水利水电工程中节能降耗分析与评价

□宋 升（新疆奎屯农七师勘测设计研究院）

□郭元元（四川省岷源水利水电工程设计有限公司）

随着我国经济飞速发展，能源的供需矛盾日益突出，可持续发展和绿色经济概念将成为我国经济发展的主导方向。作为现代能源的主导，水利水电行业也需要及时转变观念，在节能降耗上加大投入，合理有效的利用能源。文章结合新疆某河梯级水电站工程特点，从工程的设计、施工、运行等每一个环节进行节能设计，挖掘节能的潜力，取得了良好的节能效益。

1.概述

1.1 项目概况

××河四级水电站位于新疆奎屯市境内，为××河水能规划七级开发方案中的第四级水电站，系引水式开发,任务为发电。电站总装机容量2.0万kW，多年平均发电量0.78亿kW·h，向新疆兵团农七师电网供电。

1.2 工程施工特性

水电站地处新疆××河新渠首下游约9.5km、乌伊公路以南11km处，东距奎屯市80km，紧邻乌伊公路，交通便利，能满足本工程施工和运行要求。

根据实地勘察，料场就近选在该河河床内，骨料丰富，可满足工程需求。

水电站工程为引水式电站，工程施工占线长。水电站主要建筑物有：引水渠、前池、压力管道、厂房、尾水渠、退水渠、升压站。工程各施工区分布范围广，相互间施工干扰小。

施工控制性进度：工程准备期安排在第一年3-4月初进行，重点进行混凝土拌和系统和砂石料场的修建；主体工程施工期为12个月，时间为第一年4月1日至第二年3月30日。

2.能耗分析与计算

该水电站工程在建设期间主要消耗的能源为柴油、汽油和电力等；在运行期间主要消耗电力等。根据工程设计方案及施工组织设计，对工程施工期和运行期的用能品种、数量进行计算。在此基础上，将各个用能品种的用量换算为标准煤数量，以此可以分别计算出工程施工期和运行期折合为标准煤的用能总量。

2.1 施工期能耗分析与计算

该水电站施工过程能源消耗包括施工设备耗能和施工工厂设施耗能，本工程施工期能耗总量为：油1680t，其中施工设备用油1167.1t，工厂设施用油212.9t；电395.6万kW·h。其中施工设备耗电240.6万kW·h，机械修配及综合加工系统耗电17万kW·h，供风系统耗电 25万kW·h，供水系统 14万 kW·h，生产性建筑物耗电75万kW·h，生活福利设施耗电60万kW·h。

2.2 运行期能耗分析与计算

水电站运行期主要耗电设备有电站油、气、水系统电动机，给排水系统电动机，电站照明系统，通风空调设备等。电站油、气、水系统的年用电量为5.68万kW·h；给排水系统年用电量为0.4万kW·h；电站照明系统年用电量为30.71万kW·h；通风空调系统年用电总量为28.52万kW·h；电站金属结构设备、二次设备、通信设备及其它零星用电设备年用电量都很小。本电站运行期全年生产用电量为65.31万kW·h。

水电站平均年发电量为0.78亿kW·h，运行期厂用电年总能耗为平均年发电量的0.84%。

以上测算与已建类似小型水电站工程相比，厂用电年总能耗仍有降低的潜力。

3.主要节能降耗措施

水利水电工程节能降耗分析包括了工程从设计、施工到运行的每个环节，因此，相应采取的节能降耗措施主要从工程的设计节能、施工期节能、运行期节能三个环节分别考虑。

3.1 工程设计中节能措施

结合水电站工程地形、工程地质、水文地质以及气象水文资料，在工程总体布置和主要建筑物设计中，充分体现了节能理念。在土石方开挖与回填、混凝土浇筑、机组选型等过程中，结合本工程特点，应做好以下几点：

3.1.1 做好工程的优化设计，选择合理、经济的设计方案，在确保系统安全稳定运行前提下，防止设备选型富裕度过大；

3.1.2 针对本工程土石方开挖回填量较大，应优先做好土石方平衡计算与分析，尽量利用引水渠及厂区开挖料填筑碾压，尽量减少运输距离，以减少施工期间能耗；

3.1.3 选用低能耗的挖掘设备，减少能源消耗；

3.1.4 在满足设计要求的前提下，优化混凝土配比，提高工作效率；

3.1.5 选用高效率机组、暖通空调及照明系统等设备，减少运行期间的能源消耗；

3.1.6 施工组织设计中合理调度、合理安排施工次序，减少不必要的燃油消耗。

3.2 施工期中节能措施

根据本工程的施工特点，在工程施工期，建议业主、监理等单位采取如下节能措施：

3.2.1 在业主领导下，成立“节能降耗领导小组”，根据不同施工阶段特点，明确节能降耗工作重点，制定节能降耗指标，分解落实，监督、检查参建单位的节能降耗措施及其执行情况，并加强参建单位的现场施工、管理及服务人员的节能降耗教育；

3.2.2 施工单位应优选施工设备及其配套设施，防止设备富裕度过大，造成能源浪费；

3.2.3 施工单位应选择合理的施工技术和施工工艺，合理安排施工进度；

3.2.4 施工单位定期对施工机械设备进行维修、保养，减少设备故障率，保证设备安全连续运行；

3.2.5 生产、生活建筑物的设计尽可能采用自然照明，提高生活区使用太阳能（热能）的比例，减少电热用电；

3.2.6 场内交通加强组织管理及道路维护，确保道路畅通，使车辆能按设计时速行驶，减少堵车、停车、刹车，从而节约燃油；

3.2.7 监理单位应认真履行职责，对施工整个过程严格要求，发现施工过程中资源、能源浪费问题及时纠正。

3.3 运行期节能措施

在水电站投运后，应加强设备的维护，同时还可注意以下问题：

3.3.1 制定节能管理制度，确定能耗指标；

3.3.2 对主要电气设备运行，定期进行巡视观察，将问题处理在事故发生前，发现问题及时处理，保证设备长期安全稳定运行；

3.3.3 供水泵尽量采用变频电机，实现供水泵流量扬程的最佳匹配，节能运行；

3.3.4 厂用电负荷运行尽量分配均匀，尽量避免变压器空载或带小负荷运行，降低空载损耗。主要照明场所应做到灯具分组控制，根据不同工作环境的照明需要调整照度，不需要照明的时候应随时关掉电源，以达到全厂节能运行；

3.3.5 暖通空调系统运行节能是依靠暖通空调自控系统来保证的，加强暖通空调自控系统的维护运行管理。当暖通空调自控系统故障时，应采取手动调节控制的措施，以满足节能需求。

4.节能降耗效益分析

4.1 替代火电的节煤效益

水电站建成后将电送往农七师电网，考虑电力系统负荷特性、电源组成及电站调节性能等因素，经综合分析计算，本电站投入运行后，可替代火电装机容量2.0万kW，正常运行期替代火电电量为0.78亿kW·h。按电网火电标准煤耗采用404g/(kW·h)计算，每年可节约标煤1.94万t。

4.2 减排温室气体和其它污染物效益

水电站为引水式电站，电站运行期温室气体CO2排放量近乎为零，SO2排放量为零。其每年替代火电节约标煤可减少CO2排放量 5.08万 t，减少 SO2排放量165t，烟尘124t。

5.结论与建议

5.1 结论

5.1.1 水电站装机容量20MW，多年平均年发电量0.78亿kW·h，正常运行期替代火电电量为0.78亿kW·h，每年可节约标煤1.94万t，可减少CO2排放量5.08万t。

5.1.2 水电站施工建设过程主要耗能项目集中在工程量较大的引水渠土石方开挖工程、前池、厂房填筑工程和施工辅助工厂，主要耗能设备主要为运输设备、挖装设备、通风设备及施工工厂的机械设备，而生产性房屋、仓库及生活设施的能耗相对较少。主要消耗的能源有电能和柴油等，施工期节能设计的重点就在于选择经济高效的施工技术方案，将节能降耗落实到施工材料、设备、工艺等技术措施上。在采取了节能降耗措施后，预测水电站施工期的能耗总量为：油1680t，电395.6万kW·h。

5.1.3 水电站运行期主要耗能设备有电站油、气、水系统电动机，给排水系统电动机，电站照明系统，通风空调设备等，其主要消耗的能源为电能。节能设计的重点在于合理枢纽布置及建筑物优化设计，合理机电设备选型及辅助系统设计，因地制宜选择电站暖通空调、照明系统和给排水系统。经分析预测，电站运行期年总能耗为65.31万kW·h，为年发电量的1.36%。其与已建类似小型水电站工程相比，厂用电年总能耗仍有降低的潜力。

5.2 建议

为贯彻科学发展观，保证水能资源的合理利用，充分发挥水电站的节能降耗作用，在工程建设期需要加强建设管理，在运行中需要加强设备维护，切实保障各项节能措施到位。

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