朱莊水電站增效減排的節(jié)能設(shè)計

邢國霞XING Guo-xia

（朱莊水庫管理處，邢臺 054000）

（Zhuzhuang Reservoir Management Office，Xingtai 054000，China）

0 引言

朱莊水庫坐落于子牙河系釜陽河南澧河支河，距邢臺市35km，是一座以防洪灌溉為主，兼顧發(fā)電、城市供水等綜合利用的大（Ⅱ）型水利樞紐工程，調(diào)節(jié)方式為多年調(diào)節(jié)。水電站為一壩后引水式電站，高、低2座水電站均于1981年底投產(chǎn)發(fā)電。電站總裝機容4200kW。其中低機組裝機容量為3200kW（1臺）；高機組裝機容量為2×500kW。當時因受各種條件限制，所裝機組與原初設(shè)存有很大差距，在水庫正常灌溉放水時，機組運行就偏離了水輪機的高效區(qū)，存在機組運行效率低，振動大，汽蝕嚴重等問題。電站已運行30余年，設(shè)備銹蝕、老化嚴重，已不能保障正常發(fā)電運行。為保障水電站運行安全，充分發(fā)揮水電站經(jīng)濟效益，挖掘其發(fā)電潛力，朱莊水電站2013年已納入農(nóng)村水電增效減排規(guī)劃，主要是更新改造水輪機轉(zhuǎn)輪及附件、調(diào)速器、勵磁系統(tǒng)、高、低壓配電設(shè)備，新增計算機監(jiān)控保護設(shè)備。增效減排工程以節(jié)能為設(shè)計宗旨，推廣應用先進適用技術(shù)，提高農(nóng)村水電站的自動化和信息化水平，提高水能資源利用效率，增加清潔可再生能源供應，促進節(jié)能減排。

1 工程布置及建筑物節(jié)能設(shè)計

本次增效擴容改造將時間選擇在避開水庫大流量放水時段，即避開水庫灌溉和防汛時段，以縮短施工對放水流量的要求；對升壓站電氣設(shè)備更新時，根據(jù)運行情況對變壓器，高壓開關(guān)等電氣設(shè)備逐個進行更新。

本次增效擴容改造主要是對機電設(shè)備進行更換，建筑物沒有更新加固，因此工程總體布置及相關(guān)建筑物保持不變。設(shè)備選型時要結(jié)合原設(shè)備及其布置情況，合理安排更換設(shè)備位置，不增加場地。

2 機電設(shè)備節(jié)能設(shè)計

2.1 水輪機 電站裝機3臺，高機組單機容量500 kW，低機組單機容量3200kW。水輪機選型方面考慮如下措施。①水輪機的蝸殼、尾水管等主要埋設(shè)部件不拆除，仍保留使用。②水輪機的進水流道尺寸保持不變，所以所選機組必須符合原引水系統(tǒng)和流道的運行要求，選用效率高的水輪機模型。③電站裝機臺數(shù)不變，水輪機安裝高程不變，新轉(zhuǎn)輪采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，轉(zhuǎn)輪葉片采用不銹鋼材料制造，汽蝕性能應滿足現(xiàn)有安裝高程的要求，以保證機組安全穩(wěn)定運行。

2.2 電氣設(shè)備 本電站的電氣設(shè)計及設(shè)備選型節(jié)能降耗設(shè)計主要遵循以下原則：①遵循國家法律法規(guī)及有關(guān)設(shè)計標準的規(guī)定，滿足有關(guān)節(jié)能規(guī)劃和節(jié)能措施的要求。②在工程設(shè)計中貫徹節(jié)能降耗設(shè)計思想，通過技術(shù)經(jīng)濟能源環(huán)境等綜合分析比較論證，選擇設(shè)計方案。③根據(jù)工程特點，分析能耗指標，明確節(jié)能目標，落實節(jié)能措施。④采取節(jié)能新技術(shù)和新工藝，對落后的耗能過高的用能產(chǎn)品、設(shè)備實行淘汰制度。

變壓器是輸變電行業(yè)中的耗能大戶，我國變壓器的總損耗占系統(tǒng)總發(fā)電量的10%左右，變壓器的節(jié)能降耗已是勢在必行。

電站升壓變不要經(jīng)常處于滿載甚至超載運行，電站裝3臺機組，選兩臺S11型升壓變，另選擇升壓變的變比要適當，通過調(diào)整無載分接開關(guān)，使發(fā)電機保持在額定電壓運行，不應偏離太多，電壓過高或過低對節(jié)能都不利。

由于材料技術(shù)的不斷發(fā)展和變壓器廠對結(jié)構(gòu)的不斷改進，節(jié)能型變壓器發(fā)展很快。S11系列是目前推廣應用的低損耗變壓器，空載損耗較S9系列低75%左右，其負載損耗與S9系列變壓器相等。因此，在本工程中推廣使用低損耗變壓器。

3 施工節(jié)能設(shè)計

編制施工計劃，合理分配工期，有效利用現(xiàn)場各項資源。施工材料和機電設(shè)備可通過附近道路運輸，電站對外交通較為方便。施工用電、用水可利用電站現(xiàn)有設(shè)施解決。在施工期間，保持干場作業(yè)，防雨水沖毀施工現(xiàn)場，影響施工進度。合理安排工期，優(yōu)化工序，減少停機，增加發(fā)電。

4 運行管理節(jié)能設(shè)計

用現(xiàn)代運行管理模式，實現(xiàn)了“少人值守、無人值班”的運用方式，實行一崗多能的精簡高效機構(gòu)，建立現(xiàn)代企業(yè)運作機制，按照企業(yè)管理“十六字方針”完善法人治理結(jié)構(gòu)，做到所有權(quán)和管理權(quán)、決策權(quán)和經(jīng)營權(quán)分離；建立全新的分配激勵機制，充分調(diào)動和發(fā)揮員工的主觀能動性和創(chuàng)造性；構(gòu)筑新型的人力資源開發(fā)管理機制，做到精干高效，充分利用社會資源為企業(yè)服務；利用現(xiàn)代化的管理手段和方式，節(jié)約人力成本，降低其他固定成本。為確保水電站機電設(shè)備和水工建筑物的正常運行、安全生產(chǎn)、完成發(fā)電和水庫調(diào)度任務所進行的管理工作。主要包括：水務管理和水庫調(diào)度、水工建筑物的安全監(jiān)測、機電設(shè)備的運行管理等。

5 節(jié)能效益

5.1 總體節(jié)能效益 電站總裝機容量4200kW，其中低機組裝機容量為3200kW（1臺），設(shè)計發(fā)電流量為12.6m3/s；高機組裝機容量為2×500kW，設(shè)計發(fā)電流量為7.84m3/s。根據(jù)全國2009年燃煤電廠供電標準煤耗為342g/kW·h，國家科技部2007年8月公布的《全民節(jié)能減排手冊》，燃燒1t標煤向大氣排放2.567t二氧化碳，因此，本電站相當于節(jié)約了2939.9t標準煤，減少二氧化碳排放量7546.6t。另外，根據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計每噸標準煤燃燒二氧化硫排放量為8.5kg，則可減少二氧化硫排放25t。由于可使用電量的增加，替代煤炭資源后，還可減少氮氧化合物及煙塵的排放量。水電作為清潔可再生能源，是國家政策鼓勵與扶持的建設(shè)項目，本工程按照節(jié)能、節(jié)地、節(jié)材、節(jié)水、資源綜合利用的要求，在設(shè)計中充分貫徹節(jié)能降耗的指導思想，經(jīng)分析論證，滿足國家現(xiàn)行法律、法規(guī)節(jié)能降耗的基本要求。

5.2 施工期能耗 施工期能耗主要是施工用電消耗和部分汽、柴油消耗，包括施工設(shè)備用電，施工照明用電和施工運輸工具油耗等。施工期采用節(jié)能設(shè)備、合理安排工期和施工布置等行之有效的節(jié)能措施，節(jié)約能源，降低能源損耗。

5.3 運行能耗 水力發(fā)電是清潔可再生能源，流經(jīng)水輪機的水，在將水能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程中主要是利用了水的勢能，不會產(chǎn)生損耗。運行期主要能耗是廠用電電能消耗和水輪機潤滑油、變壓器絕緣油消耗。運行期能耗中，電氣設(shè)備運行能耗最高，電氣設(shè)備運行能耗包括電站所有高、低壓電氣設(shè)備的運行能耗，如電站主變壓器、發(fā)電機電壓設(shè)備、廠用電設(shè)備、控制保護及直流等盤柜等生產(chǎn)用電氣設(shè)備的運行能耗。由于電站的電氣設(shè)備運行既影響到電站的安全穩(wěn)定運行，又影響到電站的經(jīng)濟合理運行，因此在電氣設(shè)計過程中，所有電氣設(shè)備應能滿足安全穩(wěn)定運行的條件，同時應具有較高的經(jīng)濟運行指標，控制運行能耗，提高電站的整體效益。

6 結(jié)束語

朱莊水電站通過節(jié)能技術(shù)在工程功能、設(shè)備選擇等方面的應用，施工期采用節(jié)能設(shè)備和行之有效的節(jié)能措施，節(jié)約能源，降低能源損耗，提高設(shè)備的發(fā)電效率、可靠性和安全性，增加清潔可再生能源的供應，，達到了增效減排的規(guī)劃，產(chǎn)生了巨大的節(jié)能效益，消除安全隱患，保障公共安全，實現(xiàn)了國家節(jié)能降耗的基本要求。

[1]梁杰.新莊水電站增效減排工程規(guī)劃[J].陜西水利，2012（05）.

[2]馬濤.老刁溝水電站增效減排項目設(shè)計[J].小水電，2010（06）.

[3]水利項目節(jié)能評估和審查暫行辦法.