朱庄水电站增效减排的节能设计

邢国霞XING Guo-xia

（朱庄水库管理处，邢台 054000）

（Zhuzhuang Reservoir Management Office，Xingtai 054000，China）

0 引言

朱庄水库坐落于子牙河系釜阳河南澧河支河，距邢台市35km，是一座以防洪灌溉为主，兼顾发电、城市供水等综合利用的大（Ⅱ）型水利枢纽工程，调节方式为多年调节。水电站为一坝后引水式电站，高、低2座水电站均于1981年底投产发电。电站总装机容4200kW。其中低机组装机容量为3200kW（1台）；高机组装机容量为2×500kW。当时因受各种条件限制，所装机组与原初设存有很大差距，在水库正常灌溉放水时，机组运行就偏离了水轮机的高效区，存在机组运行效率低，振动大，汽蚀严重等问题。电站已运行30余年，设备锈蚀、老化严重，已不能保障正常发电运行。为保障水电站运行安全，充分发挥水电站经济效益，挖掘其发电潜力，朱庄水电站2013年已纳入农村水电增效减排规划，主要是更新改造水轮机转轮及附件、调速器、励磁系统、高、低压配电设备，新增计算机监控保护设备。增效减排工程以节能为设计宗旨，推广应用先进适用技术，提高农村水电站的自动化和信息化水平，提高水能资源利用效率，增加清洁可再生能源供应，促进节能减排。

1 工程布置及建筑物节能设计

本次增效扩容改造将时间选择在避开水库大流量放水时段，即避开水库灌溉和防汛时段，以缩短施工对放水流量的要求；对升压站电气设备更新时，根据运行情况对变压器，高压开关等电气设备逐个进行更新。

本次增效扩容改造主要是对机电设备进行更换，建筑物没有更新加固，因此工程总体布置及相关建筑物保持不变。设备选型时要结合原设备及其布置情况，合理安排更换设备位置，不增加场地。

2 机电设备节能设计

2.1 水轮机 电站装机3台，高机组单机容量500 kW，低机组单机容量3200kW。水轮机选型方面考虑如下措施。①水轮机的蜗壳、尾水管等主要埋设部件不拆除，仍保留使用。②水轮机的进水流道尺寸保持不变，所以所选机组必须符合原引水系统和流道的运行要求，选用效率高的水轮机模型。③电站装机台数不变，水轮机安装高程不变，新转轮采用合理的结构设计，转轮叶片采用不锈钢材料制造，汽蚀性能应满足现有安装高程的要求，以保证机组安全稳定运行。

2.2 电气设备 本电站的电气设计及设备选型节能降耗设计主要遵循以下原则：①遵循国家法律法规及有关设计标准的规定，满足有关节能规划和节能措施的要求。②在工程设计中贯彻节能降耗设计思想，通过技术经济能源环境等综合分析比较论证，选择设计方案。③根据工程特点，分析能耗指标，明确节能目标，落实节能措施。④采取节能新技术和新工艺，对落后的耗能过高的用能产品、设备实行淘汰制度。

变压器是输变电行业中的耗能大户，我国变压器的总损耗占系统总发电量的10%左右，变压器的节能降耗已是势在必行。

电站升压变不要经常处于满载甚至超载运行，电站装3台机组，选两台S11型升压变，另选择升压变的变比要适当，通过调整无载分接开关，使发电机保持在额定电压运行，不应偏离太多，电压过高或过低对节能都不利。

由于材料技术的不断发展和变压器厂对结构的不断改进，节能型变压器发展很快。S11系列是目前推广应用的低损耗变压器，空载损耗较S9系列低75%左右，其负载损耗与S9系列变压器相等。因此，在本工程中推广使用低损耗变压器。

3 施工节能设计

编制施工计划，合理分配工期，有效利用现场各项资源。施工材料和机电设备可通过附近道路运输，电站对外交通较为方便。施工用电、用水可利用电站现有设施解决。在施工期间，保持干场作业，防雨水冲毁施工现场，影响施工进度。合理安排工期，优化工序，减少停机，增加发电。

4 运行管理节能设计

用现代运行管理模式，实现了“少人值守、无人值班”的运用方式，实行一岗多能的精简高效机构，建立现代企业运作机制，按照企业管理“十六字方针”完善法人治理结构，做到所有权和管理权、决策权和经营权分离；建立全新的分配激励机制，充分调动和发挥员工的主观能动性和创造性；构筑新型的人力资源开发管理机制，做到精干高效，充分利用社会资源为企业服务；利用现代化的管理手段和方式，节约人力成本，降低其他固定成本。为确保水电站机电设备和水工建筑物的正常运行、安全生产、完成发电和水库调度任务所进行的管理工作。主要包括：水务管理和水库调度、水工建筑物的安全监测、机电设备的运行管理等。

5 节能效益

5.1 总体节能效益 电站总装机容量4200kW，其中低机组装机容量为3200kW（1台），设计发电流量为12.6m3/s；高机组装机容量为2×500kW，设计发电流量为7.84m3/s。根据全国2009年燃煤电厂供电标准煤耗为342g/kW·h，国家科技部2007年8月公布的《全民节能减排手册》，燃烧1t标煤向大气排放2.567t二氧化碳，因此，本电站相当于节约了2939.9t标准煤，减少二氧化碳排放量7546.6t。另外，根据有关资料统计每吨标准煤燃烧二氧化硫排放量为8.5kg，则可减少二氧化硫排放25t。由于可使用电量的增加，替代煤炭资源后，还可减少氮氧化合物及烟尘的排放量。水电作为清洁可再生能源，是国家政策鼓励与扶持的建设项目，本工程按照节能、节地、节材、节水、资源综合利用的要求，在设计中充分贯彻节能降耗的指导思想，经分析论证，满足国家现行法律、法规节能降耗的基本要求。

5.2 施工期能耗 施工期能耗主要是施工用电消耗和部分汽、柴油消耗，包括施工设备用电，施工照明用电和施工运输工具油耗等。施工期采用节能设备、合理安排工期和施工布置等行之有效的节能措施，节约能源，降低能源损耗。

5.3 运行能耗 水力发电是清洁可再生能源，流经水轮机的水，在将水能转变为电能的过程中主要是利用了水的势能，不会产生损耗。运行期主要能耗是厂用电电能消耗和水轮机润滑油、变压器绝缘油消耗。运行期能耗中，电气设备运行能耗最高，电气设备运行能耗包括电站所有高、低压电气设备的运行能耗，如电站主变压器、发电机电压设备、厂用电设备、控制保护及直流等盘柜等生产用电气设备的运行能耗。由于电站的电气设备运行既影响到电站的安全稳定运行，又影响到电站的经济合理运行，因此在电气设计过程中，所有电气设备应能满足安全稳定运行的条件，同时应具有较高的经济运行指标，控制运行能耗，提高电站的整体效益。

6 结束语

朱庄水电站通过节能技术在工程功能、设备选择等方面的应用，施工期采用节能设备和行之有效的节能措施，节约能源，降低能源损耗，提高设备的发电效率、可靠性和安全性，增加清洁可再生能源的供应，，达到了增效减排的规划，产生了巨大的节能效益，消除安全隐患，保障公共安全，实现了国家节能降耗的基本要求。

[1]梁杰.新庄水电站增效减排工程规划[J].陕西水利，2012（05）.

[2]马涛.老刁沟水电站增效减排项目设计[J].小水电，2010（06）.

[3]水利项目节能评估和审查暂行办法.