杜河提水工程節(jié)能評估分析計算

王佳

（山西省水利建設(shè)開發(fā)中心，山西 太原 030002）

杜河提水工程節(jié)能評估分析計算

王佳

（山西省水利建設(shè)開發(fā)中心，山西 太原 030002）

隨著經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，節(jié)能減排成為工程建設(shè)極為重要的因素。杜河提水工程作為山西省重要建設(shè)項目，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟發(fā)展提供了有力水支撐。該工程主要生產(chǎn)工序為水泵取水，主要耗能能源為電能。因能耗規(guī)模較大，需進行節(jié)能評估工作，并使之成為該工程建設(shè)的重要指導(dǎo)意見。

節(jié)能評估；能源測算；杜河；提水工程

近年來，資源環(huán)境問題日益凸顯，成為制約我國經(jīng)濟發(fā)展的短板。重要建設(shè)項目節(jié)能評估作為能源利用的控制手段，可促進能源資源的合理高效配置和利用。部分大中型供水工程提水流量較大，裝機規(guī)模較高，年綜合能源消費總量約在1萬t標準煤以上，屬重點用能單位。為更好地配合國家資源戰(zhàn)略，提高能源利用率，此類工程需進行前期工程節(jié)能評估。

以杜河提水工程為例，其主要生產(chǎn)工序為水泵取水，裝機規(guī)模較大，能耗等價值約在1萬t標準煤以上。因其供水范圍較廣，供水對象分散，因此需考慮取水水源及供水線路的布置、取材等，該工程的節(jié)能評估對工程方案的影響顯而易見。

1 工程概況

杜河提水工程從水庫庫區(qū)取水，為當(dāng)?shù)毓I(yè)園區(qū)提供工業(yè)供水，并為沿輸水管線的0.3萬hm2農(nóng)田提供灌溉用水。提水工程包括一級泵站、支線泵站、10.28km長的輸水干線及5.89km長的輸水支線。灌溉工程從輸水干支管分水，沿線設(shè)16條支管向灌區(qū)供水，年提水量2700萬m3。根據(jù)《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查工作指南》要求，節(jié)能評估工作從建設(shè)方案、節(jié)能措施等方面進行比選，核算能源利用狀況和能效水平，并分析項目對當(dāng)?shù)啬茉聪M的影響。

2 建設(shè)方案節(jié)能評估

建設(shè)方案節(jié)能評估需從節(jié)能角度對工程總體布置方案、主要生產(chǎn)工序、設(shè)備選擇、輔助生產(chǎn)設(shè)備設(shè)施選擇及能源計量器具配備等方面進行論證。

2.1 工程總體布置節(jié)能評估

供水工程平面布置影響耗能的因素包括水源及受水點的分布、水庫水頭的利用、輸水線路及相應(yīng)管材、管徑的選擇以及沿線泵站布置?？紤]工程總體布置時，需對泵站設(shè)計流量、級數(shù)，輸水線路的布置及管材管徑等因素進行綜合考慮。

工程擬定的庫區(qū)設(shè)計取水位458.0m，最低取水位454.0m，最高取水位462.0m。設(shè)計取水位較水庫正常蓄水位降低4m，工程任務(wù)包括工業(yè)供水，供水保證率要求高，因此設(shè)計取水位選擇458.0m較為合理。

該提水工程包括工業(yè)供水和農(nóng)業(yè)灌溉。綜合考慮工業(yè)供水的受水點、供水量、運行時間及設(shè)計流量等因素，設(shè)一級提水泵站級數(shù)與理想級數(shù)相同。農(nóng)業(yè)灌溉因地形高差較大，分布較分散，若設(shè)一級提水可能會造成冗余水頭，水頭損失耗電量達159萬kW·h。但由于泵站布置受地形限制，將會引起工程占地、工程投資增加，因此綜合考慮采用一級提水是合理的。

杜河提水工程有多個供水對象，根據(jù)地形比選東線方案和西線方案。在綜合考慮地形、沿線耕地、人口及施工等因素，通過兩方案的技術(shù)及經(jīng)濟比較，認為西線方案工程布置簡單，線路合理，便于施工，工程設(shè)施少，運行管理費用低、投資省，且西線方案少布置1座泵站，高壓輸電線路短及配套配電設(shè)備少，從節(jié)能方面考慮，西線方案優(yōu)于東線方案。

管徑、管材節(jié)能選擇：管材糙率應(yīng)盡量減小，以減少沿程水頭損失。結(jié)合同類工程經(jīng)驗，一級泵站壓力管道和輸水干管選用管徑1600mm的PCCP管，管道流速1.12m/s；支線引水選用管徑800mm，流速0.59m/s，壓力管徑600mm，流速1.06m/s的球墨鑄鐵管，是經(jīng)濟合理的。

2.2 主要生產(chǎn)工序和設(shè)備節(jié)能評估

項目主要耗能工序為泵站提水，2座泵站的提水用電為整個工程的主要耗能工序，水泵機組為主要用能設(shè)備。

根據(jù)運行要求，一級泵站任務(wù)為工業(yè)供水及農(nóng)業(yè)灌溉，工業(yè)供水流量為0.57m3/s，農(nóng)業(yè)灌溉流量為1.15m3/s，安裝4臺機組，3工1備；支線泵站任務(wù)為工業(yè)供水，設(shè)計流量為0.3m3/s，安裝3臺機組，2工1備。為滿足泵站運行要求，按照《泵站設(shè)計規(guī)范》規(guī)定，一級泵站工業(yè)供水需安裝2臺機組，1工1備；農(nóng)業(yè)灌溉需安裝2臺機組。因此，一級泵站安裝4臺機組是合理的。

支線泵站可提供的灌溉面積0.059萬hm2的灌溉流量為0.23m3/s，工業(yè)供水流量為0.15m3/s?？紤]到支線泵站灌溉面積小，可在灌溉期以工業(yè)供備用機組作為農(nóng)業(yè)灌溉。因此，認為支線泵站安裝3臺機組是合理的。

經(jīng)計算，水泵機組裝置效率為77.78%，70.87%，符合泵站設(shè)計規(guī)范不低于70%的要求。

2.3 輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)設(shè)施節(jié)能評估

供配電設(shè)施、廠房建筑是主要的輔助生產(chǎn)設(shè)施，其他輔助生產(chǎn)設(shè)施，如輸水調(diào)壓、生活、管理及照明等根據(jù)同類調(diào)水工程經(jīng)驗，所占比重不足總能耗的0.5%，評估工作中不作分析。

一級站選用SF11-6300/35/10kV變壓器，空載損耗、負載損耗均低于電力變壓器目標能效限定值，短路電流阻抗與限定值相同。該變壓器能效等級為3級，達到國家規(guī)定的能效限定值要求，該變壓器選擇合理。輸電線路為導(dǎo)線截面LGJ-3×50的35kV線路，選用電流接近經(jīng)濟值，因此線路選擇合理。

泵站廠房是提水工程的主要能耗建筑，包括一級泵站廠房和支線泵站廠房。廠房圍護結(jié)構(gòu)指標滿足當(dāng)?shù)貥藴蕦?jié)能設(shè)計判定的要求，總體熱工性能符合節(jié)能要求。經(jīng)計算，建筑物耗熱量為20.1W/m2，滿足設(shè)計標準的耗熱量指標要求。由于廠房地處偏遠，不能實施集中供暖，為提高采暖熱效率，供暖系統(tǒng)可采用電暖及空氣調(diào)節(jié)供暖相配套的供暖方式，采暖設(shè)計熱負荷為37W/m2。

2.4 能源計量器具配備方案節(jié)能評估

該提水工程用能類型是電力及水資源，應(yīng)滿足《用能單位能源計量器具配備和管理通則》的要求，因此必須設(shè)置電能計量，同時加入資源類水量的計量。經(jīng)分析，計量器具配備方案基本可滿足《用能單位能源計量器具配備和管理通則》的要求，但工程管理中應(yīng)建立能源計量管理體系。同時，項目計算機監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)加入能源計量功能，從而實現(xiàn)能源計量在線式監(jiān)測。

3 節(jié)能措施評估

本工程應(yīng)在滿足保證率的前提下，盡可能提高一級站庫區(qū)取水位。根據(jù)2005年以來連續(xù)9年的觀測資料，水庫多年月平均水位為460.88m，最低月平均水位為457.51m，最高月平均水位為462.91m。擬定的庫區(qū)設(shè)計取水位為458.0m，最低取水位為454.0m，最高取水位為462.0m，低于水庫正常取水位，略高于最低月平均水位，取水有保障，通過水庫優(yōu)化調(diào)度，增加水庫蓄水量，將取水位提高至460.0m，可減少一級站2m揚程，減少能耗14.7萬kW·h。

一級站選用的變壓器達到了目標能效限定值，若選用節(jié)能評價值的變壓器，可節(jié)約能耗2萬kW·h。

4 能源利用狀況核算及能效水平評估

通過計算水泵機組、供配電設(shè)備、廠房耗能等用能情況，并結(jié)合節(jié)能措施，可以得出評估后水泵能源消耗情況。經(jīng)計算，工程總計消耗電能為3294萬kW·h/a（當(dāng)量值）～10827萬kW·h/a（等價值），其中水泵機組能耗占總能耗的89.2%，供配電設(shè)備能耗9.3%，廠房建筑0.49%，其他輔助生產(chǎn)0.5%。

5 項目能源消費影響評估

本項目能評后，綜合能耗（等價值）為1.08萬tce，項目能源消費量占項目所在地“十二五”期間能源消費增量控制數(shù)比例為0.66%＜1，對當(dāng)?shù)啬茉聪M量影響較小。

本項目工業(yè)增加值能耗為2.33tce/萬元，低于當(dāng)?shù)亍笆濉币?guī)劃節(jié)能目標項目2.46tce/萬元。增加值能耗影響所在地單位GDP能耗比例為-0.0017＜0，有助于完成本市節(jié)能目標。

TU991.6

C

1004-7042（2016）01-0038-02

王佳（1985-），女，2012年畢業(yè)于河海大學(xué)工程力學(xué)專業(yè)，工程師。

2015-11-13；

2015-12-19