Исследование экономии электроэнергии в осветительных установках Ирана и разработка предложений по применению компактных люминесцентных ламп в жилых зданиях

В связи с непрерывным ростом производства и потребления электроэнергии, повышением ее стоимости и недостатком топлива, а также в связи с проявлением в мире энергетического кризиса, вызванного ростом дефицита органического топлива, и в связи с отрицательным влиянием на окружающую среду продуктов сгорания в тепловых станциях, стимулируется интерес к экономии электроэнергии. В последние годы в Иране экономии топлива и электроэнергии придается все большее значение. Несколько лет назад начаты работы по государственной программе всемерного повышения эффективности использования топливно — энергетических ресурсов тепла и электроэнергии. Одним из значительных резервов экономии энергетических ресурсов является рационализация энергопотребления в осветительных установках так как к концу 1995 года на освещение расходовалось более 20% от электроэнергии, вырабатываемой всеми электростанциями страны. Опыт, накопленный некоторыми странами мира, такими, как США, Германия, Великобритания, и другими странами, показывает, что экономия электроэнергии в осветительных установках с целью снижения капитальных затрат на каждый киловатт установленной мощности на ОУ и сокращение пиковой мощности из графика средней суточной нагрузки с экономической точки зрения вполне оправданы и успешны.

В настоящее время в Иране задача рационального использования электроэнергии и снижения затрат на искусственное освещение относилась к важнейшим проблемам. В связи с этим целью диссертационной работы является экономия электроэнергии восветительных установках таким образом, чтобы при минимальных затратах, получилась максимальная экономия электроэнергии, идущей на внутреннее освещение.

Научная новизна диссертации заключается в следующем:• на основе анализа графиков нагрузки электроэнергии, особенно за последние 10 лет, определено современное состояние энергосистемы Ирана, характеризующееся наличием значительного дефицита мощности.• произведена классификация нагрузок, предназначенных для экономии электроэнергии и для сокращения мощности из пиковой нагрузки, с помощью рационального использования электроэнергии для внутреннего освещения.• на основе определения влияния факторов в техникоэкономических расчетных формулах получено, что стоимость электроэнергии является одним из наиболее важных факторов, а изыскание вариантов с минимальным расходом электроэнергии является одним из наиболее перспективных путей повышения экономичности освещения в Иране.• разработана математическая модель для определения цены наиболее экономичного ИС динамическим методом.• получены конкретные результаты, характеризующие эффективность применения КЛЛ для внутреннего освещения, где используются ЛН, особенно в жилых зданиях.• предложен критерий технико-экономической и энергетической эффективности современного ИС (КЛЛ с ЭПРА), учитывающий приведенные полные затраты на капитальные вложения в него и на эксплуатацию, а также предложена методика понижения стоимости одного ИС для широкого внедрения в быту.• сделана оценка влияния экономии электроэнергии, расходуемой на внутреннее освещение, на графики средней суточной нагрузки и на годовой расход электроэнергии в стране. Практическая значимость работы определяется доведением результатов теоретических исследований и разработок до уровня, позволяющего эффективно использовать их для обеспечения внутреннего освещения. Результаты выполненного исследования предназначены для использования в условиях Ирана.

Список общих сокращенийисИсточник светакссКривая силы светалл — Люминесцентная лампалнЛампа накаливанияПРА — Пускорегулирующий аппаратРЛРазрядная лампаОУОсветительная установкаЭПРАЭлектронный пускорегулирующий аппаратЭЭЭлектроэнергияэсЭлектростанцияклл — Компактная люминесцентная лампасклл — Спиральная компактная люминесцентная лампаГЭС — Гидроэлектростанциитэс — Теплоэлектростанции.

4.5.ВЫВОДЫ ПО ГЛАВЕ 4.

4.5.1.В результате исследования проблемы применения КЛЛ в жилых зданиях мы пришли к выводу, что для широкого применения КЛЛ существуют три следующих основных пути — а) Снижение цены на КЛЛ за счет субсидирования государством продажи самой лампы или финансирования промышленных предприятий, выпускающих КЛЛ с ЭПРА. б) Увеличение числа новых промышленных предприятий для повышения объема производства современных ИС (КЛЛ с ЭПРА) — в) Повышение цены на 1 кВтч электроэнергии и введение двух разных цен на 1 кВтч электроэнергии (днем и вечером) для всех областей потребления электроэнергии ;

Замечание — - средства для реализации пунктов 1 и 2 получаются за счет экономии электроэнергии в ОУ жилых зданий.

4.5.2.При замене ЛН на КЛЛ только в объеме 3% от общего числа ИС в жилых зданиях каждый год можно съэкономить 598 МкВтч электроэнергии и сократить 240 МВт мощности из графика нагрузки.

4.5.3.В результате технико-экономических расчетов применения КЛЛ с ЭПРА в объеме только 3% от общего числа ИС в жилых зданиях получено, что каждый год можно съэкономить 300 млн. долларов США из полных затрат на ОУ. В этом случае сокращение мощности из графика нагрузок составляет 3% и экономия электроэнергии составляет 4%. Если рассмотреть влияние этих изменений на единую энергетическую систему страны, то эти цифры достигают 1,5% от расхода электроэнергии в стране и для графика средней суточной мощности достигает 1% от общего объема электроэнергии, вырабатываемой всеми электростанциями Ирана.

Заключение

.

В связи с ростом потребления электроэнергии, повышением ее стоимости и дефицитом органического топлива в последние годы в Иране значительно возрос интерес к экономии электроэнергии.

В процессе проведения исследований в области экономии электроэнергии и сокращения затрат, которые могут быть получены в соответствии с предложенными рекомендациями, базирующимися на существующих способах использования наиболее эффективных ИС для внутреннего освещения (для жилых зданий) применительно к условиям И. Р. Ирана были получены следующие результаты;

1. На основе анализа графиков потребления электроэнергии за последние 10 лет показано, что рост потребления электроэнергии каждый год составляет 10% от общего расхода электроэнергии. Также тяжелое состояние, в котором находится энергосистема страны, делают весьма актуальным решение проблемы экономии электроэнергии в единой электрической системе Ирана.

2. На основе анализа характера потребления электроэнергии в условиях Ирана выделены пять областей потребления электроэнергии, среди которых потребление электроэнергии в жилых зданиях находится на первом месте (в конце 1996 года доля расхода в этой области достигла 35,32% от общего объема вырабатываемой электроэнергии в стране).

3. При анализе графика средней суточной нагрузки показано, что 20% потребляемой в стране электроэнергии расходуется в осветительных установках. При этом на осветительные установки приходится 75% пиковой нагрузки. Поэтому уменьшение потребления электроэнергии в ОУ позволяет существенно экономить электроэнергию в единой системе Ирана, а также сократить пиковую мощность. Заметим, что доля электроэнергии, идущей на освещение в жилых зданиях, составляет 12% от полного потребления электроэнергии в стране или 63% от расхода электроэнергии в ОУ. Поэтому экономия электроэнергии, идущей на освещение жилых зданий, является весьма важной задачей.

4. В связи с определением возможности экономии электроэнергии в ОУ, и объемом применения различных типов ИС, показано, что 85% источников света, используемых в ОУ страны, составляют ЛН, около 10% ЛЛ и 5% другие виды ИС. По поводу экономии электроэнергии в ОУ можно сказать, что значительные возможности экономии электроэнергии заложены в жилых зданиях, так как потребление электроэнергии на их освещение достигает более 10 млрд. кВтч в год около 63% от общего расхода электроэнергии на ОУ страны), а 95% ИС, применяемых в этой области, составляют ЛН ;

5. Анализ социально-бытовых условий жизни населения Ирана, состава и характеристик потребления электроэнергии на ОУ позволил определить три базовых уровня (типа)объектов энергопотребления с максимальными значениями расчетной установленной мощности 640, 1100, 1420 Вт, и числом часов использования максимума осветительной нагрузки для каждого типа (базового уровня) 2336,2550,2555 часов в год, а также позволил выявить, как формируется годовое потребление электроэнергии, что способствует проведению дальнейших исследований;

6. Для экономии электроэнергии и одновременно для сокращения мощности пиковой нагрузки предлагается выбор вариантов применения наиболее эффективных ИС для жилых зданий, особенно в помещениях с максимальным числом часов горения ламп в сутки, в связи с этим получено максимальное время горения ИС около 7 часов в сутки;

7. На базе данных о характеристиках ИС, применяемых в жилых зданиях, об их энергетических и технико-экономических показателях, получено, что при замене ЛН на КЛЛ с ЭПРА в жилых помещениях мы не только экономим электроэнергию, но и сокращаем пиковую мощность из графика нагрузки, это особенно актуально для условий Ирана, так как уменьшаются стоимость 1 кВтч электроэнергии и установленная мощность на электростанциях;

8. Различные типы источников света были исследованы по качественным показателям освещения для конкретных помещений.

2 7 '> площадью Б = 12 м, 8 = 25 м, 8 = 45 м", при условии, что индекс помещения равен 1 =0,96- 1=1?=1,8 и что рп = 70%, рс = 50%, рр =30%. Получено, что при замене ЛН на КЛЛ коэффициент использования уменьшается на величину от 7% до 12%. Кроме того, выявлено, что при использовании в закрытом светильнике световой поток у КЛЛ снижается до 80% от максимального значения. Тем не менее, при использовании КЛЛ вместо ЛН за счет изменения КСС освещенность в горизонтальной плоскости становится более равномерной.

9. Исследования эффективности различных типов ИС, применяемых для внутреннего освещения, проведенные автором, показали, что по нормам освещенности, принятым в Иране и в некоторых западных странах, таких, как США, Великобритания, КЛЛ с ЭПРА являются наиболее экономичными ИС для жилых зданий. Однако по нормам, принятым в России, переход от ЛН к разрядным лампам по технико-экономическим затратам невыгоден, так как приходится увеличивать число светильников в 1.5−2 раза. При этом изменяется также и электрическая система освещения, особенно при замене ЛН мощностью 100 и более ватт на КЛЛ.

10. Исследования показали, что в настоящее время одной из первоочередных задач является осуществление мероприятий по широкому внедрению в быту высокоэкономичных источников света (КЛЛ с ЭПРА). Сейчас ведутся интересные разработки методики понижения цены на одну КЛЛ с ЭПРА. Для реализации этих разработок в Иране предложены следующие основные пути — а^{Субсидирование} государством продажи КЛЛ с ЭПРА и финансирование промышленных предприятий, выпускающих эти лампы, в результате чего цены на КЛЛ могут быть значительно снижены, что облегчит покупку этих ламп потребителям. Б)-Строительство новых промышленных предприятий для увеличения объема производства современных ИС (КЛЛ с ЭПРА). При этом средства для реализации пунктов 1 и 2 получаются за счет экономии электроэнергии в ОУ жилых зданий.

Кроме того, для уменьшения потребления электроэнергии предлагается повысить цену на 1 кВтч электроэнергии и ввести две разных цены на 1 кВтч электроэнергии (дневную и ночную) для всех областей потребления электроэнергии.

11. На основе разработанной математической модели показано, что для потребителей ИС в жилых зданиях необходимо определить цену наиболее экономичного ИС динамическим методом (а именно, для ИС, имеющего долговечный срок службы).

12. Разработана математическая модель определения цены наиболее экономичных ИС для потребителей, особенно в жилых зданиях. Получено, что КЛЛ с ЭПРА разных фирм (мощностью 20 и 23 Вт, характеристики которых указаны в главе 3(3.2)), для всех помещений в жилых зданиях, где число часов горения ламп более 1000 часов в год, выгодны по нормам большинства стран мира, за исключением России. До конца срока службы одной лампы мы съэкономим не только 464−660 кВтч электроэнергии, но и полные затраты на каждую из ламп по 25−40 долларов США .

13. Технико-экономические расчеты, проведенные автором, показали, что если применять КЛЛ с ЭПРА в объеме всего лишь 3% от общего числа ИС в жилых зданиях, то каждый год можно съэкономить 300 млн. долларов США из полных затрат на ОУ. При этом мощность из графика нагрузок сократится на 3% а экономия электроэнергии составит 4%. Также исследовано влияние этих изменений на единую энергетическую систему страны, и получено, что расход мощности в системе сокращается на 1% от средней суточной нагрузки, а потребление электроэнергии в стране уменьшится на 1.5% от общего объема электроэнергии, вырабатываемой всеми электростанциями Ирана.