天池抽水蓄能电站节能评估要点

孙 莉

（中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司 湖南长沙 410014）

1 引言

国家发展和改革委员会2010年发布《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》，要求依据节能法规、标准，对固定资产投资项目的能源利用是否科学合理进行分析评估。固定资产投资项目节能评估文件及其审查意见，作为项目审批和核准的前置性条件。

天池抽水蓄能电站位于河南省南阳市南召县马市坪乡境内，电站装机规模为1200MW(4×300MW)。2014年6月该工程经国家发展和改革委员会核准。

2 评估依据

节能评估依据是评估工作的基础。包括国家和河南省关于节能环保相关的法律、法规和规定；关于资源节约、抽水蓄能电站建设的产业政策与准入条件；节能标准、规范、规程；工程相关的技术文件及批复文件等。

3 建设方案节能评估

3.1 项目选址、总平面布置节能评估

天池抽水蓄能电站接近河南省负荷中心，站址接入系统距离短，能量传输损失小。天池上下水库之间高差较大、距离较短，能量转换损失小。

工程总平面布置节能主要从便于运行、减少征地等方面考虑。上、下水库大坝均属当地材料坝，利用上、下水库建筑物的开挖料作为筑坝材料，减少弃渣量及征地范围。上水库设截断帷幕和悬挂式帷幕，可减少坝基渗漏量，减少下库抽水量，降低运行期能耗。下水库采用“拦挡+疏导+冲排”联合治沙措施，减少泥沙对工程的影响，降低运行期能源消耗。厂房开发方式选择尾部开发方式，主要附属洞室较短，高压电缆长度较短，能耗损失较小；开关站布置在开阔的台地上，通风和采光方式选用自然通风和天然采光；地下厂房系统采用完全自流排水，消耗电能少。

3.2 主要用能工艺和耗能设备节能评估

天池抽水蓄能电站利用电网低谷电能，通过高压电缆、主变压器降压、离相封闭母线使电动机(发电)输出机械能，再由水泵(水轮机)将机械能转换为上水库的水力势能；电力系统需要时再从上水库放水至下水库进行发电，即由水轮机(水泵)将势能转换成机械能，再由发电(电动)机将机械能转换成高峰电能，经离相封闭母线、主变压器升压及高压开关设备将电能送入电网。电站生产过程实际是能量转换过程，即由水泵水轮机完成水能和机械能的转换，由发电电动机完成机械能和电能的转换。此部分属加工转换过程中损失的电能，主要包括水泵水轮机的机械损耗，发电电动机机械损耗、热损耗和电磁损耗、输水系统水力损耗等。同时，还包括生产性设备用能，主要包括主变压器的热损耗和电磁损耗(其中又分为空载损耗和负载损耗)，以及离相封闭母线、500kV电缆的电能损耗等。

3.2.1 加工转换过程

水轮机工况额定效率不低于90%，加权平均效率不低于90.5%；水泵工况最低扬程点效率不低于90.5%，加权平均效率不低于91%。发电电动机额定效率不低于98.4%/98.5%(发电/电动工况)，发电电动机加权平均效率98.3%/98.4%(发电/电动工况)。

水力损耗主要指电站转换为水力势能和水力势能转化为电能的过程中，沿输水系统管路所发生的能量损失。经计算，抽水工况水力损耗年电量损失约为971×104kW·h；发电工况下水力损耗年电量损失约为1094×104kW·h。

参照同类型抽水蓄能电站水泵水轮机、发电电动机额定效率及加权平均效率水平，本电站机组效率处于行业先进水平。输水系统平均效率为99.24%/98.92%(抽水/发电工况)，输水系统效率较高。

3.2.2 生产性设备

生产性设备用能指在输送分配过程中损失的电能，主要包括主变压器的空载损耗和负载损耗、离相封闭母线的损耗、500kV电缆的损耗等。评估时对每项设备技术参数、数量、使用时间等进行量化核算。

3.3 辅助生产设备和附属生产设施节能评估

辅助生产设备的能耗包括机组附属机械设备、水力机械设备、控制保护系统设备、金属结构设备、采暖通风空调系统设备、生产性建筑的照明消耗的电能及电气设备损失的电能和消耗的油量等。附属生产设施用能包括办公生活设施消耗的电能及油品。需要注意的是，业主后方营地能耗也应计入。

4 能源消耗及能效水平评估

4.1 项目综合能源消耗量

根据《能源统计工作手册》，对于能源加工转换企业，综合能源消耗量为工业生产消耗的能源合计扣除能源加工转换产出合计。天池抽水蓄能电站能源消耗总量计算见表1。

表1 天池抽水蓄能电站能源消耗总量表 单位：tce

4.2 项目能源平衡状况核算

根据《企业能量平衡表编制方法》，能量利用率按式(1)计算：

式中：ηe为能量利用率；E1为供入能量的当量值；E2为有效能量的当量值。

天池抽水蓄能电站电站能源利用过程分为购入储存、加工转换、输送分配和最终使用4个阶段。购入储存：电力的购入储存阶段指从电网通过500kV南阳中变电站输入本电站。加工转换：主要包括水泵水轮机的机械损耗、发电电动机的电磁损耗和厂道系统由摩擦等引起的水力损耗。输送分配：电力输送分配过程中的变压器、母线、电缆损耗等。最终使用：天池抽水蓄能电站最终用能环节划分为如下几个主要部分：上网电量、机组附属机械设备、水力机械设备、控制保护系统、金属结构设备、采暖通风给排水设备、照明设备及其它。电力、汽油、柴油的最终使用阶段指各用能单位对能源的最终消耗使用。

经计算，天池抽水蓄能电站在购入贮存环节的能量利用率为100%，在加工转化环节的抽水工况能量利用率为88.04%，发电工况能量利用率为88.41%；在输送分配环节的能量利用率为99.22%；在最终使用环节的能量利用率为99.83%。整个项目的能量利用率为76.49%，达到国内先进水平。

4.3 项目能效水平评估

4.3.1 项目综合能耗

天池抽水蓄能电站项目建成后，年综合能耗量为96610.22tce(等价值，下同)，其中电力年消费总量为96157.71tce，柴油年消耗为338.67tce，汽油年消耗为96.35tce，天然气年消耗为1.44×104m3。

4.3.2 单位增加值能耗

项目单位增加值能耗为0.786tce/万元，低于2011年河南省单位增加值能耗0.895tce/万元。根据河南省和全国“十二五”、“十三五”规划预测，2020年水平河南省单位增加值能耗为0.650tce/万元。本项目单位增加值能耗高于河南省“十三五”规划目标，主要原因是因为河南省是全国实施节能工作重点省份之一，河南省“十三五”单位增加值能耗目标指标偏低。

4.3.3 项目增加值能耗影响所在地单位增加值能耗的比例(n值)n 值计算如式(2)所示：

式中：n 为天池抽水蓄能电站增加值能耗影响所在地单位增加值能耗的比例；a 为河南省2020年预测能源消费总量(tce)；b 为河南省2020年预测生产总值(万元)；c 为河南省2020年预测单位增加值能耗；d 为电站年综合能源消费量(tce)；e 为电站年增加值(万元)。

经计算，天池抽水蓄能电站n 值为0.005%。根据国家节能中心节能评审评价指标通告，n 值小于0.1%，表明天池抽水蓄能电站的增加值能耗对河南省增加值能耗影响较小。

4.3.4 项目新增能源消费量占所在地规划期能源消费增量控制数比例(m值)

天池抽水蓄能电站为新建项目，年能源消费增量即为项目年综合能耗量，为96610.22tce。

2010年河南省单位增加值能耗为0.928tce/万元，综合能源消费量为21437.76万tce。根据河南省和全国“十二五”、“十三五”规划提出的GDP增速预测和节能目标要求，预测“十三五”期间河南省能源消费增量控制数为6245.72万tce。天池项目年能源消费增量为96610.22tce，占河南省“十三五”期间能源消费增量预测控制数的0.155%。根据国家节能中心节能评审评价指标通告，m值小于1%，天池抽水蓄能电站新增能源消费对河南省能源消费增量影响较小。

4.3.5 能源加工转换效率

天池蓄能电站设计年发电量为9.62×108kW·h，加工转换损失电量为2.83×108kW·h，电力转换效率为77.26%，高于国内抽水蓄能电站转换效率75%，处于国内先进水平。

5 节能措施评估

5.1 节能措施评估

5.1.1 合理选择水泵水轮机、发电电动机和主要生产性设备主要技术参数，有效降低了能量损耗，达到了节能降耗的目的，符合国家相关规程规范要求。

5.1.2 在辅助生产性设备和附属生产设施的设计、选型以及运行维护等方面采用有效节能降耗措施，符合国家节能产业政策及相关规程规范要求。

5.1.3 配备计量器具，建立、健全并落实能源管理制度体系。

5.1.4 加大节能奖惩考核力度，对整体节能工作实施动态管理。

5.2节能措施效果评估

电站电力转换效率达77.26%，较抽水蓄能电站通常电力转换效率75.00%提高2.26个百分点，每年可节约电力0.09×108kW·h，折算标煤1106.38tce，按河南电网低谷抽水电价0.22元/kW·h计算，每年可产生效益约198万元。

6 结语

天池抽水蓄能电站建成后，项目能源消费增量占河南省能源消费增量控制数比例小于1%，项目单位增加值能耗影响河南省单位增加值能耗比例小于0.1%，对当地影响较小。项目能量利用率为76.49%，电力转换效率为77.26%，达到同行业先进水平。项目未采用国家明令禁止和淘汰的落后工艺及设备，所用设备的工艺及能效水平较高，满足当地能耗限额标准要求。项目采取的节能措施合理，效果明显。

[1]中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司.河南天池抽水蓄能电站可行性研究报告[R].湖南:中国电建集团中南勘测设计研究院有限公司,2011.

[2]郭琴红,梅小文.关于林华选煤厂节能评估的概述[J].选煤技术,2014(1):84-86.