电气自动化工程中的节能设计技术

引言

电气自动化工程广泛应用于工业制造、建筑楼宇、市政设施等领域，通过自动化控制实现设备高效运行与生产流程优化。随着能源短缺与环境问题日益突出，降低电气自动化系统能耗成为行业发展的重要方向。传统电气自动化工程设计多侧重功能实现，对能耗管控重视不足，导致系统运行中存在无功损耗大、设备低效运行、能源利用不充分等问题，不仅增加运行成本，还制约绿色发展进程。

一、电气自动化工程中的关键节能设计技术要点

1.1 供配电系统的节能设计

合理规划电压等级，根据工程规模与设备需求选择适配的电压等级，减少因电压转换频繁导致的能耗损失；优化配电网络布局，缩短供电半径，避免线路过长造成的电阻损耗，同时采用低电阻材质的电缆与母线，进一步降低传输损耗。无功补偿技术应用，通过配置无功补偿装置，改善功率因数，减少无功功率在供配电系统中的传输损耗，确保系统功率因数维持在合理范围，提升能源利用效率。谐波治理技术，电气自动化系统中的变频设备、整流设备易产生谐波，保障供配电系统稳定高效运行，降低额外能耗。

1.2 电气设备的节能选型与优化配置

电机节能选型，优先选用高效节能电机，替代传统低效电机，根据负载特性选择适配功率的电机，避免大马拉小车导致的能耗浪费；对长期处于变负载运行状态的电机，配套变频调速装置，实现电机转速随负载变化动态调整，降低运行能耗。变压器节能设计，选择低损耗节能变压器，减少铁芯损耗与绕组损耗；根据负荷变化规律优化变压器容量与台数配置，避免变压器长期处于轻载或过载状态，提升运行效率。照明与辅助设备节能，在电气自动化工程的控制室、车间等区域，选用 LED 等高效节能照明设备，配套智能照明控制系统，根据环境光照与人员活动情况自动调节照明亮度与开关状态。

1.3 智能控制技术的节能应用

变频调速控制技术，在风机、水泵、压缩机等设备中应用变频调速技术，根据系统实际需求动态调整设备运行转速，替代传统的阀门节流调节方式，避免节流损耗，显著降低设备运行能耗；在工业生产流水线中，通过变频控制实现各工序设备的同步调速，减少设备空转能耗。PLC 与 DCS 系统的节能逻辑设计，在可编程逻辑控制器与集散控制系统中嵌入节能控制程序，实现设备运行状态的智能监测与自动调控，例如在设备无负载时自动切换至待机模式，在系统负荷低谷期调整设备运行参数以降低能耗；通过系统联动控制，实现各设备之间的协同运行，避免重复耗能或冗余运行。

1.4 新能源与再生能源的整合设计

太阳能与风能的整合应用，在电气自动化工程的厂区、建筑屋顶等区域安装太阳能光伏组件，在空旷场地部署小型风力发电设备，将太阳能与风能转化为电能，为电气自动化系统的辅助设备或部分生产设备供电，降低电网供电需求；通过储能设备与智能充放电控制，实现新能源发电的稳定输出与高效利用。余热与余压回收利用，在工业类电气自动化工程中，针对生产过程中产生的余热、余压，配置相应的回收装置，将其转化为电能或热能，用于补充系统能源需求，如利用余热发电为电气设备供电，利用余压驱动风机运行，减少额外能源消耗。

二、电气自动化工程节能设计现存问

2.1 设计理念与实际需求脱节

部分节能设计方案过度侧重理论节能效果，未充分结合电气自动化工程的实际运行场景与负载特性，导致设计方案与实际需求不符。如在负载波动频繁的系统中，采用固定的节能控制策略，无法适应负载变化，节能效果不佳；或在设备选型时仅关注节能指标，忽视设备与系统的兼容性，导致设备运行不稳定，反而增加能耗。

2.2 技术集成度不足

节能设计技术之间缺乏有效协同，各环节节能措施独立实施，未形成整体节能体系。如供配电系统的无功补偿技术与电机的变频控制技术未联动设计，无法实现系统层面的能耗优化；新能源整合与传统供配电系统衔接不畅，新能源发电无法高效融入系统，导致能源浪费。

2.3 运行维护与节能设计脱节

节能设计方案落地后，缺乏配套的运行维护机制，导致节能效果随运行时间推移逐渐下降。如节能设备长期运行后未及时检修维护，性能衰减，能耗增加；智能控制系统的节能逻辑未根据系统运行状态变化及时更新，无法持续适应实际需求，节能效益降低。

2.4 人员专业能力不足

设计与运维人员对节能设计技术的掌握不够全面，缺乏跨领域的技术整合能力。部分设计人员对新型节能设备的特性与应用场景了解不足，无法精准选型；运维人员对智能节能控制系统的操作与调试能力欠缺，难以保障节能技术持续有效运行，影响节能设计效果的充分发挥。

三、电气自动化工程节能设计的优化策略

3.1 强化设计与实际需求的适配性

以工程实际运行场景为核心，开展节能设计方案的前期调研与论证：深入分析电气自动化系统的负载特性、运行规律及能源需求，根据不同工况制定动态节能策略；在设备选型时，综合考虑节能指标、系统兼容性与运行稳定性，通过模拟测试验证设备与系统的适配性，确保设计方案既满足节能需求，又符合实际运行要求。

3.2 提升节能技术的集成协同水平

构建全系统协同的节能设计体系，推动各环节节能技术的深度融合，在供配电系统设计中，将无功补偿、谐波治理与新能源接入统筹规划，实现能源传输与分配的整体优化；在智能控制层面，整合变频调速、PLC 控制与能耗监测系统，建立联动控制逻辑，根据能耗数据动态调整设备运行参数，实现系统层面的能耗最优。

3.3 完善运行维护与动态优化机制

建立节能设计方案的全生命周期运行维护体系：制定节能设备与系统的定期检修计划，及时排查设备性能衰减、控制逻辑偏差等问题，保障节能技术持续有效运行；构建能耗动态监测与分析平台，实时跟踪系统能耗变化，结合运行数据优化节能控制策略，确保节能效果长期稳定。

3.4 加强人员专业能力培养

构建分层分类的人员培训体系，针对设计人员，开展新型节能技术、设备特性及系统集成设计培训，提升其方案设计与设备选型能力；针对运维人员，组织智能节能控制系统操作、设备检修维护等实操培训，确保其能熟练掌握节能设备的运行管理技能；定期开展行业交流与技术研讨，为节能设计方案的落地与优化提供人才支撑。

结论

电气自动化工程中的节能设计技术通过供配电系统优化、设备节能选型、智能控制应用及新能源整合，在保障系统功能的前提下显著降低能耗，是推动行业绿色发展的关键路径。当前节能设计仍面临理念脱节、技术集成不足、运维滞后及人员能力欠缺等问题，需通过强化设计适配性、提升技术协同水平、完善运维机制与加强人员培训等策略持续优化。

参考文献

[1]张涛.电气自动化工程中的节能设计技术[J].建材发展导向,2025,23(13):19-21.DOI:10.16673/j.cnki.jcfzdx.2025.0583.

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