白鹤滩水电站运行期能耗指标计算分析

金珍宏

（中国水电顾问集团华东勘测设计研究院 浙江杭州 310014）

1 工程概况

白鹤滩水电站位于金沙江下游四川省宁南县和云南省巧家县境内。枢纽主要由挡水建筑物、泄洪消能建筑物、引水发电系统等组成。拦河坝采用椭圆线型混凝土双曲拱坝，泄洪消能建筑物由坝身表、深孔加坝下水垫塘、二道坝和岸边泄洪洞组成。引水发电系统布置在两岸山体，左、右岸地下厂房采用首部开发方式，尾水隧洞出口布置在二道坝下游河道两岸。电站装机容量16000MW(16×1000MW)。

白鹤滩工程规模宏大、关键技术问题多、技术要求高，导致运行期节能降耗分析需要统计的建筑物、机电及金属结构、工程管理设施等能耗设备及种类较多，计算方法繁琐，统计分析难度大。白鹤滩工程运行期节能分析计算，是目前国内第1 个千万千瓦级电站节能降耗分析计算的首次尝试，具有里程碑的意义。

白鹤滩水电站施工期、运行期能耗分析计算主要包括以下几部分内容：水轮发电机组及其附属设备、电站桥式起重机与水力机械辅助设备、电能输送设备及电气设备、通风空调系统、给排水系统等各系统在电站运行期间的主要用能设备、能耗种类，并综合分析说明电站运行期的年能耗总量。

2 运行期能耗种类、数量分析和能耗指标

2.1 水轮发电机组及其附属设备

白鹤滩水电站水轮机工作水头范围163.9～243.1m，采用1000MW 的单机容量方案。水轮机最高效率不低于96%，额定效率不低于93.5%。发电机额定效率不低于98.7%。机组在能量转换过程中，除机组本身有部分能量损耗外，机组附属设备还需消耗部分能量。机组附属设备主要耗能设备有推力外循环油泵、漏油箱油泵、高压顶起油泵、圆筒阀油压装置油泵、调速系统油泵以及励磁系统等。其各部分的能耗指标详见表1。

2.2 电站桥式起重机与水力机械辅助设备

2.2.1 电站桥式起重机

桥式起重机工作时主要为电动机消耗电能。桥机的主要功能是起吊设备，平常使用概率较低，主要在机组或其它设备安装、检修期间使用。白鹤滩水电站桥式起重机主要有以下设备：主厂房桥式起重机、GIS 室桥式起重机和GIL 出线竖井桥式起重机。

电站两岸厂房内各选用两台主钩起吊重量为1300t，副钩起吊重量为160t 的桥式起重机，单台桥机的用电负荷为850kW。两岸GIS 室选用各1 台15t 桥式起重机，两岸各2 个出线竖井，每个出线竖井选用两台15t 桥式起重机。电站桥式起重机的能耗指标详见表2。

2.2.2 水力机械辅助系统设备

水力机械辅助系统的能耗主要是技术供水系统、排水系统、压缩空气系统以及油系统的厂用电消耗。

表1 机组附属系统设备主要消耗电能设备清单

表2 电站桥式起重机消耗电能清单

（1）技术供水系统。电站技术供水系统供水对象主要包括水轮发电机组和主变压器冷却用水，以及全厂其它公用设备用水。电站机组及主变技术供水采用单元水泵加压供水方式。每台机组和主变压器分别设置2 台套水泵和滤水器，1 台套工作，1 台套备用。主变压器空载冷却供水系统采用2 台水泵供给1组主变压器的单元供水方式，一主一备。

技术供水系统从尾水管取水水泵加压后，流经机组冷却器后自流排入下游河道，故不消耗河水，主要是供水泵及滤水器消耗电能。技术供水主要耗能设备详见表3。

表3 技术供水系统主要消耗电能设备清单

（2）排水系统。白鹤滩电站的排水系统，主要包括机组检修排水系统、地下厂房渗漏排水系统、大坝渗漏排水系统、水垫塘渗漏排水系统和水垫塘检修排水系统。排水系统主要是排水泵电动机消耗电能。排水系统主要耗能设备详见表4。

表4 排水系统主要消耗电能设备清单

（3）压缩空气系统。压缩空气系统主要包括中压压缩空气系统、低压压缩空气系统及水轮机强迫补气系统等。压缩空气系统主要是空压机消耗电能。压缩空气系统主要耗能设备详见表5。

表5 压缩空气系统主要消耗电能设备清单

（4）油系统。白鹤滩水电站油系统包括厂内透平油系统、厂外透平油系统和厂外绝缘油系统。透平油用于机组的润滑、散热和传递能量，绝缘油用于主变压器等电气设备的绝缘、散热和消弧。全厂油系统主要消耗电能设备清单详见表6。

表6 油系统主要消耗电能设备清单

2.3 电能输送设备及电气设备

2.3.1 电能输送设备

电能输送设备主要包括主变压器、离相封闭母线、GIS 主母线和出线管道母线等，是电站的主要耗能组成部分。发电机的电压封闭母线发热损耗约290kW/机，主变压器的空载损耗约为390kW/组，负载损耗约为2145kW/组。GIS 设备主母线和出线管道母线的发热量暂按180W/m计算。

电能输送设备主要用能设备能耗见表8。

表8 电能输送设备能耗表

2.3.2 电气设备

电气设备主要能耗为照明用电、电气设备发热、电磁损耗。电气设备发热、电磁损耗又主要集中在控制盘柜及厂用变、母线、开关柜等设备。白鹤滩电站地下厂房分为左右两岸，电气设备主要用能能耗见表9。

表9 电气设备主要用能能耗表

2.4 通风空调系统能耗

2.4.1 生产区通风空调系统

白鹤滩电站通风空调系统以通风为主，局部空调和除湿为辅。结合地下洞室群、地下及地面土建及机电布置，通风空调系统划分为：主厂房（含母线洞）通风空调系统、第一副厂房通风空调系统、主变洞通风空调系统、出线井通风系统、尾水管检修闸门室通风除湿系统、尾水洞检修闸门室通风除湿系统、尾调室局部通风除湿系统、地面单体通风空调系统。

通风空调系统主要能耗为厂用电，其主要用能设备为冷水机组、水泵、单元式水冷空调器、空调箱、变冷媒流量多联空调、单元式风冷空调器、风冷除湿机、水冷除湿机及各类隧道风机、离心风机（箱）、混流风机（箱）、轴流风机、诱导风机、换气扇等等。其设备年耗电量计算公式如下：

式中：n为设备数量；N为单机功率，kW；ξ为使用系数；h为年运行时间，h。

其中，空调系统每年运行5 个月左右，每日运行约12h，年运行时间共计1800h；除湿系统每年大约 1/3 的时间运行，年运行时间共计2920h；通风系统每年大约3/4 的时间运行，年运行时间共计6570h；防排烟系统正压送风机和排烟风机属防排烟设备，平时不运行，因此不计入能耗。

通风空调系统主要用能设备能耗见表10。

2.4.2 办公、生活设施通风空调系统

电站配套办公、生活设施，对于重要的电气房间（如控制室、通信机房等）考虑设备正常运行设置空调系统，对于主要的办公、生活区域（如办公室、会议室、宿舍等）考虑满足人员舒适度需要设置空调系统，对于部分工艺性设备用房（如厨房、泵房、变配电室等）采用机械通风，对于其它房间尽量采用自然通风方式，若不满足自然通风要求，再考虑采用机械通风。办公、生活设施通风空调系统能耗指标详见表11。

表11 办公、生活设施通风空调系统能耗表

2.5 给排水系统

2.5.1 给水系统

左、右岸地下厂房生活给水系统均采用常高压自流给水系统，无电能消耗。

左岸500kV 地面出线场、全厂控制管理楼片区的生活给水系统采用变频供水方式；右岸500kV 地面出线场无生活给水系统。

2.5.2 排水系统

左、右岸地下厂房在端副厂房最底层和主变洞8#机旁分别设有1 套污水处理设备（处理水量分别是1 套3m3/h，1 套2m3/h）。左、右岸地下厂房尾水管层8#机旁分别设有1 套含油污水处理设备，处理水量10m3/h。左岸全厂控制管理楼室外地面下设有1 套生活污水处理设备，处理水量为3m3/h。运行期给排水系统主要用能设备能耗指标详见表12。

表12 生产区给排水系统主要用能设备能耗表

2.6 工程运行期能耗总量

2.6.1 运行期电能年能耗量

白鹤滩电站运行期其耗能设备主要为水轮发电机组附属设备、电站桥式起重机及机修设备、水力机械辅助系统、电能输送设备、电气设备、通风空调系统、金属结构设备、给排水设备以及其它生产、生活用电等设备。运行期电能年能耗汇总见表13。

表13 运行期电能年能耗汇总表

2.6.2 运行期油料年耗量

白鹤滩电站透平油年耗油量约140.8m3，绝缘油年耗油量约144m3，柴油年消耗量约763m3，汽油年消耗量约为 630.5m3，年总耗油量约1678.3m3，折合标准煤量2156.8tce。

3 结语

节能降耗分析篇是近年来水电工程可行性研究阶段新增加的篇章，编制方法尚在探索和研究之中。而运行期的能耗计算，既是编制节能降耗篇较为重要的一环，亦为固定资产投资项目节能评估工作提供技术支持，同时，运行期的能耗计算及分析作为节能评估的重要组成部分，从而成为项目审批、核准或开工建设的前置性条件以及项目设计、施工和竣工验收的重要依据。因此，正确地估算运行期的能耗计算具有重要意义。本文以白鹤滩工程为例，阐述了运行期主要用能设备、能耗种类及能耗计算的方法及要点，本论文可为大中型水电站运行期能耗计算分析提供设计借鉴和帮助。

1 GB/T50649—2011 水利水电工程节能设计规范[S].北京；中国计划出版社，2011.

2 DL/T5397—2007 水电工程可行性研究编制规程[S].北京；中国电力出版社，2007.