(長江勘測規(guī)劃設(shè)計研究院有限責任公司，湖北 武漢 430010)

2011年12月，住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部與國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢藥總局聯(lián)合發(fā)布了水利水電工程有關(guān)節(jié)能設(shè)計的規(guī)范[1]。2013年水利部頒布了相關(guān)的編制規(guī)范[2]。2014年11月1日《水電工程節(jié)能降耗分析設(shè)計導(dǎo)則》(NB/T 35022-2014)開始實施。水利水電工程施工期的能耗分析與評價有著十分重要的意義，對實現(xiàn)我國政府制定的節(jié)能減排目標有著積極的推動作用[3-10]。根據(jù)《中華人民共和國節(jié)約能源法》《國務(wù)院關(guān)于加強節(jié)能工作的決定》《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查暫行辦法》以及有關(guān)節(jié)能的規(guī)程規(guī)范要求，水利水電工程需對其施工期能耗進行分析與評價，達不到節(jié)能要求的項目不能開工建設(shè)。本文以烏東德水電站施工為例，介紹了大型水電工程施工節(jié)能的措施。

1 工程概況

金沙江下游干流河段上共建設(shè)有烏東德、白鶴灘、溪洛渡和向家壩4座梯級電站。烏東德壩址右岸屬云南省昆明市祿勸縣，左岸隸屬四川省會東縣。電站開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運和促進地方經(jīng)濟社會發(fā)展。壩址控制流域面積 40.61萬km2，多年平均流量3 830 m3/s，多年平均徑流量1 207億m3。

烏東德水電站正常蓄水位975 m，防洪限制水位952 m，死水位945 m，防洪高水位975 m；設(shè)計洪水位 979.38 m，校核洪水位 986.17 m；總庫容 74.08億m3，預(yù)留防洪庫容 24.4億m3，調(diào)節(jié)庫容 30.20億m3，庫容系數(shù) 2.50%，具有季調(diào)節(jié)能力。電站裝機容量10 200 MW，多年平均發(fā)電量 389.1億kW·h。

烏東德水電站為1等大(一)型工程，樞紐主體由擋水建筑物、泄洪建筑物、引水發(fā)電系統(tǒng)等組成。壩址處河谷狹窄、地形地質(zhì)條件較好。擋水壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高270 m，壩頂弧長326.95 m。泄洪設(shè)施由壩身泄洪孔和岸邊泄洪洞組成，壩下設(shè)碾壓混凝土重力式二道壩，形成水墊塘消能。引水發(fā)電系統(tǒng)采用兩岸對稱布置，左右岸分別安裝6臺單機容量850 MW的混流式水輪發(fā)電機組。電站主要工程量見表1。

2 能耗種類、數(shù)量及指標

2.1 土石方施工

該工程土石方施工項目主要包括明挖、洞挖、支護、填筑、基礎(chǔ)處理及滲控工程等項目。主要施工機械設(shè)備有：鉆機、挖掘機、推土機、自卸汽車、振動碾、混凝土噴射機、抓斗、灌漿機等。土石方施工耗電量2.152億kW·h，柴油消耗量 41 120.41t，折合標準煤128 351 tce。

表1 烏東德水電站主要工程量

2.2 混凝土施工

擋水泄洪建筑物及地下電站主要采用常態(tài)混凝土，二道壩及廠泄導(dǎo)墻采用碾壓混凝土?；炷潦┕ぶ饕O(shè)備為纜機、履帶吊、塔機、混凝土泵及混凝土振搗設(shè)備等?；炷潦┕て诤碾娏? 591.12萬kW·h，柴油消耗量14 591.97 t，折合標準煤35 862 tce。

2.3 輔助生產(chǎn)系統(tǒng)

2.3.1 砂石加工系統(tǒng)

烏東德水電站共設(shè)置2套砂石加工系統(tǒng)，大壩砂石加工系統(tǒng)用電設(shè)備總裝機容量8 458.8 kW，下白灘砂石加工系統(tǒng)用電設(shè)備總裝機容量9 408.3 kW。砂石系統(tǒng)施工期總能耗為1.639億kW·h，折合標準煤52 127 tce。

2.3.2 混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)

左岸設(shè)置2座混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，右岸設(shè)置1座混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)，系統(tǒng)總裝機容量分別為12 000，5 000，11 000 kW，均配有制冷設(shè)備?；炷料到y(tǒng)施工期拌和混凝土總能耗1.61億kW·h，折合標準煤36 939 tce。預(yù)冷混凝土生產(chǎn)能力970 m3/h，其中7℃混凝土生產(chǎn)強度為400 m3/h，14℃混凝土生產(chǎn)強度為540 m3/h，主要耗能設(shè)備有螺桿制冷壓縮機組、氨泵、離心風(fēng)機、冷卻塔等。3座混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)制冷電機總功率約18 600 kW，施工期制冷總能耗為1.020億kW·h，折合標準煤32 445 tce。

2.3.3 綜合加工廠

綜合加工廠承擔鋼筋加工、木模加工、預(yù)制構(gòu)建加工、機械修配、機電設(shè)備安裝和金屬結(jié)構(gòu)拼裝等，施工期總能耗為2 567.16萬kW·h，折合標準煤8 164 tce。

2.3.4 給 水

烏東德水電站施工期在左右兩岸設(shè)置水廠，左岸水廠規(guī)模 8.1萬m3/d，右岸水廠規(guī)模 0.5萬m3/d，左岸上游馬師傅河溝和右岸下游阿巧溝供水量達1.8萬m3/d。

(1)電耗。兩座水廠的取水泵站、配水系統(tǒng)調(diào)節(jié)泵站等各種用電設(shè)備總裝機容量 6 752.02 kW，計算負荷 3 428.73 kW，整個施工期總電耗 7 476.05萬kW·h，折合標準煤 23 774 tce。

(2)藥耗。兩座水廠采用的混凝劑均是聚合氯化鋁(PAC)，每座水廠均有兩個投藥點，每個投藥點最大投加量20 mg/L。右岸上游水廠消毒劑采用次氯酸鈉(NaClO)，投加量為2～3mg/L，左岸水廠出廠水不消毒。整個運行期兩座水廠混凝劑總耗量4 260 t，消毒劑總耗量14 t。

(3)水耗。用于預(yù)沉池排泥、絮凝沉淀池排泥、濾池反沖洗等。由于金沙江水含沙量高，兩座水廠采用兩級混凝沉淀工藝，耗水量較大，占總供水量的10%～15%。工期水廠耗水量 2 744.7萬m3。

2.3.5 排 水

(1)生產(chǎn)系統(tǒng)排水。砂石加工系統(tǒng)、混凝土系統(tǒng)產(chǎn)生的大量含泥沙廢水由廢水處理系統(tǒng)處理，該系統(tǒng)總裝機容量約2 600 kW，計算負荷2 141.05 kW，施工期總耗電3 370萬kW·h，折合標準煤10 717 tce。

(2)基坑排水。大壩初期排水、上下游基坑經(jīng)常性排水以及其他部位經(jīng)常性排水設(shè)備總電耗2 729萬kW·h，折合標準煤8 677 tce。

2.4 生產(chǎn)性建筑物

生產(chǎn)性建筑物主要為混凝土系統(tǒng)、砂石加工系統(tǒng)、綜合加工廠等生產(chǎn)用建筑物以及油庫、水泥倉庫、粉煤灰倉庫、炸藥庫、鋼筋鋼材倉庫、機電設(shè)備倉庫、綜合倉庫等，均為臨時建筑物。施工期耗電量5 970.35萬kW·h，折合標準煤18 986 tce。

2.5 生活性建筑物

生活性建筑物包括前期營地、集中統(tǒng)建的新村管理營地、施工作業(yè)面附近的施工單位自建臨時施工營地等。施工期耗電量 9 047.43萬kW·h，用水量 742.05萬t，折合標準煤28 771 tce。

烏東德水電站施工期能耗分析見表2。

表2 烏東德水電站施工期能耗分析

3 節(jié)能措施

烏東德水電站工程節(jié)能措施體現(xiàn)在大壩、泄水消能、引水發(fā)電建筑物的設(shè)計方面。

3.1 大 壩

充分利用壩址河谷狹窄、地質(zhì)條件優(yōu)良的特點，采用混凝土用量少的雙曲拱壩。上部拱推力小的部位利用弱卸荷巖體，中上部拱肩槽采用半徑向開挖，開挖量和混凝土澆筑量均有較大幅度減小。拱壩體形選擇對壩址河谷形狀適應(yīng)性好的拋物線拱，充分利用混凝土后期強度進行壩體混凝土分區(qū)，且多采用4級配混凝土。

3.2 泄水消能建筑物

以壩身泄洪為主(5個表孔、6個中孔)，充分利用壩下天然水墊深厚、巖石抗沖能力強的特點，對水墊塘采用護岸不護底方案，大大節(jié)省混凝土用量和運行維護成本。水墊塘邊坡支護與混凝土邊墻錨固結(jié)合布置，邊坡排水與邊墻排水結(jié)合布置，可減少邊坡支護量。二道壩采用碾壓混凝土方案。泄洪洞3個工作閘室操作平臺以下保留巖埂，減少開挖量和混凝土澆筑量；泄洪洞挑流鼻坎嵌入出口洞臉邊坡內(nèi)，以減少開挖量。

3.3 引水發(fā)電建筑物

(1)合理利用壩址地形、地質(zhì)條件。地下廠房靠河側(cè)布置，與靠山內(nèi)側(cè)布置相比，單機輸水線路長度縮短約200 m。將主廠房、主變洞和調(diào)壓室3大洞室平行布置，縮短發(fā)電機至主變壓器之間大電流離相封閉母線的長度，減小電能損耗。將開關(guān)站GIS配電裝置布置于主變壓器的上方，可降低輸電線路損耗、節(jié)省開關(guān)站布置和運行期維護工作。盡可能采取永久工程和臨時工程相結(jié)合的施工組織設(shè)計。

(2)盡可能壓縮地下廠房空間。①機電設(shè)備緊湊布置；②僅在廠房下游側(cè)布置運行通道，取消廠房上游側(cè)通道，將風(fēng)罩緊貼上游邊墻布置；③采用巖錨吊車梁以減小主廠房跨度，并使得大橋機提前投入運行；④蝸殼部位采用倒懸開挖體型，避免蝸殼尺寸成為廠房跨度的控制因素；⑤利用數(shù)值分析技術(shù)優(yōu)選三大洞室間距、地下廠房洞室群施工開挖順序及錨噴支護參數(shù)。

(3)加快機組安裝進度。烏東德水電站裝機容量大，機組安裝過程中轉(zhuǎn)子及定子安裝耗時最長，是控制機組安裝進度的主要因素。通過在廠房另一端布置副安裝場，增設(shè)一個轉(zhuǎn)子安裝工位；集水井布置在副安裝場下部，使主安裝場盡早形成，為加快機組安裝進度及早日投產(chǎn)提供必要條件。

4 結(jié) 論

(1)烏東德水電站為Ⅰ等大(一)型工程，施工期總能耗為423 992 tce。設(shè)計中因地制宜進行樞紐布置和建筑物設(shè)計，節(jié)省了工程量，降低了項目的能源消耗量。與國內(nèi)其他同等規(guī)模的巨型水電站相比，如白鶴灘水電站施工期總能耗107.57萬 tce，烏東德水電站的能效水平處于先進水平。

(2)烏東德水電站建成后，每年可減少標準煤用量1 220萬t，減少CO2排放量3 050萬t，減少SO2排放量10.4萬t，減少NOx 排放量 9.0萬t，環(huán)保效益顯著，與我國政府制定的2020年CO2排放量下降目標一致。