金珍宏

（中國水電顧問集團華東勘測設(shè)計研究院 浙江杭州 310014）

1 工程概況

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內(nèi)。樞紐主要由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。攔河壩采用橢圓線型混凝土雙曲拱壩，泄洪消能建筑物由壩身表、深孔加壩下水墊塘、二道壩和岸邊泄洪洞組成。引水發(fā)電系統(tǒng)布置在兩岸山體，左、右岸地下廠房采用首部開發(fā)方式，尾水隧洞出口布置在二道壩下游河道兩岸。電站裝機容量16000MW(16×1000MW)。

白鶴灘工程規(guī)模宏大、關(guān)鍵技術(shù)問題多、技術(shù)要求高，導(dǎo)致運行期節(jié)能降耗分析需要統(tǒng)計的建筑物、機電及金屬結(jié)構(gòu)、工程管理設(shè)施等能耗設(shè)備及種類較多，計算方法繁瑣，統(tǒng)計分析難度大。白鶴灘工程運行期節(jié)能分析計算，是目前國內(nèi)第1 個千萬千瓦級電站節(jié)能降耗分析計算的首次嘗試，具有里程碑的意義。

白鶴灘水電站施工期、運行期能耗分析計算主要包括以下幾部分內(nèi)容：水輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)備、電站橋式起重機與水力機械輔助設(shè)備、電能輸送設(shè)備及電氣設(shè)備、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)等各系統(tǒng)在電站運行期間的主要用能設(shè)備、能耗種類，并綜合分析說明電站運行期的年能耗總量。

2 運行期能耗種類、數(shù)量分析和能耗指標

2.1 水輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)備

白鶴灘水電站水輪機工作水頭范圍163.9～243.1m，采用1000MW 的單機容量方案。水輪機最高效率不低于96%，額定效率不低于93.5%。發(fā)電機額定效率不低于98.7%。機組在能量轉(zhuǎn)換過程中，除機組本身有部分能量損耗外，機組附屬設(shè)備還需消耗部分能量。機組附屬設(shè)備主要耗能設(shè)備有推力外循環(huán)油泵、漏油箱油泵、高壓頂起油泵、圓筒閥油壓裝置油泵、調(diào)速系統(tǒng)油泵以及勵磁系統(tǒng)等。其各部分的能耗指標詳見表1。

2.2 電站橋式起重機與水力機械輔助設(shè)備

2.2.1 電站橋式起重機

橋式起重機工作時主要為電動機消耗電能。橋機的主要功能是起吊設(shè)備，平常使用概率較低，主要在機組或其它設(shè)備安裝、檢修期間使用。白鶴灘水電站橋式起重機主要有以下設(shè)備：主廠房橋式起重機、GIS 室橋式起重機和GIL 出線豎井橋式起重機。

電站兩岸廠房內(nèi)各選用兩臺主鉤起吊重量為1300t，副鉤起吊重量為160t 的橋式起重機，單臺橋機的用電負荷為850kW。兩岸GIS 室選用各1 臺15t 橋式起重機，兩岸各2 個出線豎井，每個出線豎井選用兩臺15t 橋式起重機。電站橋式起重機的能耗指標詳見表2。

2.2.2 水力機械輔助系統(tǒng)設(shè)備

水力機械輔助系統(tǒng)的能耗主要是技術(shù)供水系統(tǒng)、排水系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)以及油系統(tǒng)的廠用電消耗。

表1 機組附屬系統(tǒng)設(shè)備主要消耗電能設(shè)備清單

表2 電站橋式起重機消耗電能清單

（1）技術(shù)供水系統(tǒng)。電站技術(shù)供水系統(tǒng)供水對象主要包括水輪發(fā)電機組和主變壓器冷卻用水，以及全廠其它公用設(shè)備用水。電站機組及主變技術(shù)供水采用單元水泵加壓供水方式。每臺機組和主變壓器分別設(shè)置2 臺套水泵和濾水器，1 臺套工作，1 臺套備用。主變壓器空載冷卻供水系統(tǒng)采用2 臺水泵供給1組主變壓器的單元供水方式，一主一備。

技術(shù)供水系統(tǒng)從尾水管取水水泵加壓后，流經(jīng)機組冷卻器后自流排入下游河道，故不消耗河水，主要是供水泵及濾水器消耗電能。技術(shù)供水主要耗能設(shè)備詳見表3。

表3 技術(shù)供水系統(tǒng)主要消耗電能設(shè)備清單

（2）排水系統(tǒng)。白鶴灘電站的排水系統(tǒng)，主要包括機組檢修排水系統(tǒng)、地下廠房滲漏排水系統(tǒng)、大壩滲漏排水系統(tǒng)、水墊塘滲漏排水系統(tǒng)和水墊塘檢修排水系統(tǒng)。排水系統(tǒng)主要是排水泵電動機消耗電能。排水系統(tǒng)主要耗能設(shè)備詳見表4。

表4 排水系統(tǒng)主要消耗電能設(shè)備清單

（3）壓縮空氣系統(tǒng)。壓縮空氣系統(tǒng)主要包括中壓壓縮空氣系統(tǒng)、低壓壓縮空氣系統(tǒng)及水輪機強迫補氣系統(tǒng)等。壓縮空氣系統(tǒng)主要是空壓機消耗電能。壓縮空氣系統(tǒng)主要耗能設(shè)備詳見表5。

表5 壓縮空氣系統(tǒng)主要消耗電能設(shè)備清單

（4）油系統(tǒng)。白鶴灘水電站油系統(tǒng)包括廠內(nèi)透平油系統(tǒng)、廠外透平油系統(tǒng)和廠外絕緣油系統(tǒng)。透平油用于機組的潤滑、散熱和傳遞能量，絕緣油用于主變壓器等電氣設(shè)備的絕緣、散熱和消弧。全廠油系統(tǒng)主要消耗電能設(shè)備清單詳見表6。

表6 油系統(tǒng)主要消耗電能設(shè)備清單

2.3 電能輸送設(shè)備及電氣設(shè)備

2.3.1 電能輸送設(shè)備

電能輸送設(shè)備主要包括主變壓器、離相封閉母線、GIS 主母線和出線管道母線等，是電站的主要耗能組成部分。發(fā)電機的電壓封閉母線發(fā)熱損耗約290kW/機，主變壓器的空載損耗約為390kW/組，負載損耗約為2145kW/組。GIS 設(shè)備主母線和出線管道母線的發(fā)熱量暫按180W/m計算。

電能輸送設(shè)備主要用能設(shè)備能耗見表8。

表8 電能輸送設(shè)備能耗表

2.3.2 電氣設(shè)備

電氣設(shè)備主要能耗為照明用電、電氣設(shè)備發(fā)熱、電磁損耗。電氣設(shè)備發(fā)熱、電磁損耗又主要集中在控制盤柜及廠用變、母線、開關(guān)柜等設(shè)備。白鶴灘電站地下廠房分為左右兩岸，電氣設(shè)備主要用能能耗見表9。

表9 電氣設(shè)備主要用能能耗表

2.4 通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗

2.4.1 生產(chǎn)區(qū)通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

白鶴灘電站通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)以通風(fēng)為主，局部空調(diào)和除濕為輔。結(jié)合地下洞室群、地下及地面土建及機電布置，通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)劃分為：主廠房（含母線洞）通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、第一副廠房通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、主變洞通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、出線井通風(fēng)系統(tǒng)、尾水管檢修閘門室通風(fēng)除濕系統(tǒng)、尾水洞檢修閘門室通風(fēng)除濕系統(tǒng)、尾調(diào)室局部通風(fēng)除濕系統(tǒng)、地面單體通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)。

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要能耗為廠用電，其主要用能設(shè)備為冷水機組、水泵、單元式水冷空調(diào)器、空調(diào)箱、變冷媒流量多聯(lián)空調(diào)、單元式風(fēng)冷空調(diào)器、風(fēng)冷除濕機、水冷除濕機及各類隧道風(fēng)機、離心風(fēng)機（箱）、混流風(fēng)機（箱）、軸流風(fēng)機、誘導(dǎo)風(fēng)機、換氣扇等等。其設(shè)備年耗電量計算公式如下：

式中：n為設(shè)備數(shù)量；N為單機功率，kW；ξ為使用系數(shù)；h為年運行時間，h。

其中，空調(diào)系統(tǒng)每年運行5 個月左右，每日運行約12h，年運行時間共計1800h；除濕系統(tǒng)每年大約 1/3 的時間運行，年運行時間共計2920h；通風(fēng)系統(tǒng)每年大約3/4 的時間運行，年運行時間共計6570h；防排煙系統(tǒng)正壓送風(fēng)機和排煙風(fēng)機屬防排煙設(shè)備，平時不運行，因此不計入能耗。

通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)主要用能設(shè)備能耗見表10。

2.4.2 辦公、生活設(shè)施通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)

電站配套辦公、生活設(shè)施，對于重要的電氣房間（如控制室、通信機房等）考慮設(shè)備正常運行設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，對于主要的辦公、生活區(qū)域（如辦公室、會議室、宿舍等）考慮滿足人員舒適度需要設(shè)置空調(diào)系統(tǒng)，對于部分工藝性設(shè)備用房（如廚房、泵房、變配電室等）采用機械通風(fēng)，對于其它房間盡量采用自然通風(fēng)方式，若不滿足自然通風(fēng)要求，再考慮采用機械通風(fēng)。辦公、生活設(shè)施通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗指標詳見表11。

表11 辦公、生活設(shè)施通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)能耗表

2.5 給排水系統(tǒng)

2.5.1 給水系統(tǒng)

左、右岸地下廠房生活給水系統(tǒng)均采用常高壓自流給水系統(tǒng)，無電能消耗。

左岸500kV 地面出線場、全廠控制管理樓片區(qū)的生活給水系統(tǒng)采用變頻供水方式；右岸500kV 地面出線場無生活給水系統(tǒng)。

2.5.2 排水系統(tǒng)

左、右岸地下廠房在端副廠房最底層和主變洞8#機旁分別設(shè)有1 套污水處理設(shè)備（處理水量分別是1 套3m3/h，1 套2m3/h）。左、右岸地下廠房尾水管層8#機旁分別設(shè)有1 套含油污水處理設(shè)備，處理水量10m3/h。左岸全廠控制管理樓室外地面下設(shè)有1 套生活污水處理設(shè)備，處理水量為3m3/h。運行期給排水系統(tǒng)主要用能設(shè)備能耗指標詳見表12。

表12 生產(chǎn)區(qū)給排水系統(tǒng)主要用能設(shè)備能耗表

2.6 工程運行期能耗總量

2.6.1 運行期電能年能耗量

白鶴灘電站運行期其耗能設(shè)備主要為水輪發(fā)電機組附屬設(shè)備、電站橋式起重機及機修設(shè)備、水力機械輔助系統(tǒng)、電能輸送設(shè)備、電氣設(shè)備、通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)、金屬結(jié)構(gòu)設(shè)備、給排水設(shè)備以及其它生產(chǎn)、生活用電等設(shè)備。運行期電能年能耗匯總見表13。

表13 運行期電能年能耗匯總表

2.6.2 運行期油料年耗量

白鶴灘電站透平油年耗油量約140.8m3，絕緣油年耗油量約144m3，柴油年消耗量約763m3，汽油年消耗量約為 630.5m3，年總耗油量約1678.3m3，折合標準煤量2156.8tce。

3 結(jié)語

節(jié)能降耗分析篇是近年來水電工程可行性研究階段新增加的篇章，編制方法尚在探索和研究之中。而運行期的能耗計算，既是編制節(jié)能降耗篇較為重要的一環(huán)，亦為固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估工作提供技術(shù)支持，同時，運行期的能耗計算及分析作為節(jié)能評估的重要組成部分，從而成為項目審批、核準或開工建設(shè)的前置性條件以及項目設(shè)計、施工和竣工驗收的重要依據(jù)。因此，正確地估算運行期的能耗計算具有重要意義。本文以白鶴灘工程為例，闡述了運行期主要用能設(shè)備、能耗種類及能耗計算的方法及要點，本論文可為大中型水電站運行期能耗計算分析提供設(shè)計借鑒和幫助。

1 GB/T50649—2011 水利水電工程節(jié)能設(shè)計規(guī)范[S].北京；中國計劃出版社，2011.

2 DL/T5397—2007 水電工程可行性研究編制規(guī)程[S].北京；中國電力出版社，2007.