±800 kV特高压直流输变电工程节能评估方法

杨旭，左剑，徐先勇，万全，刘潇潇

(1.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

±800 kV特高压直流输变电工程节能评估方法

杨旭1，左剑2，徐先勇2，万全2，刘潇潇2

(1.国网湖南省电力公司，湖南长沙410007；2.国网湖南省电力公司电力科学研究院，湖南长沙410007)

简要阐述酒泉—湖南±800 kV特高压直流输电工程湘潭换流站500 kV输变电工程的节能评估方法，主要内容包括项目概况、能源供应情况分析评估、项目建设方案节能评估、项目能源消耗及能效水平、节能措施评估、存在的问题等。该工程采用的主要节能措施切实可行、经济合理，节能效果明显，能够为项目运行带来明显的经济效益。

±800 kV特高压直流；节能评估；换流站；能源消耗

根据酒泉—湖南±800 kV特高压直流输电工程可行性研究报告及评审意见，拟建设1回800 kV/ 8 000 MW特高压直流，起点甘肃酒泉地区，落点湖南湘潭地区，直流输电线路长度约2 407 km。为满足酒泉—湘潭±800 kV特高压直流电能安全稳定送出的需要，并有利于提高电网的安全稳定水平和应对重大自然灾害等突发事件的能力，有必要新建±800 kV湘潭换流站配套500 kV送电线路工程。根据酒泉—湘潭特高压直流输电工程可行性研究及最新系统研究结果可知，湘潭换流站配套500 kV接入系统方案如下:湘潭换流站本期共出7回500 kV线路，其中2回线路接至位于湘潭的鹤岭500 kV变电站、2回线路接至位于株洲的云田500 kV变电站，2回线路接至位于株洲的古亭500 kV变电站，1回线路接至位于衡阳船山500 kV变电站。

根据 《中华人民共和国节约能源法》、 《国务院关于加强节能工作的决定》及 《固定资产投资项目节能评估和审查暂行办法》 的有关规定〔1-4〕，进行了±800 kV湘潭换流站配套500 kV输变电工程的节能评估工作。按照 《固定资产投资项目节能评估工作指南 (2014年本)》、《固定资产投资项目节能评估报告书深度要求》及其他法律法规、标准规范的要求，编制完成了 《±800 kV湘潭换流站配套500 kV输变电工程节能评估报告》。

1 建设方案节能评估

1.1 工艺方案节能评估

变电站设备在分配和输送电能环节中起着不可缺乏的作用，但这些设备在运行时也必然产生能源损耗，本项目在工程设计及施工过程中科学、合理地选择设备结构形式和主要参数，降低了设备的运行损耗。本项目为 《产业结构调整指导目录(2011年本)》 (国家发改委2011年第9号令)中鼓励类，符合国家产业政策，满足清洁生产的要求。

1.2 项目总平面布置节能评估

本项目的总平面布置符合生产工艺流程的合理要求，各个工序有良好的联系；符合国家现行的防火、防爆、安全、卫生、节能、环保等规范要求；总平面布置分区合理，因地制宜，充分利用地形，合理安排各工段区域，工艺流程顺畅，便于运行、维护及检修，是最节能的总平面布置方案。

1.3 主要用能工艺和设备节能评估

本项目是变电站及线路建设工程，其工艺和工序较简单，其主要用能工艺和工序均体现在耗能设备部分。

1.4 辅助生产和附属生产设施节能评估

前期设计站用电已考虑全站的最终负荷，本期扩建只需将新增负荷分别接在已有两段母线的备用回路上。照明前期已经上齐，不需新增加相间道路巡视照明。

1.5 能源计量器具配备方案节能评估

湘潭换流站线路对侧各站均已配置了关口计量系统，本工程的考核计量点应接入各站现有关口计量系统。关口考核点配置双向多功能主、备2块电能表。根据DL/T 448—2000《电能计量装置技术管理规程》的要求，电能表应按Ⅰ类表配置:有功电能测量精度为0.2S级，无功电能测量精度为2级。古亭500 kV变本期扩建3-3L并联电抗器，配置1台0.5S级多功能电子式电能表，布置在主变及35 kV继电器室现有35 kV电能表柜内。电能表有功电能测量精度为0.5S级，无功电能测量精度为2级。考核计量点应接入本站现有非关口计量系统。

根据 (GB17167—2006) 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》的要求，项目拟合理配置满足生产经营需要的各种能源计量器具，同时配备专职的节能专工、计量专工，持证上岗，负责能源计量专业的各方面管理工作。

2 节能措施评估

2.1 节能措施效果评估

根据 《固定资产投资项目节能评估报告书内容深度要求》的规定，未纳入建设项目主导工艺流程的节能措施为单项节能工程。

本项目工艺流程和技术方案中采用了大量的节能措施，节能效果显著，但它们均为变电站站主导工艺的组成部分，故本项目没有单项节能工程。

2.2 节能管理方案评估

根据 (GB/T 23331—2009)《能源管理体系要求》和 (GB/T 15587—2008)《工业企业能源管理导则》的要求，在电网的运行的管理过程中，项目建设单位结合自身特点，建立了一系列管理制度与办法，这些管理制度和措施是一整套已相对成熟的能源管理体系和建设方案，本工程作为扩建项目没必要另行建立。该套方法的具体内容如下:

1)建立以站长为组长的节能工作领导小组，成员包括变电站副站长等领导成员，指导全站能源管理工作。同时自上而下建设能源管理网络，配备专职及兼职的节能管理人员，建立相应的管理体制。

2)确定明确的能源管理方针，即按年度确定量指标体系，如站用电、照明用电、采暖用电、空调用电、变电系统损耗等，并将以书面文件颁发、贯彻执行。

3)建立和完善能源管理系统，按部门、人员、岗位落实具体工作任务，形成全员参与的能源管理和节能体制，建立考核制度和奖惩制度。加强职工节能意识的宣传和教育，提高职工节约能源的自觉性，同时积极培训能源管理和技术人才。

4)按照 (GB 17167—2006) 《用能单位能源计量器具配备和管理通则》的要求，配备能源计量器具，建立相应的管理制度。

5)系统地制定能源管理文件、技术文件和记录档案，对能源管理的制度和标准、能源管理的技术要求和操作规程、计量和监测结果的保存等进行详细规定。

6)主要从能源输入、能源转换、能源使用、能源分配与传输、能耗分析与评价等方面进行重点管理，包括定期测定检修以保持生产设备最佳工部、杜绝照明、采暖、空调等设备在无人时高负荷运行，设置自动控制系统，降低站用电、根据能耗分析结果持续不断改进节能工作。

7)定期组织对能源管理系统进行检查、评价，发现的问题及时处理。

根据上述分析，项目节能管理制度和措施符合(GB/T 23331—2009) 《能源管理体系要求》和(GB/T 15587—2008) 《工业企业能源管理导则》的相关规定。

3 能源利用状况核算及能效水平评估

3.1 能评前能源利用情况

1)变电工程的电力损耗

根据 《电力系统设计手册》，变电站电能损耗计算公式如下:

并联电抗器损耗计算

式中 Pn为电抗器额定损耗 (3相)(MW)；T为电抗器运行小时数 (h)。

2)输电线路损耗

线路年平均电能损失计算式如下:

式中 PZ为线路电阻电能损失 (kW/km)；PC为线路电晕电能损失 (kW/km)；τ为年损失小时数(h)。

电阻电能损失计算:

式中 PZ为年电阻电能损失(kW/km)；P为系统最大运行方式下该线路的输送功率 (MW)；Q为系统最大运行方式下通过该线路的三相无功功率(Mvar)；Um为线路额定电压 (kV)；R为子导线交流电阻 (Ω)。

3)电晕功率损耗计算公式为

式中 PC为年电晕电能损失 (kW/km)；r为子导线半径 (cm)；Em1，Em2，Em3分别为导线表面电场强度 (MV/m)，对分裂导线取平均电场强度最大值；为好天气电晕损失；分别为雪天、雨天、雾凇天的电晕损失，由导线表面最大电场强度与导线电晕临界电场强度的比值确定；分别为1年内好天气、雪天、雨天、雾凇天的计算小时数。

计算得到本输变电工程500 kV线路年总电能损失为1 996.82万kWh。

4)项目能源消费量

输变电工程其能源消费量即为项目本身的耗用电量，综合35 kV并联电抗器以及线路的损耗，本工程年能源消费量 42.05+1 996.82=2 038.87 (万kWh)。

按当量值0.1229 kgce/kWh进行折算，项目能源消费量为2 505.77 tce/a；按等价值0.308 kgce/kWh (2012年湖南省火力发电煤耗水平)进行折算，项目能源消费量为6 279.72 tce/a。

5)项目能效指标

变电站年供入电量计算公式如式如下:

式中 Pi为潮流计算中的供入负荷 (MW)；Ti为各方式潮流运行时间 (h)，取1 250 h(年负荷利用小时数5 000 h)。

根据前述计算，本期工程年供入电量3379875万kWh，年耗 (用)电合计2 038.87万kWh，损耗率为0.06%。

节能评估前本工程年总耗电量为2 038.87万kWh，折当量值2 505.77 tce/a，等价值6 279.72 tce/a。年输送电量为电3 379 875万kWh/a，损耗率为0.06%。

3.2 能评后能源利用情况

初步设计中建议本工程导线采用4×JL3/G1A-630/45型钢芯高导电率铝绞线，较4×JL/G1A-630/45型钢芯铝绞线年可减少电能损耗445.9万kWh(减少耗能1.3万kWh/(km·a)，本湘潭换流站配套工程500 kV线路总公里数为343 km)，线路投资差价的节能回收期约7.57年。

4 能源消费影响评估

4.1 对所在地能源消费增量的影响评估

本工程年损耗电能为2 038.87万kWh/a，折标煤当量为2 505.77 tce/a，等价标煤量 (2012年湖南省火力发电煤耗水平，折标煤系数 0.308 kgce/kWh)为6 279.72 tce/a，湘潭、株洲、衡阳3市 “十二五”能源增量分别为648.49万tce，970万tce，965万tce，增量总和为2583.49万tce。

本项目新增能源消费量占所在地 “十二五”能源消费增量控制数比例m为0.024%。因此，本项目对所在地能源消费增量的影响较小，节能目标影响评价指标，见表1。

表1 节能目标影响评价指标表

4.2 对所在地完成节能目标的影响评估

“n”值计算方法如下:

式中 a为 2010年项目所在地能源消费总量(tce)；b为2010年项目所在地生产总值 (万元)；c为2010年项目所在地单位GDP能耗 (tce)；d为项目年综合能源消费量 (等价值)tce；e为项目年增加值 (万元)。本工程计算参数如表2。

表2 “n”值计算参数表

本工程项目年增加值即项目工业产值=产品价值实物量×输送电量过网电价 (不含增值税)=

59.4 万元。

输送电量过网电价测算的原则为考虑生产成本、货款的还本付息等因素，以投资方税后内部收益率8%为基础，预测不含税单位电量分摊金额为0.22元/MWh，含税单位电量分摊金额为0.26元/MWh。

由上述计算，本工程项目增加值能耗影响所在地单位GDP能耗的比例 “n”值小于0.1%，因此本项目对所在地完成节能目标的影响较小。

5 结论

1)本工程消耗的能源较为单一，均为电能，项目正常运行后，年消费量为2 038.87万kWh/a。按当量值0.1 22 9 kgce/kWh进行折算，项目能源消费量为 2 505.77 tce/a；按等价值 0.308 kgce/ kWh(2012年湖南省火力发电煤耗水平)进行折算，项目能源消费量为6 279.72 tce/a。

2)本工程的建设对于改善地区电网结构、满足地区负荷发展需要都具有重要意义。本工程的建设有利于节能减排的完成，有利于地方经济的发展。本项目对所在地能源消费增量的影响较小，对所在地能源消费及单位GDP能耗下降完成节能目标影响较小。

3)本项目消耗能源来源于所需输送的电能，不占用其他资源，能源消耗为被动消耗，所以，能源供应条件是落实的。

根据前述分析，本工程综合线损率低于湖南省500 kV综合损耗率。

4)本项目在工程设计及施工过程中科学、合理地选择设备结构形式和主要参数，降低了设备的运行｀损耗。没有采用国家明令禁止和淘汰的落后工艺和设备，符合国家产业政策，满足清洁生产的要求。

5)项目高度重视节能技术和节能管理工作。工程的选址及总平面布置合理，有利于方便生产、降低产品能耗；工艺流程、技术方案为国内先进水平，用能工艺和工序满足工艺条件要求；采用了大量的节电及节水措施，同时按国家有关标准规范的要求配置相应的能源计量器具和人员，这些节能措施经过实践检验技术可行、经济合理，节能效果明显，能够为项目运行带来明显的经济效益。

6)本工程采用的前述主要节能措施，这些节能措施均为输变电工程切实采用的节能技术，通过实践检验技术可行、经济合理，节能效果明显，能够为项目运行带来明显的经济效益。

〔1〕唐敏.节约能源的法理念与制度——解读修订后的 《节约能源法》〔J〕.电力需求侧管理，2008，10(1):7-10.

〔2〕舒东胜.输变电设备能耗指标研究 〔J〕.湖北电力，2014，38 (2):34-37.

〔3〕杨旭中.审查节能专题的几点体会 〔J〕.电力勘测设计，2014，4(4):1-4.

〔4〕吴鸿亮，杜尔顺，门锟，等.面向低碳目标的电力系统节能与经济运行评价系统 〔J〕.电网技术，2015，39(5):1 179-1185.

Energy saving assessment method of±800 kV HVDC transmission and transformation project

YANG Xu1，ZUO Jian2，XU Xianyong2，WAN Quan2，LIU Xiaoxiao2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410007，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Electric Power Research Institute，Changsha 410007，China)

The energy saving assessment method for 500 kV power transmission project of Jiuquan-Hunan±800 kV HVDC Xiangtan converter station is proposed.The proposed method is consist of project overview，analysis and evaluation of energy supply，energy consumption，energy efficiency level and the existing problems.The main energy saving measures adopted in this project are feasible，economical and reasonable，energy-saving effect obviously，and it can bring obvious economic benefits for project operation.

±800 kV HVDC；energy saving assessment；converter station；energy consumption

TM721.1

A

1008-0198(2016)04-0051-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.04.013

杨旭(1969)，男，湖南人，高级工程师，主要从事电力系统及其技术的研究工作。

2015-12-03