節(jié)能設(shè)計(jì)在農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造中的應(yīng)用

王海超

（新華水力發(fā)電有限公司，河南 洛寧 471700）

節(jié)能設(shè)計(jì)在農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造中的應(yīng)用

王海超

（新華水力發(fā)電有限公司，河南 洛寧 471700）

以河南省洛寧新華崛山水電站為實(shí)例，探討節(jié)能設(shè)計(jì)在農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造中的應(yīng)用，歸納和梳理節(jié)能設(shè)計(jì)的基本思路和步驟，以期為同類水電站的改造提供一定的借鑒和參考。

節(jié)能設(shè)計(jì)；農(nóng)村水電站；增效擴(kuò)容

面對日益突出的能源供需矛盾，發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，走可持續(xù)發(fā)展道路已成為必然選擇。水能資源是我國現(xiàn)代能源的重要組成部分，在大力倡導(dǎo)節(jié)能減排的今天，水利水電行業(yè)也需要不斷轉(zhuǎn)變發(fā)展觀念，尤其是要加大在節(jié)能降耗上的投入力度，不斷推進(jìn)節(jié)能設(shè)計(jì)和節(jié)能優(yōu)化，提高有限水能資源的利用效率［1］。分布在農(nóng)村地區(qū)，單站裝機(jī)容量小于5MW及其配套電網(wǎng)，被稱為農(nóng)村水電站［2］。目前，全國已建成小水電站4萬余座，總裝機(jī)容量在5.1億MW左右。對于部分建成年代較早的水電站，在其增效擴(kuò)容改造設(shè)計(jì)中，應(yīng)結(jié)合電站的能耗特點(diǎn)，重點(diǎn)對電站的施工、電氣設(shè)備和管理節(jié)能等方面進(jìn)行設(shè)計(jì)，充分發(fā)揮水電站的節(jié)能降耗作用，進(jìn)一步促進(jìn)節(jié)能減排在農(nóng)村水電中的實(shí)施。

1 工程概況

崛山水電站位于河南省洛寧縣黃河一級支流洛河干流上。電站于1993年建成投產(chǎn)，利用馬店太平莊渠首攔河壩引水及張村水電站尾水發(fā)電，為渠道引水式電站。電站樞紐由渠首壩、引水渠道、壓力前池、壓力管道、廠房、發(fā)電機(jī)組和輸變電線路等組成。目前電站總裝機(jī)3臺(tái)，容量為16 500kW（6 500kW+2×5 000kW）。

此次增效擴(kuò)容改造工程主要是對電站現(xiàn)有3臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組、附屬設(shè)備及其電氣設(shè)備進(jìn)行改造，同時(shí)升級改造微機(jī)監(jiān)控與自動(dòng)化系統(tǒng)，以及對電站引水系統(tǒng)和主副廠房進(jìn)行整修改造。工程能耗特點(diǎn)主要涉及設(shè)備選型、施工機(jī)械、建筑材料和運(yùn)行管理等領(lǐng)域，能源消耗發(fā)生在工程建設(shè)期和運(yùn)行期，且主要為施工機(jī)械燃油消耗和電能消耗。

2 規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)選擇

規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)是約束市場經(jīng)濟(jì)各客體發(fā)展的準(zhǔn)則。結(jié)合節(jié)能發(fā)展的要求，農(nóng)村水電站在改造過程中應(yīng)嚴(yán)格遵守《工程設(shè)計(jì)節(jié)能技術(shù)暫行規(guī)定》（GBJ6-85）、《公共建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》（GB50189-2005）、《中華人民共和國節(jié)約能源法》中華人民共和國主席第90號令、《中華人民共和國可再生能源法》中華人民共和國主席第33號令、《建設(shè)工程勘察設(shè)計(jì)管理?xiàng)l例》國務(wù)院第293號令和《電工行業(yè)節(jié)能設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定》（JBJ15-88），以及其他相關(guān)規(guī)范、規(guī)定、標(biāo)準(zhǔn)及文件。

3 節(jié)能設(shè)計(jì)原則

節(jié)能是我國長期堅(jiān)持的重要戰(zhàn)略方針，是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的重要手段。節(jié)能設(shè)計(jì)是在滿足國家有關(guān)法律法規(guī)的基礎(chǔ)上，根據(jù)國家和行業(yè)的各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，對經(jīng)濟(jì)發(fā)展各個(gè)客體進(jìn)行節(jié)能約束，使其通過降低能耗、節(jié)約資源，從而不斷提高資源的利用效率，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)和環(huán)境的可持續(xù)健康發(fā)展。在此次增效擴(kuò)容改造中，重點(diǎn)是貫徹節(jié)能降耗設(shè)計(jì)思想，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(shí)行淘汰制度，確保電站各項(xiàng)指標(biāo)滿足有關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)的節(jié)能要求。

4 工程節(jié)能設(shè)計(jì)

4.1 施工節(jié)能

施工期從機(jī)械設(shè)備使用和管理等方面應(yīng)盡量采用新工藝、新技術(shù)、新材料和新產(chǎn)品［3］，并采取以下節(jié)能措施：①限制并淘汰落后的施工機(jī)械和設(shè)備；②施工期間夜間照明，采用節(jié)能型燈具和節(jié)能控制系統(tǒng)；③盡量采用生物柴油、乙醇類燃料汽車和機(jī)械；④開挖時(shí)采用高效節(jié)能風(fēng)機(jī)、水泵和空壓機(jī)；⑤制定和落實(shí)施工設(shè)備檢查制度，優(yōu)先推廣和選用新型節(jié)能設(shè)備和技術(shù)；⑥推廣節(jié)能駕駛操作培訓(xùn)，提高駕駛員技術(shù)素質(zhì)。

4.2 電氣設(shè)備節(jié)能

4.2.1 供配電系統(tǒng)。配電系統(tǒng)應(yīng)力求操作簡便和安全可靠，因此需要結(jié)合電站設(shè)備的總負(fù)荷容量，以及各用電設(shè)備的實(shí)際特征，同時(shí)考慮各設(shè)備之間的距離和位置，對供配電系統(tǒng)進(jìn)行全面優(yōu)化和設(shè)計(jì)，提高供配電系統(tǒng)的整體協(xié)調(diào)性。

4.2.2 輸電線路。根據(jù)輸電線路的電阻特點(diǎn)，當(dāng)輸電線路通過電流時(shí)線路會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱等現(xiàn)象，這樣會(huì)造成一定功率的損耗；當(dāng)通過電流不變時(shí)，線路長度越長則電阻值越大，造成的電能損耗就越大。因此，設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先使用銅芯等電阻率低的材質(zhì)做導(dǎo)線，同時(shí)優(yōu)化輸電線路的布局和走向，盡量縮短線路的長度；對于輸電距離遠(yuǎn)的線路，可以通過選用截面尺寸較大的導(dǎo)線來減少電阻值，雖然隨著導(dǎo)線截面尺寸的增大，輸電線路的費(fèi)用有所提高，但是相對于節(jié)約的年運(yùn)行費(fèi)用而言是比較經(jīng)濟(jì)和合理的。此外，變電站位置的選擇也很重要，為了盡量縮短變電站的供電半徑，應(yīng)在距離用電負(fù)荷中心較近的位置安裝變電站。

4.2.3 照明設(shè)備。照明設(shè)備是電站的主要能耗設(shè)備之一。在滿足照明要求的前提下，應(yīng)盡量選用高壓鈉燈、太能能等高效節(jié)能和新型照明設(shè)備；對于有條件的地方，應(yīng)將人工照明設(shè)備與自然光照明進(jìn)行結(jié)合，設(shè)置天窗、隔窗和光導(dǎo)照明，最大程度采用自然光進(jìn)行照明；降低照明設(shè)備附屬元件的能耗特性，優(yōu)化照明設(shè)備的控制方式等也是實(shí)現(xiàn)照明設(shè)備節(jié)能的重要措施，推薦電站優(yōu)先選用節(jié)能型電感鎮(zhèn)流器和自感應(yīng)開關(guān)設(shè)備等。

4.3 管理節(jié)能

農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造中主要的能耗發(fā)生在施工期，因此在改造設(shè)計(jì)中已經(jīng)對工程布置形式和施工方案選擇等進(jìn)行了優(yōu)化和節(jié)能設(shè)計(jì)，同時(shí)優(yōu)先選用了新型高效的節(jié)能設(shè)施。由農(nóng)村水電站的特點(diǎn)可知，農(nóng)村水電站在改造過程及后期運(yùn)營中，管理起著至關(guān)重要的作用。因此，管理節(jié)能也顯得尤為重要。

在改造過程中，應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行和落實(shí)各項(xiàng)能源管理的規(guī)章制度和措施，嚴(yán)格把控施工中的各項(xiàng)能源消耗，避免和杜絕不必要的能耗浪費(fèi)；同時(shí)，加強(qiáng)對人員和物資的管理，在事前和事中對施工人員和管理人員進(jìn)行全方位的教育培訓(xùn)，切實(shí)提高大家的節(jié)約意識和覺悟，加強(qiáng)對物資設(shè)備的存儲(chǔ)管理和安全防護(hù)；此外，還應(yīng)不斷優(yōu)化改進(jìn)施工方法和工藝，合理安排施工的順序，協(xié)調(diào)施工設(shè)備和人員的調(diào)度管理工作，實(shí)現(xiàn)施工過程中的全方位節(jié)能管理。

改造完成后，電站運(yùn)行管理單位應(yīng)積極制定和落實(shí)運(yùn)營期間的各項(xiàng)能源管理制度和措施；及時(shí)開展電站各工作人員的節(jié)能教育培訓(xùn)工作，重點(diǎn)提高電站實(shí)際操作人員和管理人員的節(jié)能意識和技術(shù)水平；同時(shí)，嚴(yán)格落實(shí)各項(xiàng)物資的使用指標(biāo)，厲行節(jié)約，嚴(yán)格杜絕浪費(fèi)現(xiàn)象發(fā)生；對于有條件的電站，還應(yīng)結(jié)合電站的水力條件和設(shè)備特征等，進(jìn)行廠內(nèi)優(yōu)化控制［2］，實(shí)現(xiàn)電站經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，提高電站對有限水能資源的利用效率。

5 節(jié)能效果評價(jià)

在農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造中，節(jié)能設(shè)計(jì)貫穿于工程優(yōu)化布置、改造內(nèi)容的選擇、新型節(jié)能設(shè)備的選用、施工組織設(shè)計(jì)和管理等各個(gè)方面，使得電站各項(xiàng)指標(biāo)均滿足或優(yōu)于國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，完全符合國家對農(nóng)村水電站改造的節(jié)能設(shè)計(jì)要求，促進(jìn)了節(jié)能減排在農(nóng)村水電站增效擴(kuò)容改造中的實(shí)施。建議同類水電站在改造過程中可以借鑒上文提出的設(shè)計(jì)思路和步驟，對水電站進(jìn)行全面合理的節(jié)能設(shè)計(jì)。

［1］宋升，郭元元.水利水電工程中節(jié)能降耗分析與評價(jià)［J］.河南水利與南水北調(diào)，2012（4）：45-46.

［2］王朋.遞推列比法在農(nóng)村水電廠內(nèi)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的應(yīng)用研究［J］.河南科技，2013（11）：208-213.

［3］金珍宏.白鶴灘水電站施工期涉及的節(jié)能技術(shù)及措施［J］.水電能源科學(xué)，2012（8）：204-207.

The Application of Energy Saving Design in the Renovation of the Efficiency and Capacity Expansion of the Rural Hydropower Station

Wang Haichao
（Xinhua Hydropower Co.Ltd.，Luoning Henan 471700）

Taking Henan province Luoning Xinhua Jueshan hydropower station as an example,this paper discussed the application of energy saving design in the renovation of the efficiency and capacity expansion of the rural hydro?power station,and summarized the basic ideas and steps of energy saving design,hoping to provide some reference for the transformation of similar hydropower station.

energy-saving design；rural hydropower station；efficiency and capacity expansion

TV737

A

1003-5168(2016)09-0139-02

2016-08-17

王海超（1976-），男，大專，助理工程師，研究方向：小水電運(yùn)行、檢修及生產(chǎn)管理。