節能設計在農村水電站增效擴容改造中的應用

王海超

（新華水力發電有限公司，河南 洛寧 471700）

節能設計在農村水電站增效擴容改造中的應用

王海超

（新華水力發電有限公司，河南 洛寧 471700）

以河南省洛寧新華崛山水電站為實例，探討節能設計在農村水電站增效擴容改造中的應用，歸納和梳理節能設計的基本思路和步驟，以期為同類水電站的改造提供一定的借鑒和參考。

節能設計；農村水電站；增效擴容

面對日益突出的能源供需矛盾，發展綠色經濟，走可持續發展道路已成為必然選擇。水能資源是我國現代能源的重要組成部分，在大力倡導節能減排的今天，水利水電行業也需要不斷轉變發展觀念，尤其是要加大在節能降耗上的投入力度，不斷推進節能設計和節能優化，提高有限水能資源的利用效率［1］。分布在農村地區，單站裝機容量小于5MW及其配套電網，被稱為農村水電站［2］。目前，全國已建成小水電站4萬余座，總裝機容量在5.1億MW左右。對于部分建成年代較早的水電站，在其增效擴容改造設計中，應結合電站的能耗特點，重點對電站的施工、電氣設備和管理節能等方面進行設計，充分發揮水電站的節能降耗作用，進一步促進節能減排在農村水電中的實施。

1 工程概況

崛山水電站位于河南省洛寧縣黃河一級支流洛河干流上。電站于1993年建成投產，利用馬店太平莊渠首攔河壩引水及張村水電站尾水發電，為渠道引水式電站。電站樞紐由渠首壩、引水渠道、壓力前池、壓力管道、廠房、發電機組和輸變電線路等組成。目前電站總裝機3臺，容量為16 500kW（6 500kW+2×5 000kW）。

此次增效擴容改造工程主要是對電站現有3臺水輪發電機組、附屬設備及其電氣設備進行改造，同時升級改造微機監控與自動化系統，以及對電站引水系統和主副廠房進行整修改造。工程能耗特點主要涉及設備選型、施工機械、建筑材料和運行管理等領域，能源消耗發生在工程建設期和運行期，且主要為施工機械燃油消耗和電能消耗。

2 規范標準選擇

規范標準是約束市場經濟各客體發展的準則。結合節能發展的要求，農村水電站在改造過程中應嚴格遵守《工程設計節能技術暫行規定》（GBJ6-85）、《公共建筑節能設計標準》（GB50189-2005）、《中華人民共和國節約能源法》中華人民共和國主席第90號令、《中華人民共和國可再生能源法》中華人民共和國主席第33號令、《建設工程勘察設計管理條例》國務院第293號令和《電工行業節能設計技術規定》（JBJ15-88），以及其他相關規范、規定、標準及文件。

3 節能設計原則

節能是我國長期堅持的重要戰略方針，是實現可持續發展的重要手段。節能設計是在滿足國家有關法律法規的基礎上，根據國家和行業的各項技術規范和標準，對經濟發展各個客體進行節能約束，使其通過降低能耗、節約資源，從而不斷提高資源的利用效率，促進經濟社會和環境的可持續健康發展。在此次增效擴容改造中，重點是貫徹節能降耗設計思想，采取節能新技術和新工藝，對落后的耗能過高的用能產品、設備實行淘汰制度，確保電站各項指標滿足有關規范標準的節能要求。

4 工程節能設計

4.1 施工節能

施工期從機械設備使用和管理等方面應盡量采用新工藝、新技術、新材料和新產品［3］，并采取以下節能措施：①限制并淘汰落后的施工機械和設備；②施工期間夜間照明，采用節能型燈具和節能控制系統；③盡量采用生物柴油、乙醇類燃料汽車和機械；④開挖時采用高效節能風機、水泵和空壓機；⑤制定和落實施工設備檢查制度，優先推廣和選用新型節能設備和技術；⑥推廣節能駕駛操作培訓，提高駕駛員技術素質。

4.2 電氣設備節能

4.2.1 供配電系統。配電系統應力求操作簡便和安全可靠，因此需要結合電站設備的總負荷容量，以及各用電設備的實際特征，同時考慮各設備之間的距離和位置，對供配電系統進行全面優化和設計，提高供配電系統的整體協調性。

4.2.2 輸電線路。根據輸電線路的電阻特點，當輸電線路通過電流時線路會產生發熱等現象，這樣會造成一定功率的損耗；當通過電流不變時，線路長度越長則電阻值越大，造成的電能損耗就越大。因此，設計中應優先使用銅芯等電阻率低的材質做導線，同時優化輸電線路的布局和走向，盡量縮短線路的長度；對于輸電距離遠的線路，可以通過選用截面尺寸較大的導線來減少電阻值，雖然隨著導線截面尺寸的增大，輸電線路的費用有所提高，但是相對于節約的年運行費用而言是比較經濟和合理的。此外，變電站位置的選擇也很重要，為了盡量縮短變電站的供電半徑，應在距離用電負荷中心較近的位置安裝變電站。

4.2.3 照明設備。照明設備是電站的主要能耗設備之一。在滿足照明要求的前提下，應盡量選用高壓鈉燈、太能能等高效節能和新型照明設備；對于有條件的地方，應將人工照明設備與自然光照明進行結合，設置天窗、隔窗和光導照明，最大程度采用自然光進行照明；降低照明設備附屬元件的能耗特性，優化照明設備的控制方式等也是實現照明設備節能的重要措施，推薦電站優先選用節能型電感鎮流器和自感應開關設備等。

4.3 管理節能

農村水電站增效擴容改造中主要的能耗發生在施工期，因此在改造設計中已經對工程布置形式和施工方案選擇等進行了優化和節能設計，同時優先選用了新型高效的節能設施。由農村水電站的特點可知，農村水電站在改造過程及后期運營中，管理起著至關重要的作用。因此，管理節能也顯得尤為重要。

在改造過程中，應嚴格執行和落實各項能源管理的規章制度和措施，嚴格把控施工中的各項能源消耗，避免和杜絕不必要的能耗浪費；同時，加強對人員和物資的管理，在事前和事中對施工人員和管理人員進行全方位的教育培訓，切實提高大家的節約意識和覺悟，加強對物資設備的存儲管理和安全防護；此外，還應不斷優化改進施工方法和工藝，合理安排施工的順序，協調施工設備和人員的調度管理工作，實現施工過程中的全方位節能管理。

改造完成后，電站運行管理單位應積極制定和落實運營期間的各項能源管理制度和措施；及時開展電站各工作人員的節能教育培訓工作，重點提高電站實際操作人員和管理人員的節能意識和技術水平；同時，嚴格落實各項物資的使用指標，厲行節約，嚴格杜絕浪費現象發生；對于有條件的電站，還應結合電站的水力條件和設備特征等，進行廠內優化控制［2］，實現電站經濟運行，提高電站對有限水能資源的利用效率。

5 節能效果評價

在農村水電站增效擴容改造中，節能設計貫穿于工程優化布置、改造內容的選擇、新型節能設備的選用、施工組織設計和管理等各個方面，使得電站各項指標均滿足或優于國家和行業標準的要求，完全符合國家對農村水電站改造的節能設計要求，促進了節能減排在農村水電站增效擴容改造中的實施。建議同類水電站在改造過程中可以借鑒上文提出的設計思路和步驟，對水電站進行全面合理的節能設計。

［1］宋升，郭元元.水利水電工程中節能降耗分析與評價［J］.河南水利與南水北調，2012（4）：45-46.

［2］王朋.遞推列比法在農村水電廠內經濟運行的應用研究［J］.河南科技，2013（11）：208-213.

［3］金珍宏.白鶴灘水電站施工期涉及的節能技術及措施［J］.水電能源科學，2012（8）：204-207.

The Application of Energy Saving Design in the Renovation of the Efficiency and Capacity Expansion of the Rural Hydropower Station

Wang Haichao
（Xinhua Hydropower Co.Ltd.，Luoning Henan 471700）

Taking Henan province Luoning Xinhua Jueshan hydropower station as an example,this paper discussed the application of energy saving design in the renovation of the efficiency and capacity expansion of the rural hydro?power station,and summarized the basic ideas and steps of energy saving design,hoping to provide some reference for the transformation of similar hydropower station.

energy-saving design；rural hydropower station；efficiency and capacity expansion

TV737

A

1003-5168(2016)09-0139-02

2016-08-17

王海超（1976-），男，大專，助理工程師，研究方向：小水電運行、檢修及生產管理。