牛岭水库工程节能评价及措施

李汉霖 韦 玮

一、工程概况

牛岭水库地处安徽省宣城市泾县境内，位于青弋江上游最大的支流徽水河中游。牛岭水库总库容1.63亿m3，属大（2）型水库，工程等别为Ⅱ等。宣城市位于皖东南，和江苏、浙江接壤，地处苏、浙、皖三省交汇区域。2013年，全市实现地区生产总值849亿元，按可比价格计算（下同），比上年增长12.0%，按常住人口计算，人均生产总值约3.3万元。牛岭水库的建设任务为：以防洪为主，结合供水，兼顾发电、灌溉等综合利用。

二、节能评价依据

1.能源供应、消耗状况及节能目标

2015年，安徽省全年地区生产总值（GDP）22005.6亿元，发电量 2034.2亿kW·h，能源生产总量9711.2万t标准煤。2015年，宣城市生产总值（GDP）实现 971.47亿元，发电量60.66亿 kW·h，全社会用电量为87.15亿kW·h。

根据安徽省统计局公布数据显示，2015年宣城市单位生产总值能耗为0.638t标准煤/万元。按照《中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要》，“十三五”时期单位GDP能源消耗降低15%计算（由于目前安徽省“十三五”节能减排任务尚未分解，暂按国家约束性数据计算），预计“十三五”末期宣城市单位地区生产总值能耗为0.542t标准煤/万元，全社会能源消费增量为193.2万t标准煤。

2.建设期和运行期的能耗总量

建设期用能以土方开挖和建筑物混凝土施工等耗用能源为主，主要能源消耗为汽、柴油燃料和电能。其中，施工期间消耗汽油约140t、柴油4170t、电730万kW·h，折合成标准煤0.94万t。

运行期主要耗能种类为电站运行、工程管理、维护等所消耗的电能以及办公等用水等。运行期间年电能消耗约175.66万kW·h，用水 624t，折算成标准煤 587.64t。

三、节能措施

1.节能设计原则

（1）遵循国家法律法规及有关设计标准的规定，满足有关节能规划和节能措施的要求。（2）在工程设计中贯彻节能降耗设计思想，通过技术经济能源环境等综合分析比较论证，选择设计方案。（3）根据工程特点，分析能耗指标，明确节能目标，落实节能措施。（4）采取节能新技术和新工艺，对落后的耗能过高的用能产品、设备实行淘汰制度。

2.工程总体布置节能设计

在枢纽布置、主要建筑物设计过程中，始终贯彻执行节能标准，将节能降耗指标作为方案选择的重要考察内容，设计过程中主要采取的节能降耗措施如下：

（1）大坝枢纽：通过多方案经济、技术、节能指标比较，选定下坝址碾压混凝土重力坝+坝顶开敞式溢流坝（溢洪道）的整体布置格局，工程总布置紧凑，运行管理方便。对碾压混凝土重力坝进行体形优化，在满足稳定应力的基础上，尽量减少混凝土方量，降低水泥这种高耗能材料的用量。优化大坝建基面，在地质条件、应力变形满足前提条件下，尽可能减少大坝基础开挖量。采用坝身泄洪，减少了因布置坝外泄洪建筑物而增加的开挖、支护等工程量。

（2）引水系统：优化引水系统结构设计，降低引水系统的水头损失。该电站引水管道额定水头损失仅为1.33m，占额定水头的2.90%。

（3）发电厂房：发电厂房布置于坝址下游约5.5km处徽水河的左岸，充分利用了牛胫岭弯道河段的天然落差和现状交通道路。所有建筑材料应采用浅色调，如涂料应采用防潮、防霉的白涂料，所有照明设备采用节能环保型，可减少照明电能能耗。

3.施工组织节能设计

该工程施工期土石方开挖运输，混凝土骨料生产及混凝土施工，施工物资进场及存储，施工供水供电等均使用大量的机械设备，消耗大量的油、电。在施工过程中应提高各工程参建单位的节能降耗意识，加强施工现场的管理，节能降耗主要从物资运输、机械设备选型、加强工程节能管理等方面入手。

4.水力机械节能设计

为更好地节能降耗，提高电站的经济效率，在水轮发电机组设备选型方面主要考虑如下措施：（1）根据电站动能特性、机组设计制造条件要求，尽可能采用单机容量大的的机组，减少配套附属及辅助设备，节省附属设备用电量，减小能耗。（2）根据该电站的运行水头范围和特点，充分论证水轮机参数，选用效率高、稳定运行范围大的混流式水轮机。（3）发电机采用合理的结构设计和通风设计，提高发电机的整体效率。（4）水轮发电机组所有冷却器的材料均采用热交换效率高的材料，以减少冷却水量，达到节水节能目的。（5）机组油压装置油泵、水轮机机坑排水泵、发电机推力轴承顶起高压油泵均选用效率高的优质产品，以节省电能。（6）电站辅助设备系统包括：机组、厂内排水系统、透平油系统、绝缘油系统、压缩空气系统、暖通空调系统、照明系统、给排水系统等。机组检修使用的设备包括起重设备、机修设备等。

5.电气节能设计

（1）选择合理、经济的接入电力系统方案：牛岭电站建成后可向泾县和宣城电网提供电能，根据电站装机容量、供电方向及电网现状，电站出线电压等级拟初选110kV，输送距离为23km。

（2）电站开关站选址设计中节约土地、林木资源：根据电站建筑物的布置位置及周围地质、地形条件，经过技术经济比较，为减少资源浪费和增加环保效益，电站110kV开关站的选址推荐采用在副厂房左端布置气体绝缘金属封闭开关设备（GIS）的布置方案，GIS装置与主变分2层布置，GIS和出线场布置在两台主变上层。

（3）主变压器参数、结构与材料选择：电站、生态电站主变压器的额定容量分别为16 MVA、3.15MVA，主变压器空载运行，将产生电能的损耗。设计时选择低损耗的主变压器，铁芯选用优质、薄型、高导磁、晶粒取向、经激光处理的冷轧硅钢片，同时控制变压器空载损耗，以提高变压器综合效率。

（4）合理选择厂用变压器电压等级及容量、选用低损耗变压器：根据厂用设备电机电压、容量以及布置位置，合理确定供电等级，根据牛岭电站装机规模和布置，参考类似电站，初拟采用一级厂用电压供电方式。根据厂用负荷重要性、运行方式，分析统计最大和最小厂用负荷，合理选择厂用变压器容量，使变压器工作在高效低耗区，并选择损耗较低的干式变压器，拟选SC（B）13型变压器，容量均为315kVA。

（5）选择节能型导体：根据电站装机容量，结合环境布置条件，该电站2台主变压器低压电压母线选择全绝缘屏蔽铜管母线。管型母线的表面积大，集肤效应系数低，其外表面电流密度分布均匀，功耗小。全站的电缆均采用铜芯，并根据负荷的容量合理选择截面以减小电缆的损耗。

（6）厂用电设备：对主要电气设备的运行，应按设备的运行维护规程，定期进行巡视观察、维护，将问题处理在事故发生前，发现问题及时处理，保证设备长期安全、高效、稳定运行。对厂用电负荷运行应分配合理，尽量避免变压器空载或带小负荷运行，降低空载损耗。选用高效节能照明灯具，提高灯具的运行寿命；照明灯具应分组控制，根据不同工作环境的照明需要调整照度；应尽量利用自然采光，以达到电站节能运行。

（7）控制保护及通信：该电站按“无人值班”（少人值守）的要求设计，对电站设备的运行控制，采用全计算机系统集中监控方式。计算机监控系统能实现最优开机组合及运行机组间最优负荷分配，达到节水多发的目的。电站计算机监控系统与视频监视系统、火灾自动报警系统等交换信息，实现资源共享和系统间的自动联动。减少了现场巡视人员的工作量，实现了集约化管理，提高了效率，节省了运行成本。

（8）电站电能计量器具：电站电能计量器具均采用数字式智能电度表，按机组、主变、110kV系统、公用、坝区等现地控制单元分别设置电量变送器和交采装置，满足电站主要机电设备的电测量和电能计量的要求。

四、结语

节能评价依据《国家发展改委关于加强固定资产投资项目节能评估和审查工作的通知》《国家发展改革委关于印发〈固定资产投资项目节能评估和审查指南〉（2006）的通知》和《水利水电工程节能设计规范》等要求。

工程总体布置、施工组织设计充分结合项目区地形、地质条件、水流条件、大坝及厂房布置型式及工程运用要求，在满足发电、防洪功能前提下，减少工程投入及后期运行费用，从而减少能源消费。所选择的机电设备均为通用的标准化产品，其能耗指标基本优于相关能效限值。项目的运行调度采用计算机监控系统，可优化机电设备的经济运行，降低能源消耗及提高水资源的利用率。

该工程综合能耗指标为0.04t标准煤/万元，远低于2020年末宣城市单位生产总值能耗0.58t标准煤/万元，该项目运行期间的增加的能耗仅占宣城市2015年全社会总用电量的0.022%，对所在地能源消耗增量影响极小。该项目新增能源消费量占宣城市“十三五”能源消费增量控制数比例m%=0.03，m＜1影响程度较小，对宣城市的能源供应基本无影响，符合国家、行业和地方的节能要求