4.我國調整、控製負荷的主要問題是,完全依靠行政手段,沒有發揮價格的經濟杠杆作用。例如,有些行業與用戶已經轉移部份負荷到後夜用電,但在電價上沒有得到一點優惠;而占用高峰負荷的用電並沒有適當提高電價。同時,豐水期電價和枯水期電價一個樣。這就導致有不少具體問題難以得到合理的解決辦法,列舉如下:
年負荷的調整效果不大。例如,電解、冶金、化工等行業往往選擇夏季停產檢修,冬季增加生產,使年負荷曲線形成6—8月份的低穀期。
日負荷的調整雖然取得了一定的效果,但是,調荷的潛力仍然不小。我國各電網正常情況下的日負荷率約為85%,穀峰比率約為60%,即每百萬千瓦的高峰負荷在後夜低穀時要降低40萬千瓦。
周負荷的調整給人民生活帶來不便。眾所周知,社會公休日“星期日。如果工廠企業改在星期一至星期六輪流公休,有些職工家庭就可能不在同一天公休,因而給家庭生活帶來很多困難,例如子女的照頋與教育問題,幼兒與兒童在托兒所、幼兒園的接送問題等。
5.調整負荷的經濟效益既涉及電力成本,又與對用戶的停電、限電的拫失有關,與用戶的用電成本有關。這個問題需作進一步研究。
五、計劃用電與供電可靠性
1.最近幾十年,電力得到了廣泛的應用,已經成為現代經濟生活的命脈。因此,各國政府都非常重視電力工業的發展,要求電力係統向各行各業和人民生活供給充足的、可靠的、合格的、廉價的電力。尤其是對供電可靠性問題,日益成為人們普遍重視的新課題。
2.供電可靠性既然是現代經濟生活的客觀要求,如何在計劃用電中體現這種要求呢?從理論上講,計劃用電的任務應當是在電力工業具有足夠的發、供電設備容量的前提下,盡量滿足各行各業和人民生活有計劃的合理的用電需要,在這個基礎上,根據各行各業用電的特點,進行適當的調荷節電,移峰填穀,這才是真正科學的、合理的計劃用電製度。在這種情況下,調荷節電與供電可靠性並不一定是矛盾的。
3.但是,要實行真正科學的合理的計劃用電製度,必須建立強大的電力係統。世界上所有真實的電力係統往往是介於兩種極端情況之間的。一種電力係統能夠隨時源源不斷地向用戶供電,其供電可靠性程度接近100%。這種串力係統要求有足夠的發電備用容量,堅強的網架結構,從經濟上講,電力成本是比較高的,但是,用戶停電的損失卻很小。另一種電力係統卻不是這樣,由於計劃用電,調荷節電,經常發生停電或限電,其供電可靠性程度很低。這種電力係統發電備用容量不足,網架結構薄弱,從經濟上講,電力成本較低,但是,用戶停電的損失卻很大,所以,如果要提高供電可靠性,減少停電損失,則必須增加電力成本,這是顯而易見的。
4.供電可靠性既然與供電成本和停電損失有關,如何才能確定合理的供電可靠性呢?一般講,要確定供電可靠性的標準,需要研究兩個問題:一是選擇什麼?二是指標值確定多少合適?根據需求與供給的原理來講,必須采用邊際分析的方法來解決。過去製定電力係統的發展規劃時,往往是采用最小開支法,即在滿足負荷預測的要求'以後,估計一個最小的備用容量,采用失負荷概率指標計算,確定電力係統的可靠性水平。這樣確定的可靠性並不能確定用戶的損失,不一定是最佳的。從經濟學原理來講,備用容量、電力成本與可靠性指樣都應當進行擇優選擇,特別是可靠性指標,也應當作為變量,進行最優選擇。最佳可靠性水平應當是為了改善可靠性而新增容量的邊際成本與用戶因減少停電而節約的經濟價值相平衡。因此,隻有建立具有最佳可靠性的電力係統,才能使計劃用電製度具有真正的科學性與合理位。
5.現在,我們進一步闡明社會總成本、電力成本與停電損失在最佳可靠性時的相互關係。
隨著供電可靠性不斷增加,電力成本為一條逐漸上升的曲線,斜率越來越陡,而在接近可靠性為100%時,電力成本曲線幾乎成直線上升。福反,停電損失隨著供電可靠性的增加而不斷下降,其曲線幾乎是一條下傾直線;當超過最佳可靠性時。
第四節節能節電與電能利用
一、電力的生產流通路線與能源轉化效率如前所述,要實現社會總成本最低的目的,單純強調電力建設是不夠的,還應研究電力的生產流通路線和能源轉化效率問題。
1.現從電力生產開始。假設輸入的一次能源為100%,輸出的二次能源電力隻有30—40%。就世界範圍講,一次能源耗用總量中,約有30義是發電廠消耗的。火電的熱效率約為:核電廠33%,燒油或燒煤的大型火電廠40外,聯合循環裝置48%;我國火電的平均熱效率隻有29%。簡單講,假設全世界每年耗用100億噸一次能源,其中轉化成電力的隻有少12億噸。
2.發電廠生產出電力以後,除極少數直接配電的以外,絕大部份電力都要送入電網,經過各級電壓的輸電、變電和配電設備,最後再經過廠內的配電線,才能把電力最終送到消費現場,供給各種用電設備使用。在各個輸送分配環節,必然要產生功率和能量的損失,一般稱作線路損失率,綜合計算約為4%。因此,通過發、輸、變、配電設備以後,一次能源轉化成電力使用的約為26—36%。
3.在所有用電設備中,電動機占有十分重要的地位。它所消耗的電量約占總用電量的60%。從理論上講,小於5千瓦的電動機效率為75%,大於100千瓦的可達95%。因此一次能源被電動機轉化成機械能的約為19.5—34.2%。經過傳動機構,其效率為85—95%,送給風機和泵的機械能約為一次能源的16.5—32.58;由於風機效率為60—85%,泵的效率為60—80%。
源通過電力轉化成機械能最終被利用的隻有9.9~27.5%~9.9—26%。簡單講,一次能源轉化成電力,再轉化成機械能被利用的,下限為9.9%,上限為27.5%。由此可見,提高電動機、風機和泵的效率,是提高電能利用率,降低單位產值電耗的關鍵問題。
4.電爐和電熱設備也是耗能較多的重點設備。電爐效率低,約為60—70%,一次能源被利用的隻有15.6—25%,也是偏低的。電熱設備效率很高,接近100%,一次能源被利用的約為26—36%。
5.照明設備是所用電氣設備中效率最低的,白熾燈為2—3%,熒光燈為6—12%,高壓鈉燈為15—20%,一次能源被利用的隻有0.5—7.25%。
6.整流裝置是把交流電力轉化為直流電力的設備,其效率約在90—95%,然後將直流電轉化為其他能量,其中轉化為化學能、熱能的,主要用於電解、電鍍,其效率約為90%,另一部分轉化為機械能,用於礦山牽引及交通運輸,效率隻有75%左右。所以在直流電係統中,一次能源被利用的約為17.5―30.8%。
如上所述,從開源與節流兩個方麵提高效率與電能利用率是解決節能節電的中心課題。
二、提高發電熱效率是節能節電的開源措施
1.在長達近三個世紀中,人類對於利用蒸汽介質轉化能源,不斷提高熱效率方麵進行了卓有成效的艱巨的研究工作。1700年發明了第一台實用的蒸汽機,至今已有近300年曆史了。1765年,瓦特發明了凝汽器,在同樣工況下,蒸汽機可節約燃料三分之一。1824年,卡諾發表了《論火之動》,論述了熱變功的條件,必須在熱源與冷源間要有溫差存在;溫差愈大,熱變功的能力愈大。二百多年來,由於機械和材料科學的進步,各種鋼材承受的溫度逐漸提高。
2.據報導,世界各國都在研究新的技術,提高發電效率。隨著煤的氣化、流化乂沸騰,床、燒水煤漿,超超臨界壓力,兩段中間再熱,電熱聯產,燃氣——蒸汽聯合循環,電子計算機,超導技術等~係列研究,發電效率必將有較大的提高。三、把效率與經濟效益結合起來進行選擇與決策1.效率是工程技術上的一個指標。它的含義是輸入與輸出之間的比例關係,故為不名數。如果各個環節都有效率指數,在能量轉化中就可以直接相減,非常簡便。例如,以發電廠輸入的一次能源為100%,發電熱效率為30—40%,這表明經過發電轉化以後一次能源的輸出為30—40%;經過輸、變電設備,其效率為98—99%,故禪出為29—39%;但是,電動機用電效率的變化幅度較大,就要以效率乘輸入,得到一次能源的輸出為19.5—34.2%。