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电节能问题研究(4篇)

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第一篇:火电厂汽轮机辅机系统节能应用

摘要:近几年来,华电国际系统多个300/600MW级机组大型火电厂,实施了多项深度节能的新技术及改造方案,其中几项为:凉水塔喷溅装置由溅碟式更换为旋转式;凝汽器补水采用真空法;真空泵组采用低电流节能型;轴封溢流改接至#7(8)低加入口;除氧器连续排汽回收;开式水泵冬季运行时采用旁路或电机改双速,实施后节能效果显著,为其他电厂的节能改造提供了参考。

关键词:旋转式;真空补水;节能型;回收;旁路;双速

0前言

火电厂是工业能源消耗大户,随着电力行业发电侧形势的变化及国家对节能的重视,并颁布了国家十三五电力能源节能目标,深度挖潜被提上了日程。华电国际所属电厂不但重视汽机系统本体部分节能(大部分都已进行了改造),对辅助的设备及系统的节能改造和挖潜,也非常重视。除了大部分电厂都采用的循环水泵高效改造及电机高低速双速改造、凝结水泵电机加装变频器等,还进行了其他深度节能改造。

1凉水塔喷溅装置由溅碟式更换为旋转式

凉水塔喷溅装置在机组安装时一般为溅碟式喷溅装置,由于淋水面积偏小,装置上存在重水区、轻水区及无水区,淋水均匀性较差,冷却效果较差,导致冷却塔出水温度偏高。将冷却塔喷溅装置更换为节能型旋转式喷溅装置,应用后平均可降低冷却塔出塔水温1.1~2.8℃,提高了机组运行的经济性。

旋转式喷溅装置工作原理:依靠水流自身压力推动溅碟旋转,旋转速度与射流水速度有关,旋转速度在60~250r/min。每个装置具有自己的转速,互相并不等同,更有利于交叉淋水的均匀性。该装置采用了高耐磨、耐水腐蚀的轻型、密封性好的高分子材料轴承,具有终身免润滑的功能,使用寿命可达十年以上。该装置改变了传统喷溅装置溅水流向的单一状态即线型自由落体运动,完成了既做自由落体运动的同时又作旋转运动的二维过程,喷淋面积大,淋水均匀性好,水滴与空气接触充分,冷却效果好。进行冷却塔旋转喷溅装置实施后,按出塔水温降低1℃计算,对300MW机组而言,煤耗率降低约0.96g/(kW•h)。

2凝汽器补水采用真空法

机组运行时凝结水会有一定的损耗,会反映在凝汽器水位的下降,一般都是采用从凝结水箱通过凝补泵来对凝汽器进行补水和备用,此方法凝补泵一直处于运行状态,会导致厂用电率的增加。在凝补泵入口母管上加装旁路管及旁路门,接至除盐水出口母管上,机组运行时凝补泵停运,凝汽器需补水时,利用旁路来自动补水。工作原理就是通过除盐水箱水位至凝汽器汽侧负压之间的压差,将补水吸入凝汽器内,此法称为真空补水法。在改造前,要论证凝结水箱的运行水位与出口母管接入点标高差值,是否有足够的余量克服系统阻力并有一定的富裕量。比如300MW机组一台凝补泵电机功率一般为30KW,改造后,按照年75%运行时间计算,年可节电19.71万kw.h。

3真空泵组加装低电流节能型

当前大型火力发电厂每台机组大都设计2-3台水环式真空泵组,采用降低工作水温度的方法,可进一步提高凝汽器真空,提高机组运行的经济性,但实践证明,不适用于所有的机组,整体节能效果并不非常明显;且机组正常运行时,也不管机组真空严密性如何,都采用设计一至两台真空泵连续运行的方式。300MW机组单台真空泵电机功率一般为160MW,运行时抽空气裕量较大。加装一套由罗茨风机+小容量真空泵串联的节能型高效真空泵组,电机功率分别为:罗茨风机电机功率18.5KW,小容量真空泵电机功率7.5KW,高效真空泵组电机功率合计26KW,运行后真空泵组能降低耗电率83%左右,节能效果非常明显。

工作原理:由罗茨泵抽取凝汽器空气和蒸汽混合物后,进入管式换热器冷却,剩余空气由水环式真空泵抽出。因高效真空泵系统极限真空<400Pa,能够保证凝汽器极限真空需要。罗茨泵出口压力达到12kPa,对应的饱和水温度为50℃,可以避免小容量水环式真空泵汽蚀。 

高效真空泵组抽空气量约为原真空泵组的90%左右,能满足在凝汽器真空严密性合格情况下抽空气的需求,一台高效真空泵组运行即能满足单台机组对真空经济性的要求。原设计水环式真空泵作为机组启动时快速抽真空及正常运行时的备用。

4轴封溢流疏水改接至#7(8)低加入口

各大型火电厂汽轮机轴封母管都或多或少存在不同程度的溢流,除改造轴封减少漏汽量外,原设计一般都是将溢流蒸汽至凝汽器,增加了凝汽器热负荷,还导致高参数工质的浪费。将轴封溢流的蒸汽接至#7(8)低加入口蒸汽管道(根据#7、8低加进汽参数,原则上为参数接近),可提高热力系统的热效率,平均可降低煤耗率约0.2g/(kW•h)。

5除氧器连续排汽回收

为了排除凝结水中的不凝结气体,除氧器都设有连续排汽,这必然会造成工质和热量浪费。可在除氧器排大气门前加装管道、阀门,将除氧器排汽引至轴加汽侧(轴加疏水管径要进行核算,根据疏水量更换合适管径的管道),正常运行中关闭除氧器排大气门,开启除氧器排汽至轴加门,不凝结气体被轴加风机抽走,改造方案详见图,此方案改造后平均可降低煤耗率约0.12g/(kW•h)。

6开式冷却水泵冬季运行时采用旁路或电机改双速

在华中以及北方地区,开式冷却水的大用户如大、小机冷油器及发电机氢(空)冷器,在冬季运行期间,其调阀开度一般在5—20%,节流现象非常严重,节流损失较大,因开式水泵电机功率较大,以300MW机组为例,电机功率为180KW,能耗损失较大。

有两种改造方案:一:在开式泵入口母管上加装旁路门及旁路管,接至开式水泵出口母管上,为增加系统压差,保证开式冷却水的流量,将开式水回水管路接至吸水井或循环水前池。在冬季机组运行时,停运开式水泵,开式冷却水采用旁路系统运行。二:将一台开式冷却水泵的电机改为高低双速电机,冬季改为一台低速开式水泵或并联组合运行的方式。此两种方法在改造前,都应当对改造后的开式水压力是否满足发电机氢(空)冷器扬程需求进行论证。两种方案改造实施后,都能起到非常明显的节能效果。

7结束语

上述汽轮机辅助系统节能技术及改造方案,均在华电国际多个电厂实施并应用,从运行情况来看,对提高机组经济性及降低厂用电率方面,均达到了预期节能效果。

参考文献:

[1]孔珑.工程流体力学(第四版)[M].中国电力出版社.

[2]东北电力集团公司.电力工程师手册(动力卷)[S].2001.

作者:谷啸威1;宗绪东2 单位:1.华电集团公司山东莱城发电厂,2.华电国际公司技术服务中心

第二篇:电厂节能环保问题与对策

摘要】众所周知,在科学发展观理念下,坚持可持续发展,节约能源,保护环境具有重要作用,不仅能够促进经济发展,还能够实现经济的可持续发展,因此,通过节能环保,能够实现经济与环境的可持续发展,缓解经济与社会矛盾,符合当前国情。

【关键词】电厂;节能环保;问题;技术;改造措施

1前言

随着我国经济的快速发展,工业化进程不断加快,电厂发展迅速,在社会发展过程中发挥了重要的作用,但同时,也存在一些问题,阻碍了电厂的发展,对环境产生了影响,基于此,研究电厂节能环保存在的问题,分析问题产生的原因,影响电厂发展的因素等,有利于提出有效的解决方案,促进电厂发展,保护环境,节约能源。

2电厂节能环保存在的问题

2.1节能减排运行系统尚待完善

节能减排运行系统不健全是电厂节能环保存在的主要问题之一,由于节能减排系统不完善,会影响节能减排工作的顺利实施,无法提供系统支持,节能环保工作在实施过程中会遇到较多困难与阻碍,缺乏相关制度的辅助与支撑,困难与阻碍难以跨越,不利于节能环保工作的开展,因而,节能减排运行系统尚待完善是电厂节能环保存在的主要问题。

2.2电厂锅炉燃烧效率不高

锅炉燃烧效率不高,不仅会影响资源的利用率,还会由于燃烧不充分产生大量有害气体,在污染环境的同时影响电厂效益,不利于电厂的发展,还对环境造成了一定的影响,因此,电厂锅炉燃烧效率不高,也是电厂节能环保存在的主要问题。由于电厂锅炉的构造,锅炉燃烧人员的操作以及其他因素的影响,都会产生电厂锅炉燃烧率,产生电厂锅炉燃烧率不高的问题,影响燃烧效果,污染环境,浪费人力、物力,资金资源,不利于企业的效益最大化,不利于电厂节能环保措施的开展。

2.3烟气处理技术有待改进

当前电厂烟气处理技术不佳的主要原因有两点,第一,技术落后,烟气处理技术落后的原因就是技术落后,烟气中的一些有害物质与污染物质无法处理,烟气处理技术不过关,烟气处理效果不佳。第二,烟气处理设备不够完善,存在问题,烟气处理设备不佳,也是烟气处理技术不佳的主要体现,由于设备落后,未结合先进技术,因此,烟气处理效果极差,甚至出现设备出现故障等问题,影响烟气处理工作的顺利实施,影响节能工作的开展。

2.4电厂锅炉燃煤质量尚未合格

燃煤质量不合格是电厂节能效果不佳的主要诱因之一,电厂锅炉燃煤质量不合格的原因主要在于以下几点,第一,未从正规厂家购入煤炭,未了解煤炭的质量,在购入时也未检查煤炭的质量合格证,燃煤质量得不到保证。第二,贪图便宜,为节省资金,选购一些价格便宜的燃煤,致使燃煤质量不佳,无法保证燃煤质量,从而影响电厂锅炉燃烧效果,产生一系列问题,反而造成资源的浪费,影响效益,污染环境。

3电厂节能环保技术改造措施

3.1采用脱硫、脱硝工艺,减小污染气体排放量

通过采用脱硫、脱硝工艺,能够减少燃煤中的杂质,从而对烟气进行有效处理,将烟气中的颗粒、污染物质、有害物质等控制在规定范围内,从而达到减少污染气体排放量的目的。采用脱硫、脱硝工艺,减少污染气体排放量需要做到以下几点,第一,选择恰当的脱硫脱硝方法,传统脱硫脱硝方法脱硝脱硫效果较差,技术极其不过关,存在较大疏漏,易腐蚀脱硫脱硝设备,因此,革新脱硫,脱硝方法,选择恰当的方法极其重要,不仅能够提高处理效果,还能够降低设备损耗,减少污染气体排放量。当前,较为有效的脱硫、脱硝方法为干法脱硫、脱硝,效果显著,能够有效脱、硫脱硝。第二,具体问题具体分析,根据实际情况选择脱硫脱硝方法,其中较为主要的方法主要包括以下四种,分别是气/固催化脱硫脱硝技术,固相再生法,电子活化氧化法以及吸收剂喷射法,这四种方法各具优势,也各具缺点,通过具体情况具体分析,可以选用恰当的脱硝脱硫工艺,减小污染,保护环境,达到理想的效果。

3.2降低电厂锅炉燃煤、燃油用电消耗

降低电厂锅炉燃煤、燃油用电消耗,可以实现资源的合理配置,有效利用电力资源。降低电厂锅炉燃煤、燃油用电消耗需要做到以下几点,第一,改造锅炉设备,提高锅炉质量,通过改造锅炉设备,可以提高设备的功能,降低设备的电消耗。第二,选择恰当的燃煤、燃油资源,保证燃煤燃油质量,在燃煤、燃油质量不佳的情况下,会出现燃烧不充分,二次燃烧等问题,增加耗电量,浪费资源,因而,为降低电耗,需要选择恰当的燃煤与燃油资源,保证燃油、燃煤质量。第三,革新技术,通过革新技术,研发新技术,可以提高电厂锅炉燃煤、燃油的效果,降低电消耗,有效节约能源,保护环境,坚持可持续发展路线,树立科学发展观。第四,电厂制定合理的节能技术措施,例如广东红海湾发电有限公司运行部制定了机组启、停机的节能技术措施,明确规定了机组在启、停过程中各个辅机什么时候启、停,因为在这个过程中有的辅机不一定要一直运行,这样能有效地降低了机组辅机的电耗,对机组的节能环保起到了一定的作用。

3.3应用MGGH系统,降低烟气排放危害

MGGH系统又名低温烟气处理系统,其具有提高除尘率,克服传统烟气处理堵塞以及一氧化硫泄露等问题,具有显著优势,除此之外,还能够消除烟羽,具有环保,节能等优势,不仅符合我国经济发展需求,还能够获得较高的经济效益与环境效益,发挥了重要的作用,受到环保企业、发电厂的重视与关注,因此,应用MGGH系统,降低烟气排放危害十分重要。应用MGGH系统,降低烟气排放危害需要做到以下几点,第一,合理利用MGGH系统,进行烟气治理,保证烟气处理的有效性,降低烟气排放危害,达到理想的效果。第二,控制关键点,通过控制关键点,可以实现热量转移过程,将烟温降低,水温升高,通过热媒体工质转移至烟气再热器,形成一个闭式循环系统,从而降低烟气排放危害。广东红海湾发电有限公司于2016年底完成了1、2号机超低排放改造,在原来脱硫、脱硝的基础上增加了MGGH系统,不仅有效降低了排烟温度,降低排烟损失,提高锅炉给水温度,同时大大降低了一氧化碳、二氧化硫、氮氧化合物、粉尘等污染物的排放,对环保节能有显著的效果。

3.4采用高质量燃煤,提高燃料利用率

采用高质量燃煤,能够提高燃料利用率,是节约能源,减少环境污染的有效措施,因此,采用高质量燃煤,提高燃料利用率十分重要。采用高质量燃煤,提高燃料利用率需要做到以下几点,第一,从正规厂家购入,在购入燃煤时需要查看燃煤的生产许可证等证件,保证燃煤质量,尽量采购锅炉设计的标准燃煤。第二,做好市场调查,通过市场调查,了解燃煤质量情况,选择质量较好的,信誉较好的购买渠道,选择信誉良好的厂家进行合作,选择性价比高的燃煤,实现电厂综合效益的最大化。

4结语

电厂发展的重点在于解决电厂节能环保存在的问题,提高企业的综合效益,因此,在电厂发展过程中,需要具有整体的全局观,不能片面的只看当下,需要注重环境与经济的协调发展,立足于科学发展观,坚持可持续发展,因地制宜,应用新型技术与系统,提高燃料燃烧率与利用率,以此达到解决电厂节能环保存在的问题,节约能源,保护环境的目的。

参考文献:

[1]薛慧慧.浅谈燃煤锅炉的节能环保改造措施[J].中国新技术新产品,2015(15).

作者:刘土芳 单位:广东红海湾发电有限公司

第三篇:供配电设计中的节能方法与措施

【摘要】供配电的节能设计应该从多方面入手,因为供配电工程是一个系统工程,其中包括供配电线路的节能设计、电气设备的选型以及补偿方式的确定等,任何一个环节的节能效果都可能影响到整个供配电系统的节能水平。本文分析了供配电设计节能方法与措施。

【关键词】供配电设计;节能方法;措施

1供电与配电线路的节能设计

配电线路通常包括以下两大组成部分:电缆线路与架空线,任何一种线路的设计都要本着节能的原则,金属导线是线路电能传递的主体材料,然而,实际的电能传输中难免发生损耗,所谓的功率损耗则可能带来线损问题,对此需要科学设计供电与配电线路,根据已有的科学技术原理总结出:电路负荷功率稳定时,线损则同功率因数以及线路电压等呈负相关关系,相反,同电阻阻值呈正比,对此可以通过控制电阻来减少线损,这其中需要明确影响电阻阻值大小的因素,例如:导线长度、截面面积、电阻量等,具体可以从以下方面进行线路节能设计:

1.1控制电路导线长度

为了减少线损应该尽可能地控制电路导线的长度,缩小导线间的距离,对此则要科学布局变电站,可以从整体上分析,根据线路的分布让变电站设计于一个中心地带,采用直线架设拉伸线路,低压配电操作施工中优先选择不需要回路的设备,控制导线长度,从而有效确保供配电线路的高效传输电能。

1.2控制导线电阻

优选电阻值较小,低电阻的导线,其中铜芯材质的导线为最佳选择,因为其导电性较好,能够有效控制能量的损耗。同时,也要适度地扩大导线截面,以此来减少电阻,这其中要集中确保热量处于稳定状态,电流负荷也相对稳定,这样才能有效控制电阻值。

2科学选型电气设备

电气设备是供配电系统中非常重要的设备,能否高效节能地运行也关系到整个供电、配电系统的节能效果,对此必须做好电气设备的选配与选型工作。

2.1变压器的选配

变压器是电力系统内部最为广泛应用的变电装置,主要发挥着电能传输作用,可以妥善调整电能级别,其绕线组主要通过电源来吸收有功功率,电能转换过程中,其内部一部分有功损耗主要为电阻钢损耗,部分有功损耗在铁芯上出现了铁损耗。铁损大体包括:涡流损耗、漏磁损耗,实际的铁损数据主要同铁芯材料、制作技术、工艺等密切关联,为了达到节能的目标就必须做好变压器的选配,优选节能型变压器,常见的型号包括:S9,S10,SC10等,因为这些型号的变压器重要采用了冷轧晶粒沙钢片作为铁芯材料,这一材料能够有效控制铁芯的功率损耗。变压器主线圈、副线圈等的电阻以及流经的电流等都会影响到损耗问题,优选低电阻绕组线圈。

2.2电动设备的选配

电动设备属于高能耗设备,对此必须做好电动设备的选配与选型工作,有效控制电动设备的工作效率,达到能源节约目标。可以通过提高电动设备的运行速率、功率系数等来控制电动设备能量,通常在载荷较低状态下运转时,其功率系数较小,对此优选运行效率较高、能耗较低的电动设备,同时,参照电量载荷的数量、运行速度等来综合选配电动设备,选配出一个型号适宜的电动设备,使之能够适合配网系统,从而达到节能设计的目标。

2.3照明设备的配置

照明设备作为电能消耗的主体设备,应该成为供配电节能设计重点考虑因素之一,最关键是要把握好以下方面:第一,客观照明需求电量调查。得出明确的需求数据,并科学地计算与分析,再参照国家关于照明灯使用的相关规范,根据照明设备所需的功率,统一计算、分析后最终设计出一个具有节能作用的照明系统。第二,载重的科学分配。照明系统的设计应该遵从三相载重平均分配的原则,载重分配中应该重点考虑到线路运行中所造成的线损,而且要控制变压系统电压上升等问题。

3无功补偿的优化

供电与配电设计中,要想能够最大程度地控制配网系统电能传输中的能量损耗就要优化无功补偿。首先应该深入调查并了解变压器、电动机等必需的负载电量,负载电量大小应该成为无功补偿的一大参考数据,优选能够有效适合供电、配电系统的电气设备,以此来提升无功功率因数。也要做好人工补偿,具体措施和方法为:配置无功功率补偿设施,用来提升功率因数,其他的感性负载人工无功补偿通常适合通过并联电力电容器。可以尝试就地平衡补偿的方法来控制线损问题,并保护电压安全,也就是说根据电容器所处的位置就近补偿,例如:低压线路的补偿应该来自于低压电容器,或者参照实际情况来优选独立的就地补偿方式,也可以借助其他补偿方式,例如:分散与集中补偿穿插分布,手动投切等,为了达到节能的目标,可以选择无功自动补偿,但是最好选用无功参数调节的方法。如果选择并联电容器来实现无功补偿,电容器有着自身的弱点和缺陷,体现在:易于吸收谐波电流,从而导致过载发热问题,这是因为电容器具有容性阻抗特征,而且阻抗与频率之间呈反比,如果容性阻抗和电力系统内部的感性阻抗之间契合一致,则可能带来谐波谐振问题,最终电容器的温度升高,出现绝缘击穿故障,对此可以选择并联电容器人工补偿时,应该选择谐波治理的方法积极预防绝缘击穿问题。

4供配电系统的整体规划设计

供配电系统的节能设计要有一套科学的设计方案,其中主要涉及到电压级别的设定、传输距离的把握、电路运输量等,电压等级的高低都可能影响线路电压的传输能力。

5结语

供配电系统是主要的电力传输服务系统,电力传输中可能存在多种影响因素,影响着系统电能的传输,带来严重的线损问题,严重的线损问题不仅会影响资源的高效利用,还可能影响供电企业的经济效益,必须加强供配电系统的节能设计,从各个关键环节入手,分析各个环节可能出现的线损问题,对应采取节能设计方法来优化系统设计,全面提高供配电系统的节能设计水平。

参考文献:

[1]任元会.工业与民用配电设计手册[M].北京:中国电力出版社,2005.

[2]王文清.10kV配电线路标准设计图集[M].北京:中国电力出版社,2009.

[3]赵刚印,任艳,秦澎涛,王海荣.10kV配电网降损节能措施探讨[J].机电信息,2012(21).

作者:李洁敏 单位:鹤山市电力设计有限公司

第四篇:移动基站电耗评估与节能

摘要:随着我国信息化建设的不断发展进步,我国移动通信行业不断加速转型升级,积极开展3G、4G网络建设及业务应用来满足市场的需求。日益增长的市场需求催生了电信行业基站的建设,随着基站数量的增加,导致基站电耗使用量也大大增加,同时也给基站的日常维护和管理增加了负担。如何控制基站能耗利用量,减少电信公司成本问题,对电信企业来说是个迫不及待要解决的问题。因此,围绕基站节能与管理的需求,分析讨论基站电耗产生的主要原因,分析基站设备耗电情况,找出了基站内的空调设备是形成基站电耗量使用大的主要原因,文中提出使用智能风控管理,利用控制系统对基站室内外温湿度进行识别、判断,从而来控制空调的起停,已到达节能的目的,从而降低成本,极大提高移动公司竞争力。

关键词:基站电耗;智能管理;节能

0引言

据工信部发布的《2014年通信运营业统计公报》,随着4G业务的发展,2014年三大电信运营商加快了移动网络建设,新增移动通信基站98.8万个,是2013年同期净增数的2.9倍,总数达339.7万个。其中3G基站新增19.1万个,总数达到128.4万个,移动网络服务质量和覆盖范围继续提升。据统计,截至2014年,三大运营商的通信基站数量分别约为:中国移动180万个;中国联通56.5万个;中国电信63.5万个。通信行业的基站数量超过300万个,如此庞大的网络规模分布在广阔的土地上,使得通信行业的能源消耗呈现迅速增长的趋势,通信基站的能源消耗比例占全国能源消耗的比重日益增加。据统计,2009年我国通信行业耗电量接近290亿度,其中通信基站耗电量已占其45%[1]。由于基站数量众多,地理位置分散,给工作人员带来了极大的不便。缺乏具体的监测手段,基站用电较难管理,也无法对基站的用电量进行科学系统地监测管理。因此,找出造成电耗量过大的原因,研究并建设能适应大规模基站系统需要的智能化能耗控制管理系统,对于移动基站控制电耗使用并实现智能化管理具有重要的意义。

1移动基站电耗管理现状分析

近年来,移动集团公司大力提倡绿色节能减排,故如何控制基站费用支出成为了通信行业各公司的重要任务。起初部分基站月电费忽高忽低,结算周期较长,电业局估算电费等现象普遍,各区县上报电费台账遗漏混乱,同时动环监控提取的基站月耗电量无法与缴费电量吻合。以往的解决方式要耗费大量人力,每月利用2~3天时间进行电费管理工作,而且准确率存在误差。这种模式浪费大量的人力,不仅给工作人员带来了工作负担,并且降低了工作效率,而且准确率一直存在偏差。如何减少维护人员繁琐的工作负担又提高生产率,降低设备运行成本,提高基站设备的可靠性和经济性,这些问题需要对基站中运行的设备和周围环境进行科学化的管理和控制。智能电耗管理系统的开发实现了对基站进行远程管理,既保证了基站通信设备能够在安全、稳定和可靠的环境中使用,同时利用先进的基站内部自动监控系统,做到无人职守和对内部环境和设备的自动监控。

1.1移动基站电耗构成

通信基站主要耗电设备,消耗电量最大的设备为基站的主设备和对基站环境控制设备(空调用电),其他的比较少的用电设备为电源耗电和其他的照明用电等。基站主设备耗电:基站的主要通信设备一般分为以下几个系统:传输系统,包括SDH设备,PTN设备,PDH设备,光缆,电缆等等;动力系统:包括蓄电池,UPS系统,市电等等;动环监控系统;天馈系统;BTS主设备,其中BTS为主要电耗设备。传输系统设备的功耗有一定的使用标准,一般的耗电量在250W以下,耗电量比较小。BTS(BaseTransceiverStation),中文为基站收发台,介于用户手机和BSC(基站控制器)之间。BTS一般在机房里,它通过馈线将信号送到塔顶的填写,通过空中接口发送至手机。另一方面,BTS将手机发送过来的信号通过本地网的接入传输设备传送至BSC,再传送至MSC(移动交换中心)就完成了不同用户之间的通话任务。

BTS主设备一般根据不同的设备厂家(华为、爱立信、摩托罗拉、中心)推出的不同设备的类型,BTS的功耗也不完全相同,一般基站所采用华为提供的型号BTS3002C,工作温度范围宽,在-40℃~+55℃(环境温度)范围内可正常工作;电源适应范围宽:在150VAC~300VAC范围内可正常工作。最大发射功率可达20W,并支持双时隙广覆盖功能,提高覆盖距离。功耗在2.5kW左右。基站主设备耗电一般占基站总耗电量的43%左右。基站电源设备耗电:基站电源设备是为基站主要运行设备及传输设备来提供电源,系统基站机房为保证良好运行,各基站通常会安装有电源设备(组合开关电源PS、蓄电池组),用于将380V/220V的交流市电转换为-48V的直流电,电源设备耗电主要为电源设备在整流过程中引起的电能损失和模块休眠功耗。现有电源设备厂家均宣称单个整流模块休眠时所产生的功耗在5W以内,所以电源设备耗电主要为整流模块在整流过程中所损失的电能。现有电源设备厂家整流模块的工作效率均在90%以上,高效整流模块的工作效率通常在95%以上,故电源设备的耗电可按实际用电的10%进行估算。

组合开关电源的功耗损耗比较小,一般在50W以下,而蓄电池组只是在充电放电的过程中才会产生能量的损耗,所以可以忽略不计。基站空调耗电:为了保持通信基站内部各运行设备良好的运行环境,空调设备是基站必不可少的,一般每个通信基站安装的空调是1台或2台3P的空调。空调设备是基站中电耗的主要组成部分。基站内部要求室温不得超过28℃,一般空调设置在23℃~24℃。平均每台空调的耗电量为3kW左右。以5P空调为例,日电耗量平均在50kWh左右。空调设备是基站中主要的电耗设备,空调电耗量占基站电耗量的46%左右。基站维护及其他用电:主要为基站的照明设备、检修或施工用电、交流配电箱和蓄电池组的维护用电。蓄电池的作用是将有限的电能存储起来,作为基站停电时的后备电源。单个电池标称电源有2V和12VA,电耗量比较小。

1.2基站电耗评估的目的

电耗评估的目的是对各区县基站耗电量情况进行统计和分析,找出基站电耗大产生的主要依据,通过对基站电耗构成进行基本的评估可以得出基站电耗量大产生的主要原因为基站的空调用电和基站的通信设备用电。基站通信设备用电是维持整个基站运行的基础,降低设备用电会影响整个基站的运行,所以本文主要从减少空调的电耗量来降低基站总体的电耗水平。

2基站节能现状分析

现在的基站节能技术主要分为对通信设备的节能计算和对通信设备的维护设备的节能技术。对通信设备的节能技术包括对从通信算法上来提高通信设备的能量效率,也可以从软硬件方面来降低基站设备电耗的方法。目前,从硬件上来说,减低通信设备电耗的方法主要有以下几个方面:对产品进行优化设计来降低能源消耗,如提高芯片以及光电器件集成,降低印刷电路板的厚度,优化电路分布格局,减小设备的面积;同时可以优化设备的子结构,减少通风散热的阻力,加大散热的效率;降低芯片和光电器件的功耗。从软件上来说,华为公司提出了载频关断,时隙关断,通道关断等技术降低通信设备的静态功耗,采用多载波和射频宽带技术,使得在通信容量不变的情况下大大减小基站体积和能量消耗。现在的技能技术,在网络和基础的基站设施方面来说,是通过对核心网TDM设备进行替换、对软交换交换机进行IP化改造,实现核心网设备的节能与节地;通过对基站内部主设备采取载频关断和时隙关断,实现基站内部载频节电;通过在数据网络上引人ATCA架构的设备以及虚拟化等技术,有效降低了系统功耗,减少了机房的使用面积;通过安装智能电表,实现了精确监控基站内部电耗情况;通过对基站空调采取智能通风、智能换热以及对空调添加剂等方法进行改造,对机房采用空调室外机水喷淋、水循环降温系统和机房用乙二醇双冷源空调机,有效地降低了空调电耗;通过对基站开关电源采用冗余模块自动休眠和自控控制模块轮换休眠技术,减少了基站内部模块同时运行的数量,从而降低了模块运行时产生的无功功耗;通过对基站机房进行保温改造,间接实现节能电耗;通过在传送网上引入相关新技术、实施电口改光口改造,在适宜地区建设太阳能和风光互补基站,实施局房标准化,实施照明改造,实现了各种网络设备电耗的下降。对通信设备的维护设备节能技术主要包括基站空调的节能技术和电池恒温箱的节能技术。如今通信基站内部常用的空调节能方式主要分为基站节能型系统、智能新风系统、地源热泵节能系统,和空调添加剂制冷节能系统。综合进行对比考虑可以看出,智能系统节能技术具有投入少,节能效果好和可靠性强等特点。

3基站节能基本原则

基站是一个特殊的应用环境,需要在温度、湿度等方面满足特殊的要求。引进节能技术必须要满足以下的基本原则。保证机房的安全。应用的智能节能技术不能影响机房的正常工作环境,必须保障安全的生成环境和保证基站内部设备安全、稳定的运行,满足日常工作的基本要求和环境要求。节能技术要可行、高效。节能技术有很多,每一种节能技术都有自己的优缺点,在实际的应用中选择适合基站设备现状和可行的节能技术,来满足节能效果的最大化。要满足周围的环境需求。基站内部的各个通信设备都是由大量的集成电路及电子组件构成,对工作环境有特别的要求,不然会影响设备的使用寿命和稳定性。评测机制切实可行。使用节能技术后是否能够节能、可以节约多少成本都必须有一套健全、可行、有效的评测机制,跟踪测试以后要做出综合评估。

4智能监控管理系统的工作原理

4.1基本工作原理

智能管理系统的结构图,其中核心部分是中央控制器、进风单元和出风单元还有数据服务中心。智能系统在基站的内外都安置了数据采集点,利用数据采集点来采集基站内外的温湿度的实时数据。这些数据将会通过中央控制中心进行处理和分析,并将数据及时地传入数据服务中心。通过对这些数据的整理和分析,智能系统将会控制基站内部制冷空调的工作,接管控制基站温度的任务。具体做法是当智能控制系统检测到基站内外的温度达到一定的差值,即基站外部的空气温度低于室内温度并且具备良好的制冷能力时,智能控制系统中的中央控制中心将会停止基站内部空调的工作,同时控制进风单元和出风单元,控制基站内外空气的循环流动,将基站外部温度较低的空气抽入到内部的,并将基站内部较高温度的空气排出到基站外部,形成空气循环,从而降低基站内部的温度同时也对基站内部的通信设备进行了降温。通过这样一个空气内外循环的过程,将基站内部的温度控制在了一个适合通信设备工作的温度环境中。当基站中央控制中心检测到基站外部的温度升高到一定的程度时,智能系统将会关闭进风单元和出风单元,让基站处于一个自然通风的过程来缓慢散热。当基站外部的温度升高到一定的程度并不具备降温能力时,智能系统将会及时关闭进气通道和排气通道,同时恢复基站内部空调的工作,让空调对基站内部的通信设备进行降温,保障基站内部设备的正常工作。

4.2空调制冷能效与气温关系根据能量守恒定律和空调制冷原理,为了保证基站室内的温度为特定的某一定值。

4.3系统的软件功能分析

监控系统的主要作用是对基站的数据进行实时接收、处理并将结果反馈给用户,方便用户对其进行操作。管理系统中心软件分为7个模块:分别为:初始化模块、用户管理模块、接收模块、处理模块、存储模块、系统配置模块和预警查询模块。初始化模块:该模块用来对系统参数配置的读取,包括基站建设的地理位置,基站网络数据传输发送数据的端口和地址,对系统存储数据文件位置初始化等信息。用户管理模块:该模块用来对用户权限进行操作和管理。根据每个用户的登录优先级不同,给用户设置的权限不同,一般用户的权限是查看和添加等功能。接收模块:该模块主要负责读取接收数据,将管理系统需要的数据传给处理模块。处理模块:将接收到的数据,管理系统会根据一定的通信协议将数据进行自动解析,来识别出该数据属于哪一个存储模块,是否有异常和预警的现象发生。存储模块:存储接收警告处理过的有关数据,如果该数据内容超过系统设置的阈值范围,则该数据信息判定为预警信息,将该信息记录到相应的模块中。系统配置模块:该模块负责对网络接收和发送的数据端口进行IP地址和端口的配置,配置预警指示灯,设置空调和基站温湿度参数等。预警查询模块:该模块负责对远程设备实时数据和历史记录和预警信息等进行查询工作。

5通信基站智能管理系统节能验证

5.1基站智能管理节能设计方案

智能化电耗管理系统主要功能是完成对基站内外环境的检测,并对检测结果做出相应的反应来控制进风、排风系统和空调的开关状态。当室内的温度超过了正常基站内部工作环境温度,判断基站外部温湿度情况,当基站外部湿度条件满足基站内部设备运行的湿度参数,并且外边的温度与基站内部温度差值满足智能系统设置的差值,系统将控制进风和排风单元,将打开基站进风通道和排风通道,将基站外部的冷空气引进基站内部并同时将基站内外的高温空气引出到基站外边,形成空气冷热循环,智能系统通过传感器感应到基站内部工作环境温湿度满足基站内部设备正常运行温度,停止基站空调工作;当基站内部温度降低到一定程度,智能系统控制进风和排风单元,减小基站内外空气循环,来控制基站内部温度,稳定基站内部设备工作环境;当基站外边的温湿度不能满足智能系统设置的基本参数情况,系统将关闭进风和排风系统,减少和控制基站外部温湿度空气进入基站,同时开启空调来对基站内部环境温度进行条件,保证基站内部设备的正常运行。

5.2智能系统节能方案

验证以某市移动基站节能电耗项目为背景,利用智能化管理基站的思想,分析了错综复杂的基站电耗设备对电耗的影响,提出对空调进行智能调控来降低基站电耗量。根据智能风冷节能工作原理来控制基站空调的启停时间,在某市四个区县对该系统进行实施运用,效果分析对比如表2所示:节电率=(空调平均月用电量-智能管控平均月用电量)/空调平均月用电量*100%。

经实际测试运用,通过对智能电耗管理系统的实际运用进行对比分析,结果表明,智能节能系统对基站月耗电量的管理有显著的效果,减少基站电耗的目的,降低了基站运行费用。智能系统运行稳定,数据交换效率高,响应迅速。系统开发建成后,提高移动公司的管理水平,降低了电费成本,极大提高了竞争力,从而带来可观的经济效益。

6结束语

本文通过对基站内部主设备电耗量构成进行了分析和对比,得出基站电耗量大的主要原因。通过对各种节能手段进行对比分析,并利用基站周围气候条件,利用先进的移动通讯和互联网技术,组成基站从中心点到对多点的监控系统,通过对环境数据的传输、自动化处理和智能化管理手段,对基站进行智能化管理,利用基站内外温度差,对基站环境进行监控管理,利用智能新风系统,对基站周围温湿度进行监控和利用,通过控制基站内部进风系统和排风系统,将基站外部较低温度空气引入基站内部,对基站内部进行有效的降温,当基站内部的温度降低到有利于基站内部设备的工作环境温度,利用智能系统来控制空调的使用,通过对基站内部空调的有效控制,减少了基站空调的使用和降低空调的电耗情况,从而减少了基站总体的电耗量,达到了基站节能的目的。

参考文献:

[1]秦婷.通信基站能耗分析[J].西安邮电学院学报,2011,16(2):76-77.

[2]刘涛.移动通信基站的综合节能[J].电信工程技术与标准化,2006,6(1):32-33.

[3]张功耀,倪凯,杨浪成.一种基于载频智能上下电的基站节能方法[J].邮电设计技术,2010(10):18-22.

[4]赵博,马笑容.智能关断技术在WCDMA网络节能减排中的应用[J].移动通信,2013(Z1):133-137.

[5]周宇.基于3G通信基站节能减排解决方案研究[J].大众科技,2013(1):26-31.

[6]朱海燕,奚刚.TD-SCDMA基站主设备节能技术研究[J].科技创新与应用,2012(21):61-62.

[7]姚美菱,李明.移动通信网络节能探讨[J].电信快报,2012(6):15-17.

[8]袁锦波.无线基站机房节能减排技术研究[J].数字技术与应用,2011(8):43-45.

[9]党丽媛.移动通信基站节能减排的研究与实现[D].北京:北京邮电大学,2011.

[10]陈焰华.地源热泵工程应用关键技术问题探讨[J].供热制冷,2014(1):60-62.

[11]李文召.地源热泵空调系统自动控制策略研究与实现[J].能源与节能,2014(3):164-165.

[12]田明.移动基站节能监控系统研究与设计[D].湖南:湖南大学,2009.

[13]张尧.移动通信基站节能系统的研究与设计[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学,2014.

作者:张方舟;李强;张皓;张文晶;孙瑞雪 单位:东北石油大学计算机与信息技术学院

电节能问题研究(4篇)责任编辑:冯紫嫣    阅读:人次