淺析水電站施工節(jié)能措施

何麗華

摘要： 根據(jù)“水電工程可行性研究報(bào)告編制規(guī)程”的相關(guān)規(guī)定，并結(jié)合水電站設(shè)計(jì)要求，從工程設(shè)計(jì)和運(yùn)行兩方面提出了合理性的節(jié)能建議，即必須科學(xué)規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)、創(chuàng)新管理，同時(shí)要注重新型節(jié)能產(chǎn)品的更新?lián)Q代，強(qiáng)化水電站制度管理，提高設(shè)備管護(hù)水平。為研究類似水電工程的節(jié)能技術(shù)及措施提供了借鑒與參考。

Abstract： According to the relevant provisions of the "compiling rules for the feasibility study report of hydropower project"， and combined with the design requirements of hydropower station， this paper puts forward some reasonable suggestions on energy saving from the two aspects of engineering design and operation. The hydropower station construction must have scientific planning， reasonable design and innovation management， at the same time the upgrading of new energy saving products must be focused to strengthen the system management of hydropower station and improve the management level of equipment. It provides reference for the research of energy saving technologies and measures of similar hydropower projects.

關(guān)鍵詞： 可行性研究；節(jié)能技術(shù)：節(jié)能措施

Key words： feasibility study；energy saving technology；energy saving measures

中圖分類號(hào)：TV52 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）11-0061-02

0 引言

節(jié)能是國(guó)家發(fā)展經(jīng)濟(jì)的一項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)戰(zhàn)略方針，加強(qiáng)節(jié)能工作是深入貫徹“堅(jiān)持開發(fā)與節(jié)約并舉，把節(jié)約放在首位”的方針，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，合理利用能源，切實(shí)提高節(jié)能水平和能源利用效率的一項(xiàng)重要措施?！笆晃濉币詠?lái)，國(guó)家制定了促進(jìn)節(jié)能降耗的一系列政策措施，以加強(qiáng)節(jié)能降耗工作。因此，水電工程建設(shè)作為能源建設(shè)中的重要組成部分，加強(qiáng)節(jié)能減排工作并落實(shí)在工程建設(shè)各階段，具有重要性和緊迫性。

本文所介紹的工程屬水資源利用工程，在工程施工期、運(yùn)行期均有用能需求，因此，在工程設(shè)計(jì)、用能過(guò)程中貫徹節(jié)能減排理念，充分利用工程區(qū)地形、地質(zhì)條件和建筑材料條件，選擇合理的施工方法，最大限度地節(jié)約能源。

1 工程概況

某電站水資源綜合利用一期工程的供水任務(wù)是為某左干渠灌區(qū)提供農(nóng)業(yè)灌溉和農(nóng)村人飲供水，總供水量4136萬(wàn)m3，其中農(nóng)業(yè)灌溉供水量4082萬(wàn)m3，農(nóng)村生活供水量54萬(wàn)m3。

按照水利水電工程等級(jí)劃分及洪水標(biāo)準(zhǔn)，工程等別為Ⅳ等，永久性主要建筑物級(jí)別為4級(jí)，次要建筑物級(jí)別為5級(jí)。樞紐主要建筑物設(shè)計(jì)洪水標(biāo)準(zhǔn)為50年一遇，校核洪水標(biāo)準(zhǔn)為500年一遇。樞紐主要建筑物包括大壩（擋水壩段、溢流壩段）、壩下放空（排砂）洞、引水洞及水電站。

輸水線路由隧洞、明渠、渡槽和倒虹吸等建筑物組成，總長(zhǎng)67335m。其中隧洞總長(zhǎng)15679.8m，明渠總長(zhǎng)45880.8m，渡槽總長(zhǎng)1844m，倒虹吸總長(zhǎng)3930.4m。

依據(jù)干渠走向，結(jié)合當(dāng)?shù)卮逭瘜?shí)際情況，在干渠旁邊地形開闊平坦處，以滿足布置地面泵房、副廠房、降壓站、進(jìn)水池及生活區(qū)等布置要求泵站，共布置泵站13座。

2 施工總布置

根據(jù)引水工程布置的自然條件和工程條件，施工總布置規(guī)劃遵循因地制宜、因時(shí)制宜、有利生產(chǎn)、方便生活、易于管理、安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理的總原則。

根據(jù)引水工程特點(diǎn)及工程條件，施工總布置進(jìn)行了主體工程施工區(qū)、施工工廠區(qū)、砂石料開采區(qū)、道路和運(yùn)輸系統(tǒng)、堆棄渣場(chǎng)、施工生產(chǎn)生活區(qū)等的規(guī)劃。

由于引水工程布置較為分散，施工區(qū)點(diǎn)多面廣，根據(jù)施工需要，采取在輸水線路倒虹吸、渡槽、隧洞進(jìn)出口工作面、施工支洞口分別布置施工設(shè)施的分區(qū)布置規(guī)劃形式。各施工點(diǎn)根據(jù)施工需要布置相應(yīng)的道路、施工工廠設(shè)施、渣場(chǎng)及生產(chǎn)生活區(qū)等，根據(jù)工程招標(biāo)方案設(shè)計(jì)初步規(guī)劃，輸水線路工程共集中布置生產(chǎn)生活區(qū)8個(gè)，棄渣場(chǎng)27個(gè)。此外，本階段初選了4個(gè)石料場(chǎng)，作為輸水線路工程主供石料場(chǎng)，初擬在4個(gè)石料場(chǎng)附近各設(shè)置一座碎石加工系統(tǒng)；砂料利用金沙江天然砂，初選了4個(gè)砂礫料場(chǎng)，附近設(shè)篩分系統(tǒng)，為各施工點(diǎn)提供工程所需砂石骨料。

3 主要節(jié)能措施

針對(duì)水電站工程特點(diǎn)，以節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護(hù)為重點(diǎn)，具體措施為現(xiàn)場(chǎng)照明用電選用節(jié)能型燈具，各單位優(yōu)選節(jié)能型施工機(jī)械，實(shí)施水資源節(jié)約項(xiàng)目，盡量回收利用廢水，實(shí)施生活節(jié)約用水及合理選擇電動(dòng)設(shè)備等措施。

通過(guò)對(duì)工程設(shè)計(jì)、耗能設(shè)備、施工技術(shù)和運(yùn)行管理等方面進(jìn)行節(jié)能分析來(lái)達(dá)到依靠科學(xué)技術(shù)、降低能耗，合理利用資源，提高資源利用效率的目的。

3.1 工程設(shè)計(jì)方面的節(jié)能措施

①在滿足輸水功能的前提下，以輸水線路短、投資省為原則。即線路布置盡量以隧洞和傍山渠道為主，在地形起伏、彎曲較大的緩坡地段盡量采用渡槽和暗涵裁彎取直。

②輸水線路盡量避讓不良地形地質(zhì)條件的布置，隧洞盡量避開或減少布置于地下水位、高地應(yīng)力和大范圍的斷層破碎帶的地帶，以及嚴(yán)重風(fēng)化區(qū)、遇水易泥化、崩解、膨脹和溶蝕巖體等不良地質(zhì)地帶。選擇地質(zhì)構(gòu)造簡(jiǎn)單、巖體完整穩(wěn)定、巖石堅(jiān)硬以及上覆巖層適中的線路，以降低工程施工處理難度，從而節(jié)約工程投資。

③做好工程的優(yōu)化設(shè)計(jì)。經(jīng)地形地質(zhì)條件、施工組織、建設(shè)征地、環(huán)境影響、水土保持、投資等綜合比較，本階段推薦輸水總干線采用全線無(wú)壓輸水方案。全線自流供水，以降低供水費(fèi)用。

④在機(jī)電設(shè)備選擇設(shè)計(jì)中，按照節(jié)能優(yōu)先、技術(shù)和工藝先進(jìn)并符合國(guó)家行業(yè)政策規(guī)定的原則選用設(shè)備，在確保工程安全、可靠的情況下，防止設(shè)備選型裕度過(guò)大。

⑤合理安排施工組織設(shè)計(jì)，合理選用施工方法，減少不必要的能耗。

3.2 工程施工期的節(jié)能措施

①在施工組織設(shè)計(jì)中，施工總布置本著有利于生產(chǎn)、方便生活、快速安全、經(jīng)濟(jì)可靠、易于管理的原則進(jìn)行，選擇技術(shù)先進(jìn)、合理可行的施工方案。在施工總進(jìn)度編排上，能合理安排施工工期。

②施工機(jī)械、電動(dòng)設(shè)備及照明設(shè)備選擇能耗低、符合國(guó)家節(jié)能要求的產(chǎn)品。遵循就近布置的原則，降低線路損耗，工程施工機(jī)械盡量選用同類產(chǎn)品中能源轉(zhuǎn)化率高的節(jié)能產(chǎn)品，施工中照明燈選用節(jié)能燈。定期檢修設(shè)備使設(shè)備良性運(yùn)行。

③施工生活中盡可能不購(gòu)買過(guò)度包裝的產(chǎn)品，減少一次性用品、餐具、紙杯等的使用量，合理延長(zhǎng)單個(gè)產(chǎn)品的使用時(shí)間，對(duì)廢物進(jìn)行循環(huán)利用做到間接節(jié)能降耗。

④收集施工廢水，對(duì)砂石料加工系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水經(jīng)沉淀處理達(dá)標(biāo)排放、混凝土拌和系統(tǒng)產(chǎn)生的廢水經(jīng)加酸處理沉淀后達(dá)標(biāo)排放。對(duì)生活污水，在施工生活區(qū)建排污溝、旱廁和配套的化糞池。

⑤工程建設(shè)中產(chǎn)生的棄渣運(yùn)往規(guī)劃的棄渣場(chǎng)集中堆放，對(duì)各渣場(chǎng)進(jìn)行攔渣、護(hù)坡、排（截）水等系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)。棄渣場(chǎng)工程措施采用擋渣墻、排水溝和臨時(shí)措施。通過(guò)工程措施和植物措施綜合治理，達(dá)到治理效果。按照水土保持方案落實(shí)渣場(chǎng)水土流失防治措施。

⑥嚴(yán)格按照施工組織規(guī)劃進(jìn)行施工，禁止任意擴(kuò)大施工用地，減少不可再生資源—土地資源的使用量。

3.3 工程管理運(yùn)行期的節(jié)能措施

該水電站輸水線路長(zhǎng)，隧洞所占比重相對(duì)較大，且分布較廣，為避免鉆爆開挖對(duì)臨近其它建筑物的影響，施工工序上一般考慮按“先隧洞后渡槽、倒虹吸、明渠”的順序進(jìn)行施工。并根據(jù)渡槽、倒虹吸的規(guī)模和施工導(dǎo)流要求，適時(shí)安排明渠、渡槽和倒虹吸的施工。

①加強(qiáng)節(jié)能宣傳，灌輸管理人員樹立節(jié)能意識(shí)，“節(jié)約能源，人人有責(zé)”。制定切實(shí)可行的節(jié)能管理制度，確定能耗指標(biāo)，建立節(jié)能目標(biāo)責(zé)任制和評(píng)價(jià)考核體系。

②對(duì)照明系統(tǒng)進(jìn)行改造，具體可從以下方面入手：一是充分利用自然光；二是采用高效節(jié)能燈具和節(jié)電器；三是依據(jù)環(huán)境和需求的不同科學(xué)的選擇合適的照度；四是根據(jù)用途、場(chǎng)地對(duì)大面積照明進(jìn)行分組線路控制。

③最好選用換熱效率高的發(fā)電冷卻風(fēng)機(jī)、主變壓器水/油冷卻器等產(chǎn)品；選用節(jié)能電機(jī)的水泵、油泵等產(chǎn)品，使用新型電力設(shè)備，如此能夠降低無(wú)功損耗，提高功率因數(shù)。

④若運(yùn)行機(jī)組存在發(fā)熱問(wèn)題，可選用優(yōu)化設(shè)計(jì)的空氣冷卻器，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上安裝風(fēng)斗，改善空氣流通的通風(fēng)改造技術(shù)。

⑤適應(yīng)環(huán)境，改變?cè)O(shè)備運(yùn)行方式；汛期電廠承擔(dān)系統(tǒng)基、腰荷時(shí)減少機(jī)組空載運(yùn)行；根據(jù)季節(jié)、溫度結(jié)合相應(yīng)設(shè)備的功能特性，合理選擇投入運(yùn)行或停用電熱裝置數(shù)量。

⑥加強(qiáng)電動(dòng)設(shè)備的養(yǎng)護(hù)與維修，及時(shí)更換以提高設(shè)備效率。例如，單竹窩電站由于有2臺(tái)機(jī)組的主軸密封損壞，造成流道內(nèi)的水通過(guò)主軸密封流入廠房的集水井，漏水量最多時(shí)達(dá)到80m3/h，而每臺(tái)滲漏排水泵（37kW）的排水量為210m3/h，即每天用于抽水所耗費(fèi)的用電量為37×24×80/210=338.3kW·h。按照上網(wǎng)電價(jià)0.395元/kW·h（稅后）計(jì)算，每天抽水所需電費(fèi)約為：338.3×0.395=133元。同時(shí)，由于漏水量過(guò)大而不得不用低壓氣去沖主軸密封橡膠，造成用氣量過(guò)大而使（22kW）低壓氣機(jī)頻繁起動(dòng)，按每天6小時(shí)計(jì)算，其用電量為22×6=132kW·h。

這樣，由于漏水量過(guò)大而造成的廠用電費(fèi)約為每天（338.3+132）×0.395=185.77元。針對(duì)上述設(shè)備缺陷問(wèn)題，一定要從源頭上解決，將電站所有的缺陷進(jìn)行徹底地整改消缺，同時(shí)還要加強(qiáng)對(duì)機(jī)組各個(gè)設(shè)備的保養(yǎng)和維護(hù)，既能消解機(jī)組各設(shè)備的缺陷問(wèn)題，又節(jié)約了廠用電，還能延長(zhǎng)設(shè)備的壽命，提高電站的效益。

⑦運(yùn)行期主要對(duì)工程區(qū)水土流失進(jìn)行監(jiān)測(cè)，特別是對(duì)渣場(chǎng)水保措施實(shí)施情況、植被恢復(fù)情況進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)測(cè)，必要時(shí)增加工程措施，保護(hù)工程區(qū)的水土流失。

⑧對(duì)生活產(chǎn)生的廢水應(yīng)排入化糞池，有條件時(shí)，可將化糞池改造為沼氣池，用于生活能源，也達(dá)到節(jié)能減排的目的。

4 節(jié)能效果分析

水電站如從以上方面進(jìn)行綜合節(jié)能改造，將大大降低廠用電率，減少?gòu)S用電量即間接創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益！對(duì)于一座小型水電站來(lái)說(shuō)，如果年平均價(jià)上網(wǎng)電量為1億度，廠用電量約為600萬(wàn)度/年，節(jié)能改造后的廠用電量約為400萬(wàn)度/年，年創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益將近100萬(wàn)元左右。

5 思考及建議

水電站作為水利行業(yè)的重要組成部分，必須科學(xué)規(guī)劃、合理設(shè)計(jì)、創(chuàng)新管理，同時(shí)要積極推進(jìn)節(jié)能技術(shù)的研究和應(yīng)用，在注重工程節(jié)能措施設(shè)計(jì)的同時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：一要注重新型節(jié)能產(chǎn)品的更新?lián)Q代。在工程建設(shè)過(guò)程及運(yùn)行期間，水電站的管理人員要密切注意市場(chǎng)上節(jié)能型產(chǎn)品的發(fā)布及運(yùn)行情況，及時(shí)更新調(diào)配水電站內(nèi)部的節(jié)能型產(chǎn)品。二要強(qiáng)化水電站制度管理。注重職工的思想教育和技能培訓(xùn)工作，突出技術(shù)骨干的帶頭作用，提倡技術(shù)創(chuàng)新，健全獎(jiǎng)罰制度。三要提高設(shè)備管護(hù)水平。提高設(shè)備的操作、維護(hù)、維修水平，從根本上解決現(xiàn)狀設(shè)備管理中存在的問(wèn)題，確保節(jié)能產(chǎn)品正常發(fā)揮作用。

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