陈丹燕

（中国电建集团贵阳勘测设计研究院有限公司，贵州 贵阳550081）

1 工程概况

马马崖一级水电站为北盘江干流规划梯级的第二级，其上游45 km 为已经建成的光照水电站，下游依次为规划的马马崖二级水电站和已经建成的董箐水电站。电站距贵阳市201 km，县级公路左岸至关岭县花江镇，右岸到兴仁县新马场乡，交通较为便利。枢纽建筑物由碾压混凝土重力坝、坝身溢流表孔、左岸引水系统、左岸地下厂房和尾水系统组成。本工程属二等大（2）型工程，水库正常蓄水位585 m，最大坝高109 m，总装机容量558 MW，多年平均发电量为15.61 亿kW·h，水库总库容1.695 亿m3，正常蓄水位以下库容1.365 亿m3，调节库容0.307 亿m3，具有日调节性能。

电站装机容量为（3×180+1×18）MW，以220 kV一级电压接入系统，本期出2 回至白蜡220 kV 变电所，为保证电站电力可靠送出，同时预留1 回白蜡变～金州500 kV 变电站第2 回220 kV 线路。发电机电压侧采用单元接线，220 kV 出线侧采用双母线接线。开发任务是以发电为主，航运次之。

2 厂用电供电方式

电站厂用电采用公用电与自用电混合的供电方式，采用10 kV、0.4 kV 两级电压供电。全厂共设置3 组容量为3×1 000 kVA 的高压厂用变、3 台容量为2 000 kVA 法人公自用变压器、2 台有载调压、容量为200 kVA 的照明变和2 台容量为800 kVA 的坝区变压器。

高压厂用变压器电源分别从3 台大机组机端母线上各引接1 回，并且从施工变电所引来1 回10 kV 外来电源作为备用电源，组成了4 段母线，母线间均设有母联开关，设置有备自投装置。公自用0.4 kV 厂用电系统、照明供电系统和坝区0.4 kV 配电系统均采用单母线分段接线，两段母线之间设置备自投装置。在坝区设置1 台800 kW 柴油发电机组作为大坝保安及黑启动备用电源。从小机组机端母线上引接1 台厂用变压器至10.5 kV 母线，作为全厂厂用电备用电源。2 台照明变电源、3 台厂内公/自用电及中控楼厂用电变压器电源、坝区用电电源均从10 kV 不同段母线引接，母线之间设有母联开关。电站厂用电接线图如图1 所示。

3 工程节能设计的主要原则

3.1 水力机械

（1）水轮机：选择合理机型和单机容量、较优的效率指标、合理的结构型式和优质材料。

图1 厂用电接线图

（2）主厂房桥式起重机：结合厂房布置、机组台数及吊运方式综合确定，选择能耗小、机动性高的方案。

（3）技术供水系统：确定合理的技术供水方案；合适时采用自流、自流减压或顶盖取水等供水方案；对高水头或多泥沙河流的机组，可采用密闭循环水冷却方式。

（4）低压空压机：符合《容积式空气压缩机能效限定值及能效等级》GB 19153-2009 的有关规定。

（5）滤水器：过滤精度的选择应综合考虑节能要求，根据电站试运行结果，正确选择滤水器的排污方式。

（6）清水离心泵：应符合现行国家标准《清水离心泵能效限定值及节能评价值》GB 19762-2007 的有关规定。

3.2 电气

（1）电气主接线：根据综合条件经过技术经济分析，选择合理的方案。

（2）主要电气设备选型：

1）发电机：选择合理的技术参数、结构型式及优质材料。

2）主变压器：选择合适的技术参数、低损耗的产品。

3）厂用电系统：选择合理的变压器容量及低损耗产品。

4）电动机：采用节能型电机，选择适当的启动方式。

5）控制系统：选用计算机、PLC 等弱电控制设备，选择低能耗设备。

6）设备布置：优化设备布置，降低各种损耗。

（3）照明：选用高效照明灯具；光效高、光色好、启动性好、寿命长的光源、并结合实际情况采用智能照明控制系统。

3.3 金属结构

（1）闸门及启闭设备：结合枢纽布置，选择技术经济优的型式。选择合理的支撑型式及启闭速度。

（2）泄洪系统：可以适当错时启动、采用软启动或变频启动。

（3）航运过坝系统：可采取加平衡重等方式降低启闭设备容量。

3.4 采暖通风

（1）设备及管路选择：根据国家节能标准选择最优的设备。

（2）地面厂房的通风设计：优先采用自然通风，考虑多种方案设计结合。

（3）设备及系统需采用节能技术高的设备及材料。

3.5 给排水

设计时首先需满足国家相关标准，选择合理的供水系统，采用节能节水措施；水质需保证，选择自用水较少的处理设备等。

4 用电设备能耗理论计算统计

4.1 用电设备能耗范围

根据各专业提资，电站运行期用电设备能耗范围如下：

（1）水轮发电机组在运行过程中技术供水系统所消耗的水能。

（2）生产辅助设备中滤水器、电动蝶阀、滤油机、空压机、渗漏检修排水泵、潜污泵、主变油冷却器、桥机等油、气、水系统及机械辅助设备的电能损耗。

（3）主变压器、离相封闭母线、公自用变压器、坝区变压器、照明变压器、220 VGIS、220 kV 出线设备等电能输送设备的电能损耗。

（4）控制保护及通信系统中励磁变压器、励磁功率柜风机等设备的电能损耗。

（5）通风空调系统中VRV 空调室外机、离心风机、轴流风机、主厂房排烟风机、防爆空调器等设备的电能损耗。

（6）泄洪、放空、进水口及尾水建筑物金属结构设备如溢流坝弧门液压机、溢流坝坝顶门机、底孔液压机、底孔固定卷扬机、进水口清污门机、进水口双向门机、尾水固定卷扬机、生态小机尾水固定卷扬机等设备的电能损耗。

（7）电站生活、消防供排水系统中取水、加压泵、加药装置、回转式鼓风机、潜水排污泵、给水系统设备、排水系统设备的电能损耗。

（8）营地公共建筑及生活配套设施中变压器、照明设施、空调、饮水机、电脑、电厨具、热水器、一体化地埋式生活污水处理等设备的电能损耗。

4.2 用电设备能耗计算值

电站运行期厂用电能耗主要为主变及生产辅助设备和附属设备的电能消耗，用电设备包括：机组辅助系统的油、气、水系统，排水系统，主变及电气设备，生活给排水，照明，通风空调以及电站其它用电设备，如控制保护与通信设备、金属结构设备、建筑及公用附属设施等。

4.2.1 水力机械辅助设备

电厂运行期辅助机械主要为用电设备：包括技术供排水系统、压缩空气系统、油系统、厂内起重机等。设备总功率为1 280 kW。设备运行年能耗电量为69.4 万kW·h。

4.2.2 电气设备

电气设备主要能耗为照明用电及电气设备发热、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主变、厂用变、母线等设备，设备总功率为2 498 kW，设备运行年能耗电量1 271.12万kW·h。

控制保护及通信主要耗电设备为机组励磁系统，设备总功率为102 kW，设备运行年能耗电量30.43 万kW·h。

主变压器、母线及其它电气设备运行年能耗电量1 301.5 万kW·h。

4.2.3 金属结构

金属结构主要用能设备为闸门的启闭设备：包括门机、液压启闭机和清污机。消耗的能源为电能，设备总功率为1 990 kW，因年使用小时数较少，设备能耗较小。设备运行年能耗电量2.1 万kW·h。

4.2.4 通风空调设备

通风空调主要耗能设备有离心风机、低噪声轴流风机、防爆轴流风机、多联变频空调机、移动式除湿机等，均消耗电能。设备总功率为581.21 kW，通风空调系统全年运行耗电量约为151.78 万kW·h。

4.2.5 各用电设备投运前总能耗

综合考虑主变压器、主母线、水力机械辅助设备、电气设备、通风空调设备、金属结构设备等，全年各类设备总运行能耗约为1 524.8 万kW·h。

5 运行期用电设备实际能耗统计

根据电站2016～2019 全年完成发电量、上网电量、综合电量、综合电率、厂用电率等实际运行统计数据，本电站自投运以来平均年发电量为132 730万kW·h，平均上网电量为131 520 万kW·h，平均综合能耗为1 210 万kW·h。

6 结语

马马崖一级水电站建成投运前总能耗理论计算值约为1 524.8 万kW·h，投运后年平均能耗约为1 210 万kW·h，电站由于采用了最新系列非晶合金干式变压器、LED 照明装置，节能效果非常显著。本工程在设备采购时选用了高效节能的设备，具体情况为：

（1）主变压器投运前计算能耗为1 102 万kW·h，投运后主变压器实际能耗为946 万kW·h，年能耗可减少156 万kW·h。

（2）采用环氧浇注非晶合金干式变压器代替传统硅钢干式变压器，年损耗可减少31 万kW·h，该系统损耗降低约59%。

（3）采用LED 照明装置代替传统光源照明装置，年能耗可减少66 万kW·h，可降低该系统能耗约44%。

主变压器、干式变压器、照明等主要电气设备及装置由于采用高效节能设备总能耗减少了253万kW·h。建成投运前能耗较投运后总能耗相差314.8 万kW·h，水力机械、金属结构、通风空调等设备总能耗减少了61.8 万kW·h，不计主要电气设备的情况下，由于所用设备的工艺及安装工艺的差异，投运后的实际能耗较建成投运前总能耗降低约为5%。计算能耗与实际能耗相当。经评估，本工程厂用电能耗设计合理，符合国家节能设计规范要求。