Эффективность использования электроэнергии. Технологии и сферы применения

Список участников
Введение
Предисловие
ГЛава 1. ОБЗОР СТАНДАРТОВ
ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ
Франко Буа и Анджело Баггини
1.1 . Стандартизация
1.1.1 . Стандарты ISO
1.1.1.1 . Стандарт ISO 50001
1.1.1.2 . Совместный проектный комитет 2
ISO/IEC
(англ . ISO/IEC JPC 2)
1.1.2 . Международная электротехническая
комиссия (англ . IEC)
1.1.2.1 . Исследовательская группа № 1
"Энергетическая эффективность
и возобновляемые источники энергии"
1.1.2.2 . Исследовательская группа № 3
"Интеллектуальные электрические сети"
1.1.2.3 . Исследовательская группа № 4 .
"Сети электрические распределительные
низковольтные напряжением до 1500 В
постоянного тока"
1.1.3 . Европейский комитет по стандартизации
(фр . Comit6 Europfen de Normalisation, CEN) и
Европейский комитет электротехнической
стандартизации
(фр . Comit6 Europfen de Normalisation
filectrotechnique)
1.1.3.1 . Консультационный комитет
по вопросам энергетического менеджмента
(англ . Sector Forum Energy Management, SFEM)
Дополнительные материалы
Глава 2. КАБЕЛИ И ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ
Паола Пеццини и Андреас Сампер
2.1 . Теория теплопередачи
2.1.1 . Теплопроводность
2.1.2 . Конвекция
2.1.3 . Излучение
2.2 . Номинальный ток кабелей воздушной
прокладки
2.3 . Экономические аспекты
2.4 . Расчет номинального тока: суммарные
затраты
2.4.1 . Определение CJ
2.5 . Определение экономически
оптимального сечения проводника
2.5.1 . Диапазон экономически оптимальных
токов
для каждого проводника в линейке сечений
2.5.2 . Экономически оптимальное сечение
проводника
для заданной нагрузки
2.6 . Выводы
Список литературы
ГЛава 3. СИЛОВЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ
Роман Таргос, Штефан Фассбиндер и Анджело
Баггини
3.1 . Потери в трансформаторах
3.1.1 . Потери холостого хода
3.1.2 . Нагрузочные потери
3.1.3 . Потери во вспомогательном
оборудовании
3.1.4 . Дополнительные потери вследствие
наличия
высших гармоник, несимметрии и реактивной
мощности
3.1.4.1 . Высшие гармоники
3.1.4.2 . Искажение синусоидального тока
3 1 4 3 Искажение напряжения
3.1.4.4 . Снижение дополнительных
гармонических потерь
3.1.4.5 . Несимметрия
3.2 . Коэффициент полезного действия и
коэффициент нагрузки
3.3 . Потери и система охлаждения
3.4 . Стандарты и нормативы
энергоэффективности
3.4.1 . Стандарты MEPS
3.4.2 . Обязательная маркировка
3.4.3 . Добровольные программы
3.5 . Определение затрат за весь срок
службы
3.5.1 . Затраты за весь срок службы
трансформатора
3.5.2 . Детальное рассмотрение
3.6 . Разработка, материалы и изготовление
3.6.1 . Сердечник
3.6.1.1 . Холоднокатаная текстурированная
сталь
с направленной кристаллизацией и сталь с высокой
магнитной проницаемостью (HiB)
3.6.1.2 . Аморфная сталь
3.6.2 . Обмотки
3.6.2.1 . Сверхпроводимость
(высокотемпературная, ВТСП)
3.6.3 . Другие разработки
3.6.3.1 . Трансформаторы с газовой изоляцией
3.7. Ситуационный анализ: оценка общих
эксплуатационных
расходов (TOC) промышленного трансформатора
3.7. 1 . Методика
3.7 . 2 . Результаты
Справочная литература
Дополнительные материалы
3 . A. Приложение
3 . A. 1 . Некоторые стандарты MEPS
3 .A. 1.1 . Австралия
3 .A. 1.2 . США
3 .A. 1.3 . Европа
3 .A. 1.3.1 . Европейский стандарт EN 50464-1,
с жидким наполнением
3 .A . 1.3.2 . Европейский стандарт EN 50541-1,
сухой тип
3 .A . 1.3.3 . Проекты европейских стандартов
MEPS
3 .A . 1 . 4 . Формулы для оценки потерь -
американские
и европейские
ГЛава 4. СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗАЦИИ, КОНТРОЛЯ И
УПРАВЛЕНИЯ ЗДАНИЯМИ
Анджело Баггини и Анналиса Марра
4.1 . Функции автоматизации для экономии
энергии
4.1.1 . Контроль температуры
4.1.2 . Освещение
4.1.3 . Приводы и двигатели
4.1.4 . Технические предупредительные
сигналы и управление
4.1.5 . Дистанционное управление
4.2 . Системы автоматизации
4.2.1 . Системы KNX
4.2.1.1 . Архитектура
4.2.1.2 . Среда передачи
4.2.1.3 . Питающая линия
4.2.1.4 . Радиоволны
4.2.1.5 . Протокол Ethernet
4.2.1.6. Конфигурация
4.2.2 . Системы SCADA
4.2.2.1 . Человеко-машинный интерфейс
4.2.2.2 . Дистанционный терминал (RTU)
4.2.2.3 . Управляющая станция
4.2.2.4 . Коммуникационная инфраструктура и
методы
4.3 . Собственное энергопотребление
устройств автоматизации
4.4 . Основные схемы
4.4.1 . Отопление и охлаждение
4 4 1 1 Автоматическое управление каждым
помещением в отдельности посредством
термостатически регулируемых клапанов или
электронного регулятора
4.4.1.2 . Регулировка температуры воды
с коррекцией температуры подачи
в зависимости от температуры наружного воздуха
4.4.1.3 . Управление включением/выключением
распределительного насоса
4.4.1.4 . Функция автоматического управления
с программой установленной продолжительности
4.4.1.5 . Частичная блокировка (в зависимости
от системы ОВК)
4.4.1.6 . Функция автоматического управления
любым помещением с коммуникацией
между регуляторами и системной шиной
4.4.1.7. Регулировка внутренней температуры
4.4.1 . 8 . Управление распределительными
насосами
с частотно-регулируемым приводом
при постоянной величине ДР
4.4.1.9 . Автоматическое управление
с оптимизированным запуском/остановом
4.4.1.10 . Функция интегрированного управления
всеми помещениями посредством обработки
запросов (например, о наличии людей, качестве
воздуха и т. п . )
4.4.1.11 . Функция полной блокировки
4.4.2 . Вентиляция и кондиционирование
воздуха
4.4.2.1 . Управление по времени
4.4.2.2 . Управление включением/отключением
по времени
4.4.2.3 . Управление процессом оттаивания в
рекуператоре тепла . .
4.4.2.4 . Функция управления процедурой
рекуперации
4.4.2.5 . Ночное охлаждение
4.4.2.6 . Управление с постоянным заданным
значением
4.4.2.7. Ограничение влажности в потоке воздуха
4.4.2.8 . Автоматический контроль давления или
расхода
4.4.2.9 . Естественное охлаждение
4.4.2.10 . Регулирование заданной температуры в
зависимости
от температуры окружающей среды
4.4.2.11 . Функция регулировки влажности потока
воздуха
4.4.2.12 . Функция управления с учетом
присутствия
4.4.2.13 . Функция управления с заданным
значением
в зависимости от нагрузки
4.4.3 . Освещение
4.4.3.1 . Функция ручного включения
и автоматического отключения
4.4.3.2 . Функция ручного управления питанием
и автоматическое включение/уменьшение/
отключение с учетом присутствия
4.4.3.3 . Моторизованное управление
с автоматическим контролем электроприводов
солнцезащитных жалюзи
4.4.3.4 . Автоматическая функция управления
дневным освещением
4.4.4 . Солнцезащитные жалюзи
4.4.4.1 . Функция комбинированного управления
освещением/жалюзи/системой ОВК
4.4.5 . Управление производственными
зданиями
4 4 5 1 Функция централизованного управления
4.4.6 . Технические установки в здании
4.4.6.1 . Функция обнаружения неисправностей,
диагностики
и обеспечения технической поддержки
4.4.6.2 . Функция формирования отчета об
энергопотреблении,
внутренних условиях и возможностях для
улучшения
4.5 . Оценка энергетической эффективности
здания
4.5.1 . Европейский стандарт EN 15232
4 5 1 1 Классы автоматизации с точки зрения
энергоэффективности
4.5.1.2 . Определение классов автоматизации
4.5.2 . Сравнение методов: подробные расчеты
и факторы BAC
4.5.2.1 . Подробный расчет
ГЛава 5. КАЧЕСТВО ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ И ЕГО
ПОКАЗАТЕЛИ
Андрей Цикер, Збигнев Ханзелка и Ирена Васяк
5.1 . Действующее значение напряжения
5.1.1 . Источники
5.1.2 . Влияние на энергоэффективность
5.1.2.1 . Системы освещения
5.1.2.2 . Электр одвигатели
5.1.2.3 . Электрические печи
5.1.2.4 . Другие потребители
5.1.2.5 . Затраты
5.1.3 . Методы предупреждения возможных
последствий
5.1.3.1 . Регулирование напряжения путем
введения
добавочного напряжения
5.1.3.2 . Регулирование напряжения путем
изменения
потока реактивной мощности
5.1.3.3 . Управление напряжением путем
изменения
полного сопротивления сети
5.2 . Колебания напряжения
5.2.1 . Описание возмущений
5.2.2 . Источники колебаний напряжения
5.2.3 . Воздействие и затраты
5.2.3.1 . Источники освещения
5.2.3.2 . Электрические машины
5.2.3.3 . Статические преобразователи
5.2.3.4 . Электролизеры и электротермическое
оборудование
5.2.4 . Методы предупреждения возможных
последствий
5.3 . Несимметрия тока и напряжения
5.3.1 . Описание возмущений
5.3.2 . Источники
5.3.3 . Воздействие и затраты
5.3.3.1 . Система электроснабжения
5.3.3.2 . Асинхронные двигатели
5.3.3.3 . Синхронные генераторы
5.3.3.4 . Статические преобразователи
5.3.3.5 . Прочие нагрузки
5.3.4 . Методы предупреждения возможных
последствий
5.3.4.1 . Принцип симметрирования
5.4 . Искажение напряжения и тока
5.4.1 . Описание возмущений
5.4.2 . Источники
5.4.3 . Воздействие и затраты
5.4.3.1 . Снижение энергоэффективности
энергосистем
5.4.3.2 . Поверхностный эффект
5.4.3.3 . Перенапряжения в электросетях
5.4.3.4 . Увеличение потенциала нейтрали
при подключении по схеме "звезда"
5.4.3.5 . Перегрузка цепи нейтрали трехфазных
сетей
5.4.3.6 . Воздействие на трехфазные
трансформаторы
5.4.3.7. Воздействие на работу вращающихся
машин
5.4.3.8 . Воздействие несинусоидальных
периодических колебаний
на электронное оборудование
5.4.3.9 . Воздействие на батареи конденсаторов
5.4.3.10 . Экономический ущерб
5.4.4 . Методы предупреждения возможных
последствий
5.4.4.1 . Пассивные фильтры
5 4 4 2 Активный фильтр
5.4.4.3 . Гибридные фильтры
Список литературы
Дополнительные материалы
ГЛава 6. ЛОКАЛЬНАЯ ГЕНЕРАЦИЯ И МИКРОСЕТИ
Ирена Васиак и Збигнев Ханзелка
6.1 . Технологии распределенных
энергетических ресурсов
6.1.1 . Источники энергии
6.1.1.1 . Когенерация
6.1.2 . Аккумулирование энергии
6.2 . Влияние РГ на потери мощности в
распределительных сетях
6.3 . Микросети
6.3.1 . Концепция
6.3.2 . Области применения систем накопления
энергии
6.3.2.1 . Интеграция возобновляемых источников
энергии
6.3.2.2 . Балансирование нагрузки
6.3.2.3 . Системные услуги
6.3.2.4 . Ограничение пиковой нагрузки
6.3.3 . Управление и контроль
6.3.4 . Качество электроэнергии и надежность
в микросетях
Список литературы
Дополнительные материалы
ГЛава 7. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ДВИГАТЕЛИ
Джорис Лемменс и Вим Депрез
7 . 1 . Потери в электр одвигателях
7 . 1.1 . Энергетический баланс и
энергоэффективность
7 . 1.2 . Классификация составляющих потерь
7 . 1.3 . Факторы влияния
7. 1.3.1 . Температурные эффекты
7 . 1.3.2 . Частичная нагрузка
7. 1.3.3 . Техническое обслуживание
7. 1.3.4 . Отклонение параметров
электроснабжения
7. 1.3.5 . Работа от преобразователя, качество
электроэнергии
и система электроснабжения
7. 1.3.6 . Механическая передача
7.2 . Стандарты эффективности двигателей
7.2.1 . Классификация стандартов
эффективности
7.2.2 . Стандарты измерения эффективности
7. 2.2.1 . Общий порядок и особенности
проведения
испытаний
7. 2.2.2 . Различия между стандартами измерений
7.2.3 . Будущий стандарт для приводов с
переменной скоростью
7. 3 . Высокоэффективные технологии
электродвигателей
7 . 3.1 . Материалы, применяемые в двигателях
7.3.1.1 . Материал сердечника
7. 3.1.2 . Материал проводника ротора
7. 3.1.3 . Постоянные магниты
7 . 3.2 . Конструкция двигателя
7. 3.2.1 . Оптимизация геометрии статора, ротора
и воздушного зазора
7. 3.2.2 . Схема обмотки статора
7. 3.2.3 . Охлаждение и тепловой расчет
7. 3.2.4 . Подшипники
7. 3.2.5 . Альтернативные технологии двигателей
7. 3.3 . Производство двигателей
7. 3.3.1 . Производство сердечника
7. 3.3.2 . Обмотка статора
7. 3.3.3 . Отливка короткозамкнутой обмотки
ротора
7. 3.3.4 . Геометрические допуски
Список литературы
ГЛава 8. ОСВЕЩЕНИЕ
Мирцея Чиндрис и Антони Судриа-Андреу
8.1 . Энергия и системы освещения
8.1.1 . Потребление энергии в осветительных
системах
8.1.2 . Энергетическая эффективность систем
освещения
8.2 . Нормирование
8.3 . Технологические преимущества в
области систем освещения
8.3.1 . Эффективные источники освещения
8.3.2 . Энергосберегающая
пускорегулирующая аппаратура
8.3.3 . Энергосберегающие светильники
8.4 . Энергосбережение в системах
внутреннего освещения
8.4.1 . Политические усилия, направленные на
поддержку
повышения энергоэффективности
8.4.2 . Модернизация или переоборудование?
8.4.2.1 . Переоборудование
8.4.2.2 . Модернизация
8.4.3 . Управление освещением
8.4.3.1 . Ручное управление
8.4.3.2 . Автоматическое управление
8.4.4 . Естественное освещение
8.5 . Энергосбережение в системах наружного
освещения
8.5.1 . Энергосберегающие лампы и
светильники
8.5.2 . Управление наружным освещением
8.5.2.1 . Регулирование яркости газоразрядных
ламп
высокой интенсивности
8.5.2.2 . Регулирование яркости светодиодов
8.5.2.3 . Цифровые системы управления
освещением
8.6 . Обслуживание систем освещения
Список литературы
Дополнительные материалы
ГЛава 9. ЭЛЕКТРОПРИВОДЫ И СИЛОВАЯ
ЭЛЕКТРОНИКА Даниэль Монтезинос-Миракл, Джоан
Бергас-Жанье
и Эдрис Пурезмаэль
9.1 . Методы управления асинхронными
электродвигателями
и двигателями с постоянными магнитами
9.1.1 . Управление напряжением/частотой (V/f)
9.1.1.1 . Насосы, вентиляторы и системы
отопления,
вентиляции и кондиционирования воздуха
9.1.2 . Векторное управление
9.1.3 . Прямое регулирование крутящего
момента (DTC)
9.2 . Методы управления с энергетической
оптимизацией
9.2.1 . Потери в преобразователе
9.2.2 . Потери в двигателе
9.2.3 . Стратегии управления с энергетической
оптимизацией
9.3 . Топология частотно-регулируемого
привода
9.3.1 . Входной каскад
9.3.2 . Шина постоянного тока
9.3.3 . Инвертор
9.4 . Новые тенденции в силовых
полупроводниковых устройствах
9.4.1 . Методы модуляции
9.4.2 . Обзор различных методов модуляции
9.4.2.1 . Прямоугольная модуляция
9.4.2.2 . Синусоидальная ШИМ
9.4.2.3 . ШИМ с введением третьей гармоники
9.4.2.4 . Пространственно-векторная ШИМ
9.4.2.5 . Топологии многоуровневых инверторов
Список литературы
Дополнительные материалы
ГЛава 10. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ
ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО НАГРЕВА
Мирцея Чиндрис и Андреас Сампер
10.1 . Общие аспекты электронагрева в
промышленности
10.2 . Основные технологии электронагрева
10.2.1 . Резистивный нагрев
10.2.1.1 . Косвенный резистивный нагрев
10.2.1.2 . Непосредственный резистивный нагрев
10.2.2 . Инфракрасный нагрев
10.2.2.1 . Принцип
10.2.2.2 . Типы систем и области применения
10 2 2 3 Преимущества и ограничения
10.2.2.4 . Стандартные показатели
эффективности
10.2.2.5 . Рекомендации по применению
10.2.3 . Индукционный нагрев
10.2.4 . Диэлектрический нагрев
10.2.4.1 . Радиочастотный нагрев
10.2.4.2 . Микроволновый нагрев
10.2.4.3 . Сравнение радиочастотного
и микроволнового нагревов
10.2.5 . Дуговые печи
10.3 . Особенности повышения
энергоэффективности
в промышленных процессах термической обработки
10.3.1 . Замена традиционных технологий
нагрева
10.3.1.1 . Резистивный и инфракрасный нагрев
10.3.1.2 . Диэлектрический нагрев
10 3 2 Выбор наиболее подходящей
электротехнологии
10 3 3 Повышение эффективности существующего
электронагревательного оборудования
10.3.3.1 . Резистивный нагрев
10.3.3.2 . Инфракрасный нагрев
10.3.3.3 . Индукционный нагрев
10.3.3.4 . Диэлектрический нагрев
10.3.3.5 . Дуговые печи
Список литературы
Дополнительные материалы
Глава 11. СИСТЕМЫ ОТОПЛЕНИЯ, ВЕНТИЛЯЦИИ
И КОНДИЦИОНИРОВАНИЯ ВОЗДУХА (ОВК)
Роберто Виллафафила-Роблес и Жауме Салом
11.1 . Основные понятия
11.2 . Тепловой комфорт среды
11.3 . Системы ОВК
11.3.1 . Преобразование энергии
11.3.2 . Энергетический баланс
11.3.3 . Энергетическая эффективность
11.4 . Мероприятия по повышению
энергоэффективности систем ОВК ....
11.4.1 . Конечное потребление
11.4.2 . Пассивные методы
11.4.2.1 . Локальные климатические условия
11.4.2.2 . Планирование местоположения
11.4.2.3 . Ориентация
11.4.2.4 . План здания
11.4.2.5 . Наружная оболочка
11.4.2.6 . Защита от солнца
11.4.2.7. Естественная вентиляция
11.4.3 . Устройство преобразования
11.4.4 . Источники энергии
Список литературы
Дополнительные материалы
Глава 12. ЦЕНТРЫ ОБРАБОТКИ ДАННЫХ
Анджело Баггини и Франко Буа
12.1 . Стандарты
12.2 . Динамика потребления
12.2.1 . Индекс энергетической эффективности
12.3 . IT-инфраструктура и оборудование
12.3.1 . Блейд-сервер
12.3.2 . Накопители (хранилища) данных
12.3.3 . Сетевое оборудование
12.3.4 . Консолидация
12.3.5 . Виртуализация
12.3.6 . Программное обеспечение
12.4 . Инфраструктура объекта
12.4.1 . Электрическая инфраструктура
12.4.1.1 . ИБП (источник бесперебойного питания)
12.4.1.2 . Распределительный щит питания
12.4.1.3 . БП (блок питания)
12.4.1.4 . Освещение
12.4.2 . Инфраструктура системы вентиляции
и кондиционирования
12.4.2.1 . Методические рекомендации по
организации
охлаждения
12.5 . Источники распределенной генерации и
комбинированной
выработки для центров обработки данных
12.6 . Организация обеспечения
энергоэффективности
Дополнительные материалы
ГЛава 13. КОМПЕНСАЦИЯ РЕАКТИВНОЙ МОЩНОСТИ
Збигнев Ханзелка, Вальдемар Шпира, Андрей
Цикер
и Кшиштоф Пьятек
13.1 . Компенсация реактивной мощности в
электрической сети
13.1.1 . Экономическая эффективность
компенсации
реактивной мощности
13.2 . Компенсация реактивной мощности в
промышленной
электрической сети
13.2.1 . Линейные нагрузки
13.2.1.1 . Пример 1 . Централизованная
компенсация
13.2.2 . Групповая компенсация
13.2.2.1 . Пример 2 . Групповая компенсация
13.2.3 . Нелинейные нагрузки
13 2 3 1 Пример 3 Компенсация реактивной
мощности
при наличии нелинейных нагрузок
13.3 . Компенсация реактивной мощности
13.3.1 . Синхронный компенсатор
13.3.2 . Батареи конденсаторов
13.3.3 . Силовые электронные компенсаторы/
стабилизаторы
13 3 3 1 Конденсаторы с тиристорным управлением
(TSC)
13 3 3 2 Реакторы с нерегулируемыми
конденсаторами
с тиристорным управлением (FC/TCR)
13.3.3.3 . Статические компенсаторы (STATCOM)
Список литературы
Дополнительные материалы
Алфавитный указатель