我们有多少电可以浪费

smcc

来源： 作者：wuting　 发布时间：2007-07-03
$ W% k% r6 H/ {4 p8 r我们充分降低系统的功率就能节约更多的电吗？不一定，在我们的电网里，电源消耗是根据电网里面电流大小决定的。也就是说，即便是有一些能量没有得到充分利用，只要有相应的电流通过电表，都将把这些能量的消耗纪录在我们的账单上，然后就瞪着你给这些浪费的能源买单。
真是冤枉。究其原因，是因为我们的电网里面，电流都是交流电，而我们的大多数用电设备，又不完全是阻抗设备，那就说明在电源消耗的过程中，电流和电压的变动并不完全一致，这种变化的差异将使得电压和电流之间空隙能量被浪费。
, D6 k3 O& {% \4 M+ b: f两者的差异，可以通过电源和电压的差角确定，这就是功率因素的来源。只不过通常情况下，我们并不十分在意功率因素，大多数家庭的消耗功率也不太大，不过随着家庭电脑的数量增长、大耗电产品逐渐成为家庭常客，对功率因素需要重新定位。
( e" M% W, {0 _# F能源消耗在哪里？
! `) v( p6 U. {+ f& N3 b我们一般不把电脑当作大耗电产品，但是新的显卡和处理器的加入，大大改变了这种状态，尤其是大屏幕显示器和电视的加入，将改变电脑等电子产品在家庭中的耗电层级。比如一个30英寸左右的LCD电视，耗电达到150W左右，并且不会随着画面的亮暗变化有所改变。目前一个台式电脑主机的功率也普遍在220W左右，加上显示器50-80W左右，一个电脑系统的功率就在300W，已经不算小了。
把这些东西全部考虑进去，将近有500W的功率消耗在电脑方面。有人认为，我们都使用笔记本电脑，不是可以大大降低电能消耗？的确是这样的，以Pentium M 1.6GHz的笔记本电脑为例，办公使用功率为14W左右，峰值功耗50W左右，电池充电的时候整体功耗将上升到60-80W，这就是一般笔记本电脑电源适配器功率都在这个范围的原因。
+ L; n8 J/ `% q4 M4 I是不是有这些就万事大吉，而没有改进空间了呢？不是的，只要我们拿一个小小的测试电压和电流之间的交叉角的工具，就可以算出大概的功率因素。比如我们拿到的游海韵电子提供的PowerAngle就相当有意思，据厂家声称，因为意识到这个产品价值的人很少，这批也只不过是定制了40个，接口还不满足中国标准，足以看到我们对功率因素的理解和看法在消费端有偏差。
; n1 [8 }+ a- Z2 R! Y3 N7 C测试之后令人惊讶。由于笔记本电脑电源都是考虑电源体积，而没有充分考虑功率因素方面的矫正，所以功率因素都表现一般。没有经过功率因素矫正的电源一般都在0.5左右，那就是说即便我们的电脑功耗在15W，电表的视在功率为30W，我们也是根据这个进行付费的。
9 X2 ?5 p+ D# u# f对此，我们可以从生活经验得到一些印证。当我们把笔记本电脑电源接入电网的时候，一般都会听到火花爆出的声响，有大有小。主要是因为开关电源需要一个容量较大的电容放置在输入端，当这个电容是空的时候，接入电网的电流就会非常大。有功率因素矫正的产品，就考虑到这方面的因素，尤其是主动功率因素矫正，可以大大减小输入端的电容，从而降低对主电网的干扰。
功率因素矫正进行时
+ L$ T% G; N4 ?$ i. z6 C随着电源功率急剧增加，大功率的电源开始引入被动式功率因素矫正。就是通过引入一个一定容量的电感从而尽量让电压和电流的交叉角变小，从而提高功率因素。但是这种被动的方式有很大的局限，尤其是对大功率的型号，会随着功率的变化而有所变化，最大也不过0.8左右，也就是说我们还是会为此多付出25%的电费。
  X' X% _3 ?: J+ E5 ]* N5 n从一个公司的角度，诸如我们报社，几百台笔记本电脑，如果都经过功率因素矫正，我们在电脑方面的电能消耗将降低到原来的一半。现在能源如此紧张，如果在全国范围内都进行这样的改进，可以节省出一大笔电费，也可以让这些电能不至于成为热能而被白白浪费掉。
1 m9 D: l6 N$ ^/ |3 h+ N# K2 e! |% S主动的功率因素矫正可以通过芯片实现。一般是把电源分成两个部分，前级进行功率因素矫正，通过升压电路，把电压抬升到400V的直流电。因为是升压电路，可以使用更小的输入电容，一般在几微法，在变成直流电之后，进行高频转换的功率因素自然提高了。
但是目前市场上的电源支持主动功率因素的很少。而且，在输出功率真正达到500W以上的时候，需要特别的设计，需要在电路上保证有足够的余量推动如此大的电能传输。最重要的是，如果还要考虑电能的转化效率，其中的学问就更多了。现在，除了功率因素的问题，还有另外一个80PLUS的认证，也是检测一个电源是否在所有的功率环境下都能实现超过80%的能源转化效率，在电脑电源往1KW迈进的时候，是需要考虑这个问题的时候了。
节电设想
节电看似与IT无关，却正在成为一个新的关注点。试想，每年全球的新电脑销量达到2.5亿台左右，每台电脑的平均功率约合在150W左右，全部都开就要增加375亿瓦。
( h0 g$ b/ e, x# W* y/ K因为如此大的变化，英国人正在考虑针对大尺寸的LCD多征消费税。一台超过40英寸的LCD功率超过250W，100英寸的功率消耗达到1KW，也就是说我们在看电视的时候，连电费都需要仔细考虑考虑的时候了。
设想，如果这些设备没有经过功率因素矫正，是多么恐怖的事情。测试中我们也发现，显示器中的电源经过功率因素矫正的并不多，最多也是达到0.96，一些外置电源的产品，便不太可能使用功率因素矫正。
6 y; v* t2 t8 a1 Z, b! X需要注意的是，一般电器设备在待机状态下，功率因素可能降到0.2左右，所以即便是消耗功率5W以下，电表也会按照25W的消耗运转，节电的最好办法就是关掉它们。
" W; T' B$ \: v% [3 p一劳永逸的办法是在室内用电，使用直流传播，或者给移动的电源设别提供一个功率因素矫正的设备，但是这需要改进现在这些电源的设计，因为电压会提高到400V左右。
另外，针对功率因素不同的设备提供不同的电价，比如功率因素0.8以上，就打多少折扣，让更多的人使用带有功率因素矫正的产品。我们现在有很多节电的措施，不过，节电效果可能都不能与此相比，奈何不先从技术角度把这个推进到极限？