馬 勇

(貴州省水利水電勘測設計研究院有限公司，貴陽 550002)

1 工程概況

車壩河水庫壩址位于貴州省銅仁市江口縣民和鎮(zhèn)和萬山區(qū)大坪鄉(xiāng)交界處的大仿家，距離江口縣約21km。車壩河水庫工程任務為城鄉(xiāng)生活和工業(yè)供水、灌溉，兼顧發(fā)電等綜合利用。工程建成后到2030年，總供水量為10572萬m3/年，城鄉(xiāng)生活及工業(yè)供水量為9634萬m3/a。

本工程設有2座電站：水庫在大壩下游左岸設置一座壩后電站，裝機容量7.5MW，多年平均發(fā)電量2124萬kW·h，年利用小時數為2832h，下放環(huán)境水量7253萬m3/年。在銅仁干管前端設置一座渠首電站，裝機容量1.4MW，多年平均發(fā)電量490萬kW·h，年利用小時數為3503h。工程共設置3座提水泵站：清塘泵站(3×0.75MW)向玉屏縣中心城區(qū)供水，年供水量2358萬m3,設計流量為0.949m3/s，泵站年耗電量為756.92萬kW·h；撻扒洞泵站(3×1MW)向銅仁市開天-茶店組團供水，年供水量1262萬m3,設計流量為0.49m3/s，泵站年耗電量為1352.01萬kW·h；獨角龍泵站(2×75kW)向民和鄉(xiāng)供水，年供水量64萬m3,設計流量為0.0293/s,泵站年耗電量為35.28萬kW·h。

2 電氣設計節(jié)能措施

2.1 供配電系統節(jié)能措施

水利工程中水電站作為清潔能源，其電能傳輸過程中的能耗主要體現在變壓器和輸電線路損耗兩方面。在設計階段盡量優(yōu)選高效節(jié)能型變壓器，減少變壓器的負載損耗和空載損耗。輸電線路的能耗表現在線路輸送電能中產生的功率損耗，該損耗值與所選用的線路及輸送負荷大小等因素有關，為了降低線路無功功率損耗，在輸電線路截面選擇時通常采用經濟電流密度選擇，以減少輸電線路電能損耗。負荷中心盡量靠近電網變電站，減少變配電級數，縮短供電半徑。

水利工程中泵站作為提水工程，其機組的運行耗電量較高，如何降低電動機的運行電耗量，成為提水泵站的重要節(jié)能措施之一。在提水泵站中，因為豐枯水期的提水揚程差異較大，通常需要調節(jié)進口閥門開度或倒開大小水泵機組。因此水泵頻繁啟停會帶來的沖擊，使水泵、電動機、閥門的故障率增加，設備的維修費用必然加大，從而造成了大量能源的浪費。在以往泵站的綜合調研中，采用大功率變頻器進行揚程及水流量的恒壓控制，能有效實現降低能耗、節(jié)約成本，以及提高供水的質量。

在電氣開關設備選擇方面，本工程35kV和10kV配電裝置采用KYN型手車柜，0.4kV側選用GCS型低壓開關柜，此類全封閉開關柜具有運行可靠，外形小巧等特點，取消了戶外開關設備的布置，有效的減小了廠房尺寸和占地面積[1]。

在電氣主接線選擇方面，結合工程建設規(guī)模簡化電站主接線，減少電壓等級及出線回路數，降低網損和調度運行事故處理的靈活，選擇可靠性高、靈活強和經濟性較優(yōu)的主接線方案，從而達到電氣設備投資及土建投資的最優(yōu)化。

2.2 廠用電系統節(jié)能措施

對于水電站來說，運行期的能量損失除在能量轉換與傳輸中損失的電量，主要能耗為廠用電系統。因此降低廠用電率，將會對電站廠用電系統的節(jié)能功能降耗帶來較大的收益。而水電站和泵站廠房由于照明、通風、排水等負荷相對較大，廠用變壓器的負荷率又相對較高，廠用變壓器能耗占了廠用電相當大的部分。因此選擇節(jié)能型廠用變壓器相當重要。對比傳統硅鋼干式變壓器，選用節(jié)能型損耗低的環(huán)氧澆注非晶體合金干式變壓器，其年損耗可降低約56%，節(jié)能效果顯著。對于長距離的廠用負荷供電，可采用高壓送電，從而避免低壓長距離輸電的損耗。

在設計電纜和導線的選擇時，各線路應選擇電阻率較小的銅芯導線，并在滿足用電設備的工作電流、動(熱)穩(wěn)定性、保護配合及電壓降要求的前提下，合理選擇導線截面，可有效的降低線路電能損耗，節(jié)約有色金屬消耗，提高配電系統綜合經濟效益。

2.3 電站照明系統的節(jié)能

照明作為水電站和泵站的重要電能消耗之一，站內的照明種類分為正常照明、應急照明、警衛(wèi)照明和障礙照明。在設計時應當按室內的室形指數選用配光比合理的節(jié)能燈具。在保證室內照明質量的前提下，減少照明光能的損失和提高照明光能的利用，合理選擇高光效節(jié)能光源、高性能燈具電氣附件，同時按照站內區(qū)域劃分合理選擇照明方式和優(yōu)化照明控制等。目前在很多大型電站中已應用LED照明裝置取代傳統的光源，采用新型優(yōu)質材料的反射器取代質量較差的反射器。在不同的場所對照明度、視覺性、功率、密度都有不同的要求，根據使用場所合理選用先進的燈具結構等照明節(jié)電技術，以達到節(jié)約照明用電的目的。LED照明裝置具有以下特點:①具有高效節(jié)能、發(fā)熱量少；②堅固耐用、體積輕巧；③環(huán)境污染少；④光效高、光色純、⑤光束集中；⑥壽命長、費用節(jié)省等特點。

除照明燈具的選擇外，其照明控制方式也是節(jié)能的重要措施，因此應合理選用照明系統控制模式。采用智能照明控制系統，分區(qū)控制分級管理，通過網絡系統將分布在各現場的照明控制回路連接在一起。有效合理的控制及調整照明模式、實時數據查詢等，實現照明系統的高效節(jié)能。根據廠房設備間的布置結構特點，充分利用自然光線，增加玻璃窗戶。室內頂棚拋光處理提高光線反射率，使用顏色較淺的墻面材料以減少光線吸收率。對廠區(qū)道路燈具，根據使用功能的不同采用分時分區(qū)控制。

2.4 控制保護系統節(jié)能措施

電氣二次設備方面選用微機型繼電保護及計算監(jiān)控系統，以減少設備運行的電能損耗。充分利用系統軟件功能，結合設備工藝，編輯LCU控制邏輯，使泵組的開停機達到快捷有效、安全可靠的流程，減少不必要的單體設備檢測環(huán)節(jié)，減少泵組頻繁啟動的次數，從而有效延長電動機的使用壽命。

2.5 廠房防雷接地節(jié)能措施

廠房的接地網由自然接地體和人工接地體兩部分組成。各級建筑物的防雷接地裝置，在設計時可利用建筑物結構鋼筋作為自然接地體，以節(jié)省鋼材耗量。自然接地體和人工接地網之間至少用兩根接地干線連接，以構成全廠接地系統。接地網之間分別通過鋼管、扁鋼、鋼筋焊接連接。接地體采用鍍鋅扁鋼，延長接地材料的壽命，避免時常更換帶來的不便。

3 項目能耗

本工程在項目建設期主要消耗的能源為柴油、汽油和電力等。在運行期間主要提水泵站電動機組消耗電力、壩區(qū)和輸水工程各種閥門消耗的柴油和電力以及管理用電等能源。

本工程的施工總工期為48個月，施工期主要為施工機械運行時所消耗的能源，經估算工程施工期的能耗總量為：電能約8222.5萬kW·h、柴油約5830.27t、汽油約290.59t。運行期的主要能耗種類為電站和泵站的廠用電負荷、泵站水泵電動機組運行用電、閘門啟閉室電機用電以及職工生活用能等。經估算工程運行期能耗總量為：電能約2688.18萬kW·h、柴油約5t、汽油約8t。本工程建設期總能耗為19028.34tce，按工程設計壽命為50a，折算成年能源消耗為380.57tce/年。運行期年綜合能耗3322.77tce/a。本工程總年綜合能耗為3703.34tce。

工程項目建設期能耗總量和運行期能耗總量之和與運行期產生的國民經濟凈效益的比值(即工程綜合能耗指標)小于當地節(jié)能計劃要求的能耗指標，則可以判定項目符合節(jié)能標準要求。所以工程項目綜合能耗統計計算結果直接影響對項目節(jié)能的評價。

3.1 單位產值能耗指標核定

項目建成之后國民經濟效益為45238萬元，項目的單位產值能耗指標如下：單位產值能耗指標=項目運行期年綜合能耗÷計算國內生產總值=3703.34÷45238=0.082tce/萬元

3.2 單位產值能耗指標分析

按照工程經濟運行壽命期內的能源消耗和產出量，本工程的能耗指標為0.082t標準煤/萬元生產總值。依據《貴州省“十三五”節(jié)能減排綜合工作方案》，本工程的能耗指標滿足我省“十三五”期間節(jié)能總體目標“到2020年，全省萬元地區(qū)生產總值能耗下降14%(即1.62t標準煤)的要求。也滿足國務院確定的“十三五”節(jié)能減排目標任務(全國萬元國內生產總值能耗比2015年下降15%，即0.739t標準煤)的要求。

4 結 語

對于水利工程，建成后多主要利用水庫壅水進行自流供水、灌溉和發(fā)電，工程的綜合能耗指標低，在建設開發(fā)上合理。從目前較多水利工程節(jié)能數據分析中，項目建設期的能耗均較小，因此在對項目進行節(jié)能評價時應著重分析項目運行期的各項能耗指標以及所采用的降耗措施。節(jié)能措施中應積極采用新技術、新產品，設備均應選用技術先進、成熟可靠、高效率、能耗低的節(jié)能型設備，從而最大程度降低能耗。以上拙見僅供同行交流探討，以共同做好節(jié)能設計工作為目的，為國家節(jié)能減排做出應有的貢獻。