水利水電工程中節能降耗分析與評價

□宋 升（新疆奎屯農七師勘測設計研究院）

□郭元元（四川省岷源水利水電工程設計有限公司）

隨著我國經濟飛速發展，能源的供需矛盾日益突出，可持續發展和綠色經濟概念將成為我國經濟發展的主導方向。作為現代能源的主導，水利水電行業也需要及時轉變觀念，在節能降耗上加大投入，合理有效的利用能源。文章結合新疆某河梯級水電站工程特點，從工程的設計、施工、運行等每一個環節進行節能設計，挖掘節能的潛力，取得了良好的節能效益。

1.概述

1.1 項目概況

××河四級水電站位于新疆奎屯市境內，為××河水能規劃七級開發方案中的第四級水電站，系引水式開發,任務為發電。電站總裝機容量2.0萬kW，多年平均發電量0.78億kW·h，向新疆兵團農七師電網供電。

1.2 工程施工特性

水電站地處新疆××河新渠首下游約9.5km、烏伊公路以南11km處，東距奎屯市80km，緊鄰烏伊公路，交通便利，能滿足本工程施工和運行要求。

根據實地勘察，料場就近選在該河河床內，骨料豐富，可滿足工程需求。

水電站工程為引水式電站，工程施工占線長。水電站主要建筑物有：引水渠、前池、壓力管道、廠房、尾水渠、退水渠、升壓站。工程各施工區分布范圍廣，相互間施工干擾小。

施工控制性進度：工程準備期安排在第一年3-4月初進行，重點進行混凝土拌和系統和砂石料場的修建；主體工程施工期為12個月，時間為第一年4月1日至第二年3月30日。

2.能耗分析與計算

該水電站工程在建設期間主要消耗的能源為柴油、汽油和電力等；在運行期間主要消耗電力等。根據工程設計方案及施工組織設計，對工程施工期和運行期的用能品種、數量進行計算。在此基礎上，將各個用能品種的用量換算為標準煤數量，以此可以分別計算出工程施工期和運行期折合為標準煤的用能總量。

2.1 施工期能耗分析與計算

該水電站施工過程能源消耗包括施工設備耗能和施工工廠設施耗能，本工程施工期能耗總量為：油1680t，其中施工設備用油1167.1t，工廠設施用油212.9t；電395.6萬kW·h。其中施工設備耗電240.6萬kW·h，機械修配及綜合加工系統耗電17萬kW·h，供風系統耗電 25萬kW·h，供水系統 14萬 kW·h，生產性建筑物耗電75萬kW·h，生活福利設施耗電60萬kW·h。

2.2 運行期能耗分析與計算

水電站運行期主要耗電設備有電站油、氣、水系統電動機，給排水系統電動機，電站照明系統，通風空調設備等。電站油、氣、水系統的年用電量為5.68萬kW·h；給排水系統年用電量為0.4萬kW·h；電站照明系統年用電量為30.71萬kW·h；通風空調系統年用電總量為28.52萬kW·h；電站金屬結構設備、二次設備、通信設備及其它零星用電設備年用電量都很小。本電站運行期全年生產用電量為65.31萬kW·h。

水電站平均年發電量為0.78億kW·h，運行期廠用電年總能耗為平均年發電量的0.84%。

以上測算與已建類似小型水電站工程相比，廠用電年總能耗仍有降低的潛力。

3.主要節能降耗措施

水利水電工程節能降耗分析包括了工程從設計、施工到運行的每個環節，因此，相應采取的節能降耗措施主要從工程的設計節能、施工期節能、運行期節能三個環節分別考慮。

3.1 工程設計中節能措施

結合水電站工程地形、工程地質、水文地質以及氣象水文資料，在工程總體布置和主要建筑物設計中，充分體現了節能理念。在土石方開挖與回填、混凝土澆筑、機組選型等過程中，結合本工程特點，應做好以下幾點：

3.1.1 做好工程的優化設計，選擇合理、經濟的設計方案，在確保系統安全穩定運行前提下，防止設備選型富裕度過大；

3.1.2 針對本工程土石方開挖回填量較大，應優先做好土石方平衡計算與分析，盡量利用引水渠及廠區開挖料填筑碾壓，盡量減少運輸距離，以減少施工期間能耗；

3.1.3 選用低能耗的挖掘設備，減少能源消耗；

3.1.4 在滿足設計要求的前提下，優化混凝土配比，提高工作效率；

3.1.5 選用高效率機組、暖通空調及照明系統等設備，減少運行期間的能源消耗；

3.1.6 施工組織設計中合理調度、合理安排施工次序，減少不必要的燃油消耗。

3.2 施工期中節能措施

根據本工程的施工特點，在工程施工期，建議業主、監理等單位采取如下節能措施：

3.2.1 在業主領導下，成立“節能降耗領導小組”，根據不同施工階段特點，明確節能降耗工作重點，制定節能降耗指標，分解落實，監督、檢查參建單位的節能降耗措施及其執行情況，并加強參建單位的現場施工、管理及服務人員的節能降耗教育；

3.2.2 施工單位應優選施工設備及其配套設施，防止設備富裕度過大，造成能源浪費；

3.2.3 施工單位應選擇合理的施工技術和施工工藝，合理安排施工進度；

3.2.4 施工單位定期對施工機械設備進行維修、保養，減少設備故障率，保證設備安全連續運行；

3.2.5 生產、生活建筑物的設計盡可能采用自然照明，提高生活區使用太陽能（熱能）的比例，減少電熱用電；

3.2.6 場內交通加強組織管理及道路維護，確保道路暢通，使車輛能按設計時速行駛，減少堵車、停車、剎車，從而節約燃油；

3.2.7 監理單位應認真履行職責，對施工整個過程嚴格要求，發現施工過程中資源、能源浪費問題及時糾正。

3.3 運行期節能措施

在水電站投運后，應加強設備的維護，同時還可注意以下問題：

3.3.1 制定節能管理制度，確定能耗指標；

3.3.2 對主要電氣設備運行，定期進行巡視觀察，將問題處理在事故發生前，發現問題及時處理，保證設備長期安全穩定運行；

3.3.3 供水泵盡量采用變頻電機，實現供水泵流量揚程的最佳匹配，節能運行；

3.3.4 廠用電負荷運行盡量分配均勻，盡量避免變壓器空載或帶小負荷運行，降低空載損耗。主要照明場所應做到燈具分組控制，根據不同工作環境的照明需要調整照度，不需要照明的時候應隨時關掉電源，以達到全廠節能運行；

3.3.5 暖通空調系統運行節能是依靠暖通空調自控系統來保證的，加強暖通空調自控系統的維護運行管理。當暖通空調自控系統故障時，應采取手動調節控制的措施，以滿足節能需求。

4.節能降耗效益分析

4.1 替代火電的節煤效益

水電站建成后將電送往農七師電網，考慮電力系統負荷特性、電源組成及電站調節性能等因素，經綜合分析計算，本電站投入運行后，可替代火電裝機容量2.0萬kW，正常運行期替代火電電量為0.78億kW·h。按電網火電標準煤耗采用404g/(kW·h)計算，每年可節約標煤1.94萬t。

4.2 減排溫室氣體和其它污染物效益

水電站為引水式電站，電站運行期溫室氣體CO2排放量近乎為零，SO2排放量為零。其每年替代火電節約標煤可減少CO2排放量 5.08萬 t，減少 SO2排放量165t，煙塵124t。

5.結論與建議

5.1 結論

5.1.1 水電站裝機容量20MW，多年平均年發電量0.78億kW·h，正常運行期替代火電電量為0.78億kW·h，每年可節約標煤1.94萬t，可減少CO2排放量5.08萬t。

5.1.2 水電站施工建設過程主要耗能項目集中在工程量較大的引水渠土石方開挖工程、前池、廠房填筑工程和施工輔助工廠，主要耗能設備主要為運輸設備、挖裝設備、通風設備及施工工廠的機械設備，而生產性房屋、倉庫及生活設施的能耗相對較少。主要消耗的能源有電能和柴油等，施工期節能設計的重點就在于選擇經濟高效的施工技術方案，將節能降耗落實到施工材料、設備、工藝等技術措施上。在采取了節能降耗措施后，預測水電站施工期的能耗總量為：油1680t，電395.6萬kW·h。

5.1.3 水電站運行期主要耗能設備有電站油、氣、水系統電動機，給排水系統電動機，電站照明系統，通風空調設備等，其主要消耗的能源為電能。節能設計的重點在于合理樞紐布置及建筑物優化設計，合理機電設備選型及輔助系統設計，因地制宜選擇電站暖通空調、照明系統和給排水系統。經分析預測，電站運行期年總能耗為65.31萬kW·h，為年發電量的1.36%。其與已建類似小型水電站工程相比，廠用電年總能耗仍有降低的潛力。

5.2 建議

為貫徹科學發展觀，保證水能資源的合理利用，充分發揮水電站的節能降耗作用，在工程建設期需要加強建設管理，在運行中需要加強設備維護，切實保障各項節能措施到位。

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