
　　從水泵功率消耗——流量關系曲線圖中可見用變頻調速的方法來減少水泵流量進行節能改造的經濟效益是十分顯著的，當所需流量減少，水泵轉速降低時，其電動機的所需功率按轉速的三次方下降；
　　當水泵轉速下降到額定轉速的10%即F=45Hz時，其電動機軸功率下降了27.1%，水泵節電率為27.1％；
　　當水泵轉速下降到額定轉速的20%即F=40Hz時，其電動機軸功率下降了48.8%，水泵節電率為48.8％；
　　當水泵轉速下降到額定轉速的30%即F=35Hz時，其電動機軸功率下降了65.7%，水泵節電率為65.7％；
　　六、結論與建議
　　在分析了通訊社能耗現狀（著重探討了配電系統的節能措施）的基礎上，并參考政府機構辦公樓、學校、賓館的能耗特點，通訊社改善能源消耗幾項重要工作：
　　1．能源管理信息系統
　　2．信息中心空調系統節能改造
　　3．綜合樓利用空調余熱加熱生活熱水
　　4．供暖分區分時控制
　　5．無負壓供水
　　6．更換高能耗變壓器并對變壓器進行諧波治理
　　為了保證通訊社良好的服務環境，提高能源利用效率，實現節能降耗，為推動全社會節能工作做好表率作用，還應在一下方面加強重視：
　　1.落實新華社節能工程，逐步提高能源利用效率。
　　2．加強組織管理，在能耗計量和統計的基礎上，實施能耗考核考評和獎懲制度，進一步加強節能管理。
　　
　　
　　
　　參考文獻：
　　1.中國建筑學會建筑電氣分會《民用建筑電氣設計規范實施指南》中國電力出版社2008
　　2.任元會卞鎧生姚家祎《工業與民用配電設計手冊》（第三版）中國電力出版社2005
　　3.兵器工業第五設計研究院《工廠常用電氣設備手冊》中國電力出版社1996