配电能效平台在降低城市污水厂电气能耗的应用

陈伟 安科瑞电气股份有限公司
污水处理厂在缓解城市日益严峻的水污染问题上发挥着巨大作用。但是目前较高的运行成本和电费使得污水处理厂未能获得预期的效益，影响了污水处理的有效性。因此，需要通过有效的节能降耗措施来降低运行能耗。笔者结合实践经验，对降低污水厂电气能耗的对策谈谈自己的几点思考和认识。
目前能源紧张局面日益呈现，这就要求各污水处理厂能够使用较少的能源获得较大的收益。污水处理厂作为节能减排的排头兵,同时也是能耗密集型企业,其运行费用和电费一直是居高不下,因此,如何节约能源,降低电气能耗，提高经济效益,是城市污水厂需要思考的问题。
随着污水处理厂变频调速装置的应用及非线性负载的增多，污水处理厂电气系统谐波含量也随之增多。谐波不仅会使系统的功率因数下降，而且在设备及线路中产生热效应，导致电能大量损失。因此，对供配电系统存在的谐波进行监控和检测，并采取行之有效的谐波抑制措施，减少谐波对电网的影响,对污水处理厂供配电系统节能显得尤为重要。抑制和治理谐波的常用措施如下:

①低压变器采用△／YO-11点接线方式,防止3次及3n次谐波对电网系统的污染。

②采用带消谐电抗器的并联电容器组补偿装置，可有效防止补偿电容与系统电抗造成的并联谐振对谐波的放大及对电容器组造成的损坏。

③采用无源滤波器抑制高次谐波。如果配电系统具有相对集中的大容量非线性负载时，宜选用无源滤波器,这样成本较低，经济合理。

④采用有源滤波器抑制高次谐波。如果配电系统具有大容量非线性负载，且变化较大，用无源滤波器不能有效工作时,采用有源滤波器，可以有效地抑制及消除高次谐波，尽管投资较高，但从安全运行、节能降耗等多方面考虑,还是比较合理的选择。
尽量保证三相负荷的平衡，尤其在一些照明负荷供电、路灯负荷供电及部分通风装置、电热设备的供电回路上，需要考虑负荷的平衡及合理性,避免单相负荷过大造成的线路损耗。
污水处理厂的风机、水泵类负载较多，工艺专业都是按*大需量来考虑选择设备的能力,而设备正常T作时的负载往往比设计值要小许多，在大多数时间里水泵和风机都不会满载运行，这就造成了整个污水处理过程的能源利用效率低、浪费严重。同时,由于电机长期处于高速运转状态，机械磨损大，维护费用高，使用寿命相应缩短。由流体学相似定律可知,流量与转速成比例,而功率与转速的3次方成比例，由于水泵采用调速控制，当流量减小时，所需功率近似按流量的3次方大幅下降，采用新型的智能化节电设备，运用计算机模糊控制理论和变频技术,通过对设备负荷的状态跟踪，适时调节风机的风量或水泵的流量，使其随负荷的变化而同步变化，可以*大限度地节约电耗,因此节能效果非常明显。针对污水厂用电设备多、工艺复杂的特点，采用智能化精确控制系统，合理调节控制系统参数,使得用电设备开停及运行时间更合理，也能够*大限度地节约电耗。例如，可以精确测定进水流量、曝气池需氧量等,运用合理的控制系统模型，精确调整水泵的流量及鼓风机的风量,可降低无谓的消耗，节约运行成本。
办公室、值班室等房间内灯具采用一灯一控的方式，对灯具进行控制。大型车间采用多区域控制，既节能，又能满足照明需要。公共走道、楼梯问等场所采用声光控开关，人到灯开,人走灯关,该开关具有成本低、节电效果好的特点,应尽量采用。厂区道路照明尽量采用光控与时控相结合的控制方式,天黑时自动开启、天亮后自动关闭，避免由于人为原因忘记关灯,造成电能浪费。

安科瑞电气具备从终端感知、边缘计算到能效管理平台的产品生态体系，AcrelEMS-SW智慧水务能效管理平台通过在污水厂源、网、荷、储、充的各个关键节点安装保护、监测、分析、治理装置，用于监测污水厂能耗总量和能耗强度，重点监测主要用能设备能效，保护污水厂运行安全可靠，提高污水厂能效，为污水处理的能效管理提供科学、精细的解决方案。
AcrelEMS智慧水务综合能效管理系统由变电站综合自动化系统、电力监控及能效管理系统组成，涵盖了水务中压变配电系统、电气安全、应急电源、能源管理、照明控制、设备运维等，贯穿水务能源流的始终，帮助运维管理人员通过一套平台、一个APP实时了解水务配电系统运行状况，并且根据权限可以适用于水务后勤部门管理需要。
对水务配电系统中35kV、10kV电压等级配置继电保护和弧光保护，实现遥测、遥信、遥控、遥调等功能，对异常情况及时预警。

监测变压器、水泵、鼓风机的电流、电压、有功/无功功率、功率因数、负荷率、温度、三相平衡、异常报警等数据。
实践证明，在保证正常运行 的前提下 ， 通过可行的供配电系统 、电气线路及照明系 统节能对策 ，合理选择控制系统能耗和节能 电气设备，能够有效降低污水处理厂的运行 能耗和生产成本，这对污水处理企业的发展具有重要的意义。