白鶴灘水電站運行期能耗指標計算分析

金珍宏

（中國水電顧問集團華東勘測設計研究院 浙江杭州 310014）

1 工程概況

白鶴灘水電站位于金沙江下游四川省寧南縣和云南省巧家縣境內。樞紐主要由擋水建筑物、泄洪消能建筑物、引水發電系統等組成。攔河壩采用橢圓線型混凝土雙曲拱壩，泄洪消能建筑物由壩身表、深孔加壩下水墊塘、二道壩和岸邊泄洪洞組成。引水發電系統布置在兩岸山體，左、右岸地下廠房采用首部開發方式，尾水隧洞出口布置在二道壩下游河道兩岸。電站裝機容量16000MW(16×1000MW)。

白鶴灘工程規模宏大、關鍵技術問題多、技術要求高，導致運行期節能降耗分析需要統計的建筑物、機電及金屬結構、工程管理設施等能耗設備及種類較多，計算方法繁瑣，統計分析難度大。白鶴灘工程運行期節能分析計算，是目前國內第1 個千萬千瓦級電站節能降耗分析計算的首次嘗試，具有里程碑的意義。

白鶴灘水電站施工期、運行期能耗分析計算主要包括以下幾部分內容：水輪發電機組及其附屬設備、電站橋式起重機與水力機械輔助設備、電能輸送設備及電氣設備、通風空調系統、給排水系統等各系統在電站運行期間的主要用能設備、能耗種類，并綜合分析說明電站運行期的年能耗總量。

2 運行期能耗種類、數量分析和能耗指標

2.1 水輪發電機組及其附屬設備

白鶴灘水電站水輪機工作水頭范圍163.9～243.1m，采用1000MW 的單機容量方案。水輪機最高效率不低于96%，額定效率不低于93.5%。發電機額定效率不低于98.7%。機組在能量轉換過程中，除機組本身有部分能量損耗外，機組附屬設備還需消耗部分能量。機組附屬設備主要耗能設備有推力外循環油泵、漏油箱油泵、高壓頂起油泵、圓筒閥油壓裝置油泵、調速系統油泵以及勵磁系統等。其各部分的能耗指標詳見表1。

2.2 電站橋式起重機與水力機械輔助設備

2.2.1 電站橋式起重機

橋式起重機工作時主要為電動機消耗電能。橋機的主要功能是起吊設備，平常使用概率較低，主要在機組或其它設備安裝、檢修期間使用。白鶴灘水電站橋式起重機主要有以下設備：主廠房橋式起重機、GIS 室橋式起重機和GIL 出線豎井橋式起重機。

電站兩岸廠房內各選用兩臺主鉤起吊重量為1300t，副鉤起吊重量為160t 的橋式起重機，單臺橋機的用電負荷為850kW。兩岸GIS 室選用各1 臺15t 橋式起重機，兩岸各2 個出線豎井，每個出線豎井選用兩臺15t 橋式起重機。電站橋式起重機的能耗指標詳見表2。

2.2.2 水力機械輔助系統設備

水力機械輔助系統的能耗主要是技術供水系統、排水系統、壓縮空氣系統以及油系統的廠用電消耗。

表1 機組附屬系統設備主要消耗電能設備清單

表2 電站橋式起重機消耗電能清單

（1）技術供水系統。電站技術供水系統供水對象主要包括水輪發電機組和主變壓器冷卻用水，以及全廠其它公用設備用水。電站機組及主變技術供水采用單元水泵加壓供水方式。每臺機組和主變壓器分別設置2 臺套水泵和濾水器，1 臺套工作，1 臺套備用。主變壓器空載冷卻供水系統采用2 臺水泵供給1組主變壓器的單元供水方式，一主一備。

技術供水系統從尾水管取水水泵加壓后，流經機組冷卻器后自流排入下游河道，故不消耗河水，主要是供水泵及濾水器消耗電能。技術供水主要耗能設備詳見表3。

表3 技術供水系統主要消耗電能設備清單

（2）排水系統。白鶴灘電站的排水系統，主要包括機組檢修排水系統、地下廠房滲漏排水系統、大壩滲漏排水系統、水墊塘滲漏排水系統和水墊塘檢修排水系統。排水系統主要是排水泵電動機消耗電能。排水系統主要耗能設備詳見表4。

表4 排水系統主要消耗電能設備清單

（3）壓縮空氣系統。壓縮空氣系統主要包括中壓壓縮空氣系統、低壓壓縮空氣系統及水輪機強迫補氣系統等。壓縮空氣系統主要是空壓機消耗電能。壓縮空氣系統主要耗能設備詳見表5。

表5 壓縮空氣系統主要消耗電能設備清單

（4）油系統。白鶴灘水電站油系統包括廠內透平油系統、廠外透平油系統和廠外絕緣油系統。透平油用于機組的潤滑、散熱和傳遞能量，絕緣油用于主變壓器等電氣設備的絕緣、散熱和消弧。全廠油系統主要消耗電能設備清單詳見表6。

表6 油系統主要消耗電能設備清單

2.3 電能輸送設備及電氣設備

2.3.1 電能輸送設備

電能輸送設備主要包括主變壓器、離相封閉母線、GIS 主母線和出線管道母線等，是電站的主要耗能組成部分。發電機的電壓封閉母線發熱損耗約290kW/機，主變壓器的空載損耗約為390kW/組，負載損耗約為2145kW/組。GIS 設備主母線和出線管道母線的發熱量暫按180W/m計算。

電能輸送設備主要用能設備能耗見表8。

表8 電能輸送設備能耗表

2.3.2 電氣設備

電氣設備主要能耗為照明用電、電氣設備發熱、電磁損耗。電氣設備發熱、電磁損耗又主要集中在控制盤柜及廠用變、母線、開關柜等設備。白鶴灘電站地下廠房分為左右兩岸，電氣設備主要用能能耗見表9。

表9 電氣設備主要用能能耗表

2.4 通風空調系統能耗

2.4.1 生產區通風空調系統

白鶴灘電站通風空調系統以通風為主，局部空調和除濕為輔。結合地下洞室群、地下及地面土建及機電布置，通風空調系統劃分為：主廠房（含母線洞）通風空調系統、第一副廠房通風空調系統、主變洞通風空調系統、出線井通風系統、尾水管檢修閘門室通風除濕系統、尾水洞檢修閘門室通風除濕系統、尾調室局部通風除濕系統、地面單體通風空調系統。

通風空調系統主要能耗為廠用電，其主要用能設備為冷水機組、水泵、單元式水冷空調器、空調箱、變冷媒流量多聯空調、單元式風冷空調器、風冷除濕機、水冷除濕機及各類隧道風機、離心風機（箱）、混流風機（箱）、軸流風機、誘導風機、換氣扇等等。其設備年耗電量計算公式如下：

式中：n為設備數量；N為單機功率，kW；ξ為使用系數；h為年運行時間，h。

其中，空調系統每年運行5 個月左右，每日運行約12h，年運行時間共計1800h；除濕系統每年大約 1/3 的時間運行，年運行時間共計2920h；通風系統每年大約3/4 的時間運行，年運行時間共計6570h；防排煙系統正壓送風機和排煙風機屬防排煙設備，平時不運行，因此不計入能耗。

通風空調系統主要用能設備能耗見表10。

2.4.2 辦公、生活設施通風空調系統

電站配套辦公、生活設施，對于重要的電氣房間（如控制室、通信機房等）考慮設備正常運行設置空調系統，對于主要的辦公、生活區域（如辦公室、會議室、宿舍等）考慮滿足人員舒適度需要設置空調系統，對于部分工藝性設備用房（如廚房、泵房、變配電室等）采用機械通風，對于其它房間盡量采用自然通風方式，若不滿足自然通風要求，再考慮采用機械通風。辦公、生活設施通風空調系統能耗指標詳見表11。

表11 辦公、生活設施通風空調系統能耗表

2.5 給排水系統

2.5.1 給水系統

左、右岸地下廠房生活給水系統均采用常高壓自流給水系統，無電能消耗。

左岸500kV 地面出線場、全廠控制管理樓片區的生活給水系統采用變頻供水方式；右岸500kV 地面出線場無生活給水系統。

2.5.2 排水系統

左、右岸地下廠房在端副廠房最底層和主變洞8#機旁分別設有1 套污水處理設備（處理水量分別是1 套3m3/h，1 套2m3/h）。左、右岸地下廠房尾水管層8#機旁分別設有1 套含油污水處理設備，處理水量10m3/h。左岸全廠控制管理樓室外地面下設有1 套生活污水處理設備，處理水量為3m3/h。運行期給排水系統主要用能設備能耗指標詳見表12。

表12 生產區給排水系統主要用能設備能耗表

2.6 工程運行期能耗總量

2.6.1 運行期電能年能耗量

白鶴灘電站運行期其耗能設備主要為水輪發電機組附屬設備、電站橋式起重機及機修設備、水力機械輔助系統、電能輸送設備、電氣設備、通風空調系統、金屬結構設備、給排水設備以及其它生產、生活用電等設備。運行期電能年能耗匯總見表13。

表13 運行期電能年能耗匯總表

2.6.2 運行期油料年耗量

白鶴灘電站透平油年耗油量約140.8m3，絕緣油年耗油量約144m3，柴油年消耗量約763m3，汽油年消耗量約為 630.5m3，年總耗油量約1678.3m3，折合標準煤量2156.8tce。

3 結語

節能降耗分析篇是近年來水電工程可行性研究階段新增加的篇章，編制方法尚在探索和研究之中。而運行期的能耗計算，既是編制節能降耗篇較為重要的一環，亦為固定資產投資項目節能評估工作提供技術支持，同時，運行期的能耗計算及分析作為節能評估的重要組成部分，從而成為項目審批、核準或開工建設的前置性條件以及項目設計、施工和竣工驗收的重要依據。因此，正確地估算運行期的能耗計算具有重要意義。本文以白鶴灘工程為例，闡述了運行期主要用能設備、能耗種類及能耗計算的方法及要點，本論文可為大中型水電站運行期能耗計算分析提供設計借鑒和幫助。

1 GB/T50649—2011 水利水電工程節能設計規范[S].北京；中國計劃出版社，2011.

2 DL/T5397—2007 水電工程可行性研究編制規程[S].北京；中國電力出版社，2007.