原水凌桥支线与闸凌支线冬夏季运行模式下的能耗分析

张炳祺 王海明

前言

原水凌桥支线与闸凌支线分别属于青草沙水源地原水工程和陈行水库水源地原水工程的输水管线，两条支线经交汇联通后实现了青草沙系统及长江系统双向供水、互为备用的运行保障。为了进一步优化调度管理，将对凌桥支线与闸凌支线冬夏季供水模式进行能耗对比分析，以求在系统安全平稳与效益优化之间找准平衡，达到节能降耗的生产目标。

1、原水凌桥支线与闸凌支线概况

凌桥支线是青草沙水源地原水工程陆域输水系统的重要组成部分，承担着向凌桥水厂以及咸潮期同时向闸北水厂输送青草沙原水的重任。DN2200凌桥支线在港城路和规划双江路口与DN1800闸凌支线交汇，口径缩减为DN1800，与闸凌支线在水厂内环通，形成一个DN1800的环网供应凌桥水厂60万m3/d的原水。长江原水输水系统中，经泰和泵站增压的部分原水通过DN2400总管后分两路供水，一路DN1600管道沿军工路向闸北水厂输送原水，另一路DN2000管道穿越黄浦江到浦东后再变径为DN1800管道，这条管道称为闸凌支线，负责向凌桥水厂输送原水。（见凌桥支线与闸凌支线输水管线示意图）

图1 凌桥支线与闸凌支线输水管线示意图

2、凌桥支线与闸凌支线冬夏季运行模式设想

2011年4月，随着青草沙系统凌桥支线向闸北水厂、凌桥水厂的通水完成。原水陈行水库引水系统闸凌支线和青草沙系统凌桥支线形成了真正意义上的互补、互助的供应格局。在具备了双向供水的条件之下，结合实际生产情况，提出了凌桥支线与闸凌支线冬夏季供水模式的设想。

2.1冬季供应模式

冬季模式——（11月～来年5月±半月）青草沙水库水源和长江陈行水库水源联合供应闸北水厂，供水比例为青草沙水库水源70%，长江陈行水库水源30%。凌桥水厂全部由青草水库水源供应。

冬季模式优点：每年11月至来年5月为长江口枯水期，原水两大水库易受到咸潮入侵影響，将凌桥水厂全部由青草沙系统供应，可缓解陈行水库咸潮期原水水量不足，弥补原水供应缺口。

2.2夏季供应模式

夏季模式——（5月～11月±半月）青草沙水库水源和长江陈行水库水源联合供应凌桥水厂，供水比为青草沙水库水源8000～9000m3/h之间，不足部分由陈行水库水源供给。闸北水厂全部由长江陈行水库水源供应。

图2 冬季供应模式示意图

图3 夏季供应模式示意图

夏季模式优点：有利于减少夏季五号沟泵站凌桥支线方向大水量情况下机泵设备接近满负荷运行的不利工况（此时，五号沟泵站凌桥方向需同时开启4台机泵，调速已达到70%），可以避免因设备故障导致没有备用机泵投运的情况发生，确保高峰期间供水安全。

3、凌桥支线与闸凌支线冬夏季供水模式下的能耗分析

3.1水功率及能耗的计算

假定机泵效率保持不变，则提升1000（m3/h）水量的电耗（Kwh/Km3）为：

电基数

上式说明千立方米的耗电量是正比于扬程H的，假定运行机泵效率为80%，若机泵杨程每减少1m，则每小时减少电耗为，取Q=250000m3，则每小时减少电耗约为850kWh。

下面将以此公式为基础，对凌桥支线与闸凌支线冬夏季运行模式下的能耗进行对比分析。

3.2冬夏季供水模式能耗对比及分析

3.2.1冬夏季供水模式下的运行工况

假定机泵效率保持不变，根据实际工况，将冬夏季供水模式下的机泵运行效率取值如下：

表1 机泵运行效率取值表

在冬季供水模式中，由于第二输水泵站出站压力完全能够满足下游水厂进厂压力需求，故中继泵站（泰和泵站）无需开泵进行二次提升，只要开启5#超越管即可，所以泰和泵站机泵效率取值为0。

实际运行水位平均值：

表2 实际运行水位平均值

机泵出站压力平均值：

表3 机泵出站压力平均值

原水水量供应情况：

表4 原水水量供应情况

相关受水厂日供水量及进厂压力情况：

表5 各受水厂日供水量及进厂压力情况

3.2.2冬夏季供水模式能耗计算及对比

在整理获取以上基础数据后，对冬夏季供水模式下的能耗进行计算。

表6 冬夏季供水模式下的能耗计算

从上表可知，冬季模式下系统每小时能耗为5137.31kW·h，每月运行能耗约为382.22万kW·h；夏季模式下系统每小时能耗为5672.23kW·h，每月运行能耗约为422.01万kW·h。以工业用电平均电价0.69元计，冬季模式1个月电费约为382.22×0.69=263.73万元，夏季模式1个月电费约为422.01×0.69=291.19万元。

上述两者之间的差值就是每月凌桥支线与闸凌支线不同模式下所节省的电费，约为291.19-263.73=27.46万元。

4、结语

通过对凌桥支线与闸凌支线冬夏季供水模式下的能耗分析可以得到结论如下：

在安全供应的基础上，从节能的角度考虑，实施青草沙凌桥支线和长江闸凌支线冬季供水模式，即闸北水厂由青草沙和长江水源联合供应，凌桥水厂由青草沙凌桥支线供应，有利于降低整个原水系统的供水能耗，同时也能进一步提高长江系统供水量增加后陈行水库的应对风险的能力。

（作者单位：上海城投原水有限公司原水调度中心）