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优化线缆尺寸以降低损耗和二氧化碳排放1

 吴工图书馆 2016-03-28

  原田新胜:非常感谢你,主席先生,感谢你热情的介绍。而且,我也要非常感谢主办方给我发言的机会。我想给大家谈一下,我们JCMA(日本电线工业协会)的一项活动,就是对导体的尺寸进行优化,这样可以帮助我们提高环境能源效率。这里是我发言的一个纲要,包括一个简介,然后会介绍一下导体尺寸优化和环境能源效率的问题,我们简称“ECSO”。接下来,我会介绍一下导体尺寸优化在日本的一些情况,最后会做一个总结。
  
  首先,我们来看一下,什么叫做电缆系统的能源效率。其实,IEC(国际电工委员会)、AIEC(亚洲电工委员会)它有一个相关的标准,是关于能源效率的,主要是针对低压电线的安装。其中有专门的一个章节,叫做“能效”。这一点在IEC标准当中会有具体的规定,大家可以看到,也就是在6.7这个章节,它讲到了接线的损失,在6.7.1当中,讲到电压的损耗,就是说在接线当中,减少电压损耗是可以通过减少接线当中的电能损失来实现的。
  
  除此之外,在6.7.2节当中,还专门讲到了导体的横截面。如果增加导体横截面面积,可以减少电力损失。而且,该结论是通过在一定的时间之内进行评估之后才得出的结论。这是我们通过IEC所知道的一些基本的信息和知识。
  
  下面,我们继续往下看。在IEC当中也提到,我们一旦选定了一个尺寸的线缆,不仅要考虑整个产品的生产和使用,还要去计算这个电缆的初始成本和总体成本,从而能得到它在整个使用过程当中的能源损失。其实,我们可以参照IEC-60287-3-2具体的经济优化电缆、电力电缆的尺寸,从而能找到计算的方法。
  
  例如,我们通过焦耳定律当中I2RT的损失(Q=I2RT),可以计算得到电能在传输过程当中的损失。但是,这里还有一项备注,就是在一些实际应用当中,尤其是在一些工业应用当中,可能导体最佳的经济横截面面积,远远要比常规尺寸线缆的截面面积要大。刚才,给大家提到的就是在IEC当中,相关线缆的截面面积的一些规定和要求。
  
  下面,我们来看一下这张图。这张图主要是展示电能损耗与导体之间的关系。还有另外一张图,其实主要也是。大家可以看到,用电总成本的最小化。首先看第一张图,它告诉我们,如果我们导体的尺寸越小,它的电能损耗越大。电缆的使用时间达到一定的期限,比如说20年左右,如果再来看一下较大尺寸的导体,电能的损耗更大。但是,我们知道,导体尺寸的增长有一定的局限,不可能把导体做的无限大。
  
  在这里我们可以看到,如果导体的尺寸越大,它的初始成本越高。但是,我们再来考虑一下运营成本。如果导体的尺寸越大,其运营成本越低,也就是成反比。初始成本和运营成本加起来构成了总成本。当然,我们在计算这个总成本的时候,是假定这一条电缆的使用寿命为10年到20年左右。这是对总成本进行最小化、进行优化的时候的一张图。
  
  刚才已经提到了,初始成本和运营成本相加等于总成本。我们希望总成本最小,必须让初始成本和运营成本都能够达到最小化。举例来说,我们可以通过把导体的尺寸从38平方毫米上升到100平方毫米左右,从而来减少总成本。我们讲到了环保和节能导体尺寸优化,因为这可以帮助我们减少对环境的影响。传输电力的时候,如果可以减少用电量和电能损耗,其实可以减少二氧化碳的排放,这反过来又可以帮助我们来减少总成本。所以,我们把节能导体尺寸优化,也称作“环保导体尺寸优化”。
  
  刚才我们已经提到了,总成本是初始成本加上运营成本。在这个方程式当中,我们也要考虑到,在两者当中也要包括到二氧化碳排放的交易的成本。在这里,我们根据不同型号的导体的尺寸做了一个统计。我们看一下,随着初始成本的增加、导线尺寸的增加,初始成本不断的增加。但是我们再看一下运营成本,其实运营成本和初始成本相比,比例已更大了。
  
  当然,如果导体的尺寸不断增加,其运营成本是不断减少的。为了让总成本减少,那么我们黄色的部分显示出来的,就是一个最低的总成本。在这里,初始成本会稍微高一些,运营成本会相对来说较低。
  
  我们在这里主要计算了60平方毫米导体的情况,它的最低总成本是900万日元左右。随着运营成本的减少,我们的总成本也可以不断的减少。线路在20年运行当中,我们总体成本其实是节约了200万日元左右,也就是说,如果我们把导体的尺寸增加到最低成本的水平,那么这可以帮助我们减少总成本。

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