當前,我國74%以上的電力供應來源火電。面對煤碳資源緊缺的形勢和價格的大幅度上漲,全國煤電企業的虧損面已經達到45%左右,部分煤電廠資產負債率已經超過100%。由于持續巨額虧損,煤電企業融資難度加大,資金鏈斷裂的風險增加。
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火電企業經營狀況如果不能得到改善,不僅損害火電企業本身,而且勢必殃及社會,給國民經濟發展帶來嚴重的災難。
因無法搞清楚影響發電企業效益的真實原因,沒有切實有效的方法加以改善,僅依靠政府出臺相關政策和措施,帶領發電企業從經營巨虧的沼澤地中突圍出來是不切實際的,也不可能長久的解決問題。
對于火電企業的巨大虧損,筆者認為是可以改善的。因為真正影響發電運行效率的主要原因不是供電企業存在能效管理或發電系統的缺陷,而是電力需求側電器的負載耗能特性引起的綜合性問題。
根據世界各國發電行業的統計,長久以來電力能源在生產,輸送和使用中存在著能源浪費和效率偏低的現狀,實際的能效與理論上的能效差距很大,不明損耗比例較高。這些問題不僅在國內供電系統存在,在世界發達國家的供電網問題也同樣表現的比較。
筆者認為火電企業的效益不佳甚至嚴重虧損不僅反映燃煤發電廠的經營現實,同樣反映整個電力行業的問題,包括核電,水電,天然氣等主要供電企業。因為控制發電機運行的直接動力大都是水(液態水與氣態水),而水的兩種型態的勢能區別不大,電力輸送和使用環境則相同。熱水發電的單位是明虧(有煤,天然氣,核燃料等費用),水電則是“暗虧”,勢能利用率不高,實際發電機的力率低,效益受損。
以下通過兩種不同負載特性的用電器在工作時的主要電參數進行分析:
如圖1所示,100W的白熾燈的工作電流波形。通過電參數儀進行實際測V=235,P=114W COS¢=1,S=129,Q=0,表現為電波干凈流暢能效好,與供電電壓的波相一致。電的使用效率。對供電企業來講可達85%左右的收益。
如圖2所示,是規格為36W電子鎮流器熒光燈的工作電流波形圖。通過電參數儀進行實際測量,V=235,P=22,cos¢=0.61,S=27, Q=35,表現為脈沖式電流斷續波。由于有功功率與功率因數的平方成反比,電子鎮流器熒光燈的照明使供電系統有功損耗增加175%。
如圖3所示,是示波器展現的脈沖的間隙時間,具體為0.06ms的瞬間電流波,停止0.14ms,周而復始。電子鎮流器熒光燈的工作原理是不間斷自動進行接通與關斷的操作。在電路中形成嚴重的逆流波。由于是瞬間電流的不斷變化,將大幅增加發電機,變壓器的阻抗,內耗增加。因為電子鎮流器熒光燈照明時間的規律是30%-40%的時間工作使用電能,60%-70%的時間不消耗電,如果發電機保持的運行是穩定的,那么發電機所發的電量將有60%左右消耗在發電,變電環節以及線路上,對發電企業來講損失相當大。
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如圖4所示,是114W白熾燈與22W日光燈同時照明時的電流波形。 從示波器顯示的電流波形分析,電子鎮流器熒光燈的工作區間在電源的波峰的時間進行閃電式的放電,電路的電流在供電電壓的峰值的時間開始0.06ms閃電式放電,隨即電流中斷0.14ms,在每個周波內通斷電流各兩次。在電路上產生低頻震蕩電流波,使發電機的力率不穩定。在用電側大面積使用電子鎮流器熒光燈,會形成非常強烈的雙向震蕩逆流波使發電機產生異常振動和溫度上升,在一定條件下會引起發電機失步,發生停機故障。如果變壓器容量配置不足將可能引發振動,溫升起火,爆炸的事故。
以上通過精密電參數測量儀,示波器同時進行的能耗、波形分析,證明用電側的負載特性對發電機效能與安全運行的影響起決定作用,因為現在的用電負載與電子鎮流器的工作原理相同的負載占有很大的比例。(它們的力率都低,以測量電子鎮流器熒光燈的功率因數為例,一般儀表測量為0.9左右,真有效值表測為0.6左右,示波器分析在0.3左右)。電力行業的不明損耗以及許多的大面積停電事故的發生都與此有關聯。
所以,加強對電子鎮流器熒光燈同類電器使用量的有效控制、監測,保證用電側的平均力率與發電機的力率基本匹配,結合出臺用電方污染源自治以及補償電力損耗的政策,才是發電企業獲得效益的有效方法。為保障發電機組的經濟、安全運行,應在發動機的輸出端配備逆流波監測系統(現有的采樣及顯示不正確),及時提供電路運行的真實情況,調整發電機的輸出力率,雙管齊下就一定能從根本上解決電力行業的效益不佳問題。
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