水电工程可行性研究阶段节能降耗分析计算
2014-09-19胡海涛王永刚
胡海涛，王永刚
（中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司,四川 成都 610072）
节能工作是国家当前宏观调控的重点。水电水利规划设计总院在2007年颁布了《水电工程可行性研究节能降耗分析篇章编制暂行规定》，要求水电工程（含新建、改建和扩建）在可行性研究阶段，应开展节能降耗设计和分析工作，编制节能降耗分析篇章。下文通过对长河坝水电站、黄金坪水电站等工程项目节能降耗篇章等编制工作的总结，提出了能耗计算的方法。
1 能耗分析计算所需基本资料
能耗分析计算所需主要资料如下。
1）工程总工程量及分年度工程量。
2）施工组织设计方案。
3）工程所需主要建筑材料总量及分年度需要量。
4）工程主要施工机械设备选型。
5）施工工厂规模及设备选型。
6）主要机电设备型号、数量。
7）厂房油、气、水等生产辅助系统的主要设备型号、数量。
8）主要金属结构设备数量。
9）生产管理和生活福利设施（临时、永久）的规模。
2 能耗分析与计算
水电工程在施工期主要消耗的能源为油料、电能等；在运行期以消耗电能为主。施工期及运行期的年能耗量和能耗总量，需根据工程水工枢纽设计方案、施工组织设计方案及电站运行方式进行计算。
2.1 施工期能耗分析计算
水电工程施工期的能耗主要由3部分组成：
1）主体及临时建筑物的开挖、填筑及混凝土浇筑等施工设备的耗能。
2）施工辅助生产系统的能耗（施工工厂、仓库等）。
3）施工营地的能耗（承包商营地、建设单位营地）。
在分析和统计施工生产过程中施工设备、施工工厂及生产性建筑物的能耗总量和能源利用效率指标时，主要依据《水电建筑工程概算定额》（2007年版）、《水电设备安装工程概算定额》（2003年版）及《水电工程施工机械台时费定额》（2004），结合各项施工作业的施工方法、机械设备配套和选型、施工工厂工艺流程和设备选型以及施工总布置、施工总进度等情况进行计算。
2.1.1 主体及临时建筑物施工设备能耗计算
水电工程主体及临时工程的施工机械设备主要以油耗设备和电耗设备为主，其中土石方开挖和填筑项目施工以油耗设备为主；喷锚支护、灌浆及基础处理等项目施工以电耗设备为主；混凝土浇筑项目施工既有油耗设备又有电耗设备。
1）施工设备能耗计算
计算公式如下：
式中：Q——完成某种作业（如土方开挖、混凝土浇筑等）的某种施工设备消耗的某种能源（如电、油等）总量，kg或kW·h等；N——该施工设备为完成该项作业所需总台时数；q——由台时费定额查得的该种施工设备每台时的该种能源消耗量，（kg或kW·h等）/台·h；V——该作业项目的总工程量，m3，t等；t——根据该项作业的施工方法由概算定额查得的该种施工设备完成单位该项作业所需台时数，台时/（m3，t等）。
用公式（1），（2）计算出某项作业中的各种主要施工设备的各种能耗量，然后对能耗量按种类分别汇总，进而可得出该作业的各种能耗总量。
2）单位能耗指标计算
计算公式如下：
式中：P——完成某项作业（如土方开挖、混凝土浇筑等） 的单位能耗指标，kg/m3，kW·h/m3或 kg/t，kW·h/t等；∑Q——该项作业中各种设备所消耗某种能量的总和；V——该作业项目的总工程量，m3，t等。
计算出某项作业的每种能源的单位能耗指标后，再根据施工总进度安排的该项作业的分年度完成的工程量计算出分年度的各种能耗量，汇总后，得到总能耗量。可列表进行计算。
2.1.2 施工辅助生产系统能耗计算
水电工程的施工辅助生产系统主要有砂石骨料加工系统、混凝土生产系统、机修汽修系统、综合加工系统及风、水系统等。其主要消耗能源为电、油料。
1）单位油耗指标计算。施工辅助生产系统的耗油机械主要为装载、运输及辅助集料的装载机、自卸汽车及推土机等，单位油耗指标计算公式如下：
式中：Q——某系统中某种设备小时耗油量，kg/h；N——该系统中该施工设备所需总量，台；q——由台时费定额查得的该种施工设备每台时的油料消耗量，kg/（台·h）；η——该施工设备的利用系数，可根据情况酌情考虑；V——该系统的设计规模，kg/h；t——根据该设备的运距由概算定额查得的该种施工设备完成单位工作量所需台时数，台·h/m3；γ——运输物料的密度，kg/m3；K——运输损耗系数，一般可取1.03。
用公式（4），（5）计算出该系统的各种主要施工设备的小时油耗量，然后进行汇总，油耗总量除以该系统设计规模，即可得出该系统的单位油耗量。
2）单位电耗指标计算。根据施工工厂设备表统计各系统用电设备的电机功率，然后根据该系统的设计规模计算单位电耗量，计算公式如下：
式中：q——某系统单位电耗量，kW·h/t，kW·h/m3，kW·h/工时、kW·h/台；Q——该系统中各种用电设备电机总功率，kW；η——系统生产利用系数，可根据情况酌情考虑；V——该系统设计规模，t/h，m3/h，工时/h，台/h等。
3）分年能耗量计算
根据计算出的能耗指标及各施工工厂分年工作量，可计算出施工辅助生产系统的分年能耗量及总能耗量。
2.1.3 生产性建筑物能耗计算
生产性建筑物，主要是指施工工厂的厂房及施工仓库等，其消耗的主要能源为电能，消耗方式为室内外照明。
室内及室外照明能耗指标，可参照《水利水电工程施工组织设计手册》第四卷中相关内容及国内类似工程经验来确定，然后根据施工工厂及仓库的工作班制、运行时间和建筑面积、占地面积，计算出分年能耗量及总能耗量。
2.1.4 营地能耗计算
营地包括承包商营地和建设单位营地，其消耗的主要能源为办公、生活用电。其综合用电指标，可参考《水利水电工程施工组织设计手册》第四卷中相关内容，并适当考虑配备必要的办公、生活电器酌情选取。
分年能耗量，可根据分年劳动力人数、人均建筑面积指标和能耗指标进行计算，分年能耗量汇总后即得总能耗量。
2.2 运行期能耗分析计算
2.2.1 油、气、水等生产辅助系统能耗计算
运行期的生产辅助系统，主要有机组技术供水系统、机组检修渗漏排水系统、压缩空气系统，透平油和绝缘油系统、通风空调系统、厂区给排水系统，这些系统的能耗主要为电能，其能耗量可根据各系统的用电设备的功率和年使用时间进行计算，各系统设备的年使用时间，可参考类似工程或根据经验选用。
2.2.2 生产性建筑物能耗计算
运行期的生产性建筑物，主要是主、副厂房、主变压器室、GIS室及其它辅助生产建筑物。其消耗的主要能源为电能，消耗方式为室内外照明用电。生产性建筑物中的通风空调系统和给排水泵能耗已在2.2.1中考虑。
生产性建筑物的室内及室外照明能耗指标，可参照《水利水电工程施工组织设计手册》第四卷中相关内容及国内类似工程经验确定，然后根据各建筑物需要的照明时间和建筑面积、占地面积即可计算出分年能耗量及总能耗量。
2.2.3 办公、生活设施能耗计算
运行期，电站的办公、生活福利设施消耗的主要能源为办公、生活用电，其室内照明负荷单位功率综合指标，可参考《民用建筑电气设计手册》中相关内容，并考虑配置一定的办公、生活电器确定。根据确定的永久办公、生活福利设施的建筑面积及各建筑物的负荷时间即可计算出能耗量。
3 结 语
能耗量的计算是节能降耗分析的基础，计算方法的科学与否，直接决定分析成果的是否可靠。由于水电项目的节能降耗分析工作开展时间较短，目前尚未形成一套统一、完善的计算方法，文中只是根据笔者参与过的一些水电工程节能降耗篇章的编制工作，提出了一些计算思路、简化计算方法及各项指标选取的参考依据。由于认识和资料所限，难免存在问题。因此，这还需要广大水电建设者广泛收集近些年已建和在建的工程项目相关数据，建立数据库，通过对数据的分析，提出更加符合当前水电工程建设实际的能耗指标，并最终形成统一的、全面的、科学的计算方法，为水电工程的节能降耗分析提供强有力的依据。
