±800 kV特高壓直流輸變電工程節(jié)能評估方法

楊旭，左劍，徐先勇，萬全，劉瀟瀟

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長沙410007；2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

±800 kV特高壓直流輸變電工程節(jié)能評估方法

楊旭1，左劍2，徐先勇2，萬全2，劉瀟瀟2

(1.國網(wǎng)湖南省電力公司，湖南長沙410007；2.國網(wǎng)湖南省電力公司電力科學(xué)研究院，湖南長沙410007)

簡要闡述酒泉—湖南±800 kV特高壓直流輸電工程湘潭換流站500 kV輸變電工程的節(jié)能評估方法，主要內(nèi)容包括項目概況、能源供應(yīng)情況分析評估、項目建設(shè)方案節(jié)能評估、項目能源消耗及能效水平、節(jié)能措施評估、存在的問題等。該工程采用的主要節(jié)能措施切實可行、經(jīng)濟合理，節(jié)能效果明顯，能夠為項目運行帶來明顯的經(jīng)濟效益。

±800 kV特高壓直流；節(jié)能評估；換流站；能源消耗

根據(jù)酒泉—湖南±800 kV特高壓直流輸電工程可行性研究報告及評審意見，擬建設(shè)1回800 kV/ 8 000 MW特高壓直流，起點甘肅酒泉地區(qū)，落點湖南湘潭地區(qū)，直流輸電線路長度約2 407 km。為滿足酒泉—湘潭±800 kV特高壓直流電能安全穩(wěn)定送出的需要，并有利于提高電網(wǎng)的安全穩(wěn)定水平和應(yīng)對重大自然災(zāi)害等突發(fā)事件的能力，有必要新建±800 kV湘潭換流站配套500 kV送電線路工程。根據(jù)酒泉—湘潭特高壓直流輸電工程可行性研究及最新系統(tǒng)研究結(jié)果可知，湘潭換流站配套500 kV接入系統(tǒng)方案如下:湘潭換流站本期共出7回500 kV線路，其中2回線路接至位于湘潭的鶴嶺500 kV變電站、2回線路接至位于株洲的云田500 kV變電站，2回線路接至位于株洲的古亭500 kV變電站，1回線路接至位于衡陽船山500 kV變電站。

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》及 《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估和審查暫行辦法》 的有關(guān)規(guī)定〔1-4〕，進(jìn)行了±800 kV湘潭換流站配套500 kV輸變電工程的節(jié)能評估工作。按照 《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估工作指南 (2014年本)》、《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估報告書深度要求》及其他法律法規(guī)、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求，編制完成了 《±800 kV湘潭換流站配套500 kV輸變電工程節(jié)能評估報告》。

1 建設(shè)方案節(jié)能評估

1.1 工藝方案節(jié)能評估

變電站設(shè)備在分配和輸送電能環(huán)節(jié)中起著不可缺乏的作用，但這些設(shè)備在運行時也必然產(chǎn)生能源損耗，本項目在工程設(shè)計及施工過程中科學(xué)、合理地選擇設(shè)備結(jié)構(gòu)形式和主要參數(shù)，降低了設(shè)備的運行損耗。本項目為 《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2011年本)》 (國家發(fā)改委2011年第9號令)中鼓勵類，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，滿足清潔生產(chǎn)的要求。

1.2 項目總平面布置節(jié)能評估

本項目的總平面布置符合生產(chǎn)工藝流程的合理要求，各個工序有良好的聯(lián)系；符合國家現(xiàn)行的防火、防爆、安全、衛(wèi)生、節(jié)能、環(huán)保等規(guī)范要求；總平面布置分區(qū)合理，因地制宜，充分利用地形，合理安排各工段區(qū)域，工藝流程順暢，便于運行、維護(hù)及檢修，是最節(jié)能的總平面布置方案。

1.3 主要用能工藝和設(shè)備節(jié)能評估

本項目是變電站及線路建設(shè)工程，其工藝和工序較簡單，其主要用能工藝和工序均體現(xiàn)在耗能設(shè)備部分。

1.4 輔助生產(chǎn)和附屬生產(chǎn)設(shè)施節(jié)能評估

前期設(shè)計站用電已考慮全站的最終負(fù)荷，本期擴建只需將新增負(fù)荷分別接在已有兩段母線的備用回路上。照明前期已經(jīng)上齊，不需新增加相間道路巡視照明。

1.5 能源計量器具配備方案節(jié)能評估

湘潭換流站線路對側(cè)各站均已配置了關(guān)口計量系統(tǒng)，本工程的考核計量點應(yīng)接入各站現(xiàn)有關(guān)口計量系統(tǒng)。關(guān)口考核點配置雙向多功能主、備2塊電能表。根據(jù)DL/T 448—2000《電能計量裝置技術(shù)管理規(guī)程》的要求，電能表應(yīng)按Ⅰ類表配置:有功電能測量精度為0.2S級，無功電能測量精度為2級。古亭500 kV變本期擴建3-3L并聯(lián)電抗器，配置1臺0.5S級多功能電子式電能表，布置在主變及35 kV繼電器室現(xiàn)有35 kV電能表柜內(nèi)。電能表有功電能測量精度為0.5S級，無功電能測量精度為2級。考核計量點應(yīng)接入本站現(xiàn)有非關(guān)口計量系統(tǒng)。

根據(jù) (GB17167—2006) 《用能單位能源計量器具配備和管理通則》的要求，項目擬合理配置滿足生產(chǎn)經(jīng)營需要的各種能源計量器具，同時配備專職的節(jié)能專工、計量專工，持證上崗，負(fù)責(zé)能源計量專業(yè)的各方面管理工作。

2 節(jié)能措施評估

2.1 節(jié)能措施效果評估

根據(jù) 《固定資產(chǎn)投資項目節(jié)能評估報告書內(nèi)容深度要求》的規(guī)定，未納入建設(shè)項目主導(dǎo)工藝流程的節(jié)能措施為單項節(jié)能工程。

本項目工藝流程和技術(shù)方案中采用了大量的節(jié)能措施，節(jié)能效果顯著，但它們均為變電站站主導(dǎo)工藝的組成部分，故本項目沒有單項節(jié)能工程。

2.2 節(jié)能管理方案評估

根據(jù) (GB/T 23331—2009)《能源管理體系要求》和 (GB/T 15587—2008)《工業(yè)企業(yè)能源管理導(dǎo)則》的要求，在電網(wǎng)的運行的管理過程中，項目建設(shè)單位結(jié)合自身特點，建立了一系列管理制度與辦法，這些管理制度和措施是一整套已相對成熟的能源管理體系和建設(shè)方案，本工程作為擴建項目沒必要另行建立。該套方法的具體內(nèi)容如下:

1)建立以站長為組長的節(jié)能工作領(lǐng)導(dǎo)小組，成員包括變電站副站長等領(lǐng)導(dǎo)成員，指導(dǎo)全站能源管理工作。同時自上而下建設(shè)能源管理網(wǎng)絡(luò)，配備專職及兼職的節(jié)能管理人員，建立相應(yīng)的管理體制。

2)確定明確的能源管理方針，即按年度確定量指標(biāo)體系，如站用電、照明用電、采暖用電、空調(diào)用電、變電系統(tǒng)損耗等，并將以書面文件頒發(fā)、貫徹執(zhí)行。

3)建立和完善能源管理系統(tǒng)，按部門、人員、崗位落實具體工作任務(wù)，形成全員參與的能源管理和節(jié)能體制，建立考核制度和獎懲制度。加強職工節(jié)能意識的宣傳和教育，提高職工節(jié)約能源的自覺性，同時積極培訓(xùn)能源管理和技術(shù)人才。

4)按照 (GB 17167—2006) 《用能單位能源計量器具配備和管理通則》的要求，配備能源計量器具，建立相應(yīng)的管理制度。

5)系統(tǒng)地制定能源管理文件、技術(shù)文件和記錄檔案，對能源管理的制度和標(biāo)準(zhǔn)、能源管理的技術(shù)要求和操作規(guī)程、計量和監(jiān)測結(jié)果的保存等進(jìn)行詳細(xì)規(guī)定。

6)主要從能源輸入、能源轉(zhuǎn)換、能源使用、能源分配與傳輸、能耗分析與評價等方面進(jìn)行重點管理，包括定期測定檢修以保持生產(chǎn)設(shè)備最佳工部、杜絕照明、采暖、空調(diào)等設(shè)備在無人時高負(fù)荷運行，設(shè)置自動控制系統(tǒng)，降低站用電、根據(jù)能耗分析結(jié)果持續(xù)不斷改進(jìn)節(jié)能工作。

7)定期組織對能源管理系統(tǒng)進(jìn)行檢查、評價，發(fā)現(xiàn)的問題及時處理。

根據(jù)上述分析，項目節(jié)能管理制度和措施符合(GB/T 23331—2009) 《能源管理體系要求》和(GB/T 15587—2008) 《工業(yè)企業(yè)能源管理導(dǎo)則》的相關(guān)規(guī)定。

3 能源利用狀況核算及能效水平評估

3.1 能評前能源利用情況

1)變電工程的電力損耗

根據(jù) 《電力系統(tǒng)設(shè)計手冊》，變電站電能損耗計算公式如下:

并聯(lián)電抗器損耗計算

式中 Pn為電抗器額定損耗 (3相)(MW)；T為電抗器運行小時數(shù) (h)。

2)輸電線路損耗

線路年平均電能損失計算式如下:

式中 PZ為線路電阻電能損失 (kW/km)；PC為線路電暈電能損失 (kW/km)；τ為年損失小時數(shù)(h)。

電阻電能損失計算:

式中 PZ為年電阻電能損失(kW/km)；P為系統(tǒng)最大運行方式下該線路的輸送功率 (MW)；Q為系統(tǒng)最大運行方式下通過該線路的三相無功功率(Mvar)；Um為線路額定電壓 (kV)；R為子導(dǎo)線交流電阻 (Ω)。

3)電暈功率損耗計算公式為

式中 PC為年電暈電能損失 (kW/km)；r為子導(dǎo)線半徑 (cm)；Em1，Em2，Em3分別為導(dǎo)線表面電場強度 (MV/m)，對分裂導(dǎo)線取平均電場強度最大值；為好天氣電暈損失；分別為雪天、雨天、霧凇天的電暈損失，由導(dǎo)線表面最大電場強度與導(dǎo)線電暈臨界電場強度的比值確定；分別為1年內(nèi)好天氣、雪天、雨天、霧凇天的計算小時數(shù)。

計算得到本輸變電工程500 kV線路年總電能損失為1 996.82萬kWh。

4)項目能源消費量

輸變電工程其能源消費量即為項目本身的耗用電量，綜合35 kV并聯(lián)電抗器以及線路的損耗，本工程年能源消費量 42.05+1 996.82=2 038.87 (萬kWh)。

按當(dāng)量值0.1229 kgce/kWh進(jìn)行折算，項目能源消費量為2 505.77 tce/a；按等價值0.308 kgce/kWh (2012年湖南省火力發(fā)電煤耗水平)進(jìn)行折算，項目能源消費量為6 279.72 tce/a。

5)項目能效指標(biāo)

變電站年供入電量計算公式如式如下:

式中 Pi為潮流計算中的供入負(fù)荷 (MW)；Ti為各方式潮流運行時間 (h)，取1 250 h(年負(fù)荷利用小時數(shù)5 000 h)。

根據(jù)前述計算，本期工程年供入電量3379875萬kWh，年耗 (用)電合計2 038.87萬kWh，損耗率為0.06%。

節(jié)能評估前本工程年總耗電量為2 038.87萬kWh，折當(dāng)量值2 505.77 tce/a，等價值6 279.72 tce/a。年輸送電量為電3 379 875萬kWh/a，損耗率為0.06%。

3.2 能評后能源利用情況

初步設(shè)計中建議本工程導(dǎo)線采用4×JL3/G1A-630/45型鋼芯高導(dǎo)電率鋁絞線，較4×JL/G1A-630/45型鋼芯鋁絞線年可減少電能損耗445.9萬kWh(減少耗能1.3萬kWh/(km·a)，本湘潭換流站配套工程500 kV線路總公里數(shù)為343 km)，線路投資差價的節(jié)能回收期約7.57年。

4 能源消費影響評估

4.1 對所在地能源消費增量的影響評估

本工程年損耗電能為2 038.87萬kWh/a，折標(biāo)煤當(dāng)量為2 505.77 tce/a，等價標(biāo)煤量 (2012年湖南省火力發(fā)電煤耗水平，折標(biāo)煤系數(shù) 0.308 kgce/kWh)為6 279.72 tce/a，湘潭、株洲、衡陽3市 “十二五”能源增量分別為648.49萬tce，970萬tce，965萬tce，增量總和為2583.49萬tce。

本項目新增能源消費量占所在地 “十二五”能源消費增量控制數(shù)比例m為0.024%。因此，本項目對所在地能源消費增量的影響較小，節(jié)能目標(biāo)影響評價指標(biāo)，見表1。

表1 節(jié)能目標(biāo)影響評價指標(biāo)表

4.2 對所在地完成節(jié)能目標(biāo)的影響評估

“n”值計算方法如下:

式中 a為 2010年項目所在地能源消費總量(tce)；b為2010年項目所在地生產(chǎn)總值 (萬元)；c為2010年項目所在地單位GDP能耗 (tce)；d為項目年綜合能源消費量 (等價值)tce；e為項目年增加值 (萬元)。本工程計算參數(shù)如表2。

表2 “n”值計算參數(shù)表

本工程項目年增加值即項目工業(yè)產(chǎn)值=產(chǎn)品價值實物量×輸送電量過網(wǎng)電價 (不含增值稅)=

59.4 萬元。

輸送電量過網(wǎng)電價測算的原則為考慮生產(chǎn)成本、貨款的還本付息等因素，以投資方稅后內(nèi)部收益率8%為基礎(chǔ)，預(yù)測不含稅單位電量分?jǐn)偨痤~為0.22元/MWh，含稅單位電量分?jǐn)偨痤~為0.26元/MWh。

由上述計算，本工程項目增加值能耗影響所在地單位GDP能耗的比例 “n”值小于0.1%，因此本項目對所在地完成節(jié)能目標(biāo)的影響較小。

5 結(jié)論

1)本工程消耗的能源較為單一，均為電能，項目正常運行后，年消費量為2 038.87萬kWh/a。按當(dāng)量值0.1 22 9 kgce/kWh進(jìn)行折算，項目能源消費量為 2 505.77 tce/a；按等價值 0.308 kgce/ kWh(2012年湖南省火力發(fā)電煤耗水平)進(jìn)行折算，項目能源消費量為6 279.72 tce/a。

2)本工程的建設(shè)對于改善地區(qū)電網(wǎng)結(jié)構(gòu)、滿足地區(qū)負(fù)荷發(fā)展需要都具有重要意義。本工程的建設(shè)有利于節(jié)能減排的完成，有利于地方經(jīng)濟的發(fā)展。本項目對所在地能源消費增量的影響較小，對所在地能源消費及單位GDP能耗下降完成節(jié)能目標(biāo)影響較小。

3)本項目消耗能源來源于所需輸送的電能，不占用其他資源，能源消耗為被動消耗，所以，能源供應(yīng)條件是落實的。

根據(jù)前述分析，本工程綜合線損率低于湖南省500 kV綜合損耗率。

4)本項目在工程設(shè)計及施工過程中科學(xué)、合理地選擇設(shè)備結(jié)構(gòu)形式和主要參數(shù)，降低了設(shè)備的運行｀損耗。沒有采用國家明令禁止和淘汰的落后工藝和設(shè)備，符合國家產(chǎn)業(yè)政策，滿足清潔生產(chǎn)的要求。

5)項目高度重視節(jié)能技術(shù)和節(jié)能管理工作。工程的選址及總平面布置合理，有利于方便生產(chǎn)、降低產(chǎn)品能耗；工藝流程、技術(shù)方案為國內(nèi)先進(jìn)水平，用能工藝和工序滿足工藝條件要求；采用了大量的節(jié)電及節(jié)水措施，同時按國家有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的要求配置相應(yīng)的能源計量器具和人員，這些節(jié)能措施經(jīng)過實踐檢驗技術(shù)可行、經(jīng)濟合理，節(jié)能效果明顯，能夠為項目運行帶來明顯的經(jīng)濟效益。

6)本工程采用的前述主要節(jié)能措施，這些節(jié)能措施均為輸變電工程切實采用的節(jié)能技術(shù)，通過實踐檢驗技術(shù)可行、經(jīng)濟合理，節(jié)能效果明顯，能夠為項目運行帶來明顯的經(jīng)濟效益。

〔1〕唐敏.節(jié)約能源的法理念與制度——解讀修訂后的 《節(jié)約能源法》〔J〕.電力需求側(cè)管理，2008，10(1):7-10.

〔2〕舒東勝.輸變電設(shè)備能耗指標(biāo)研究 〔J〕.湖北電力，2014，38 (2):34-37.

〔3〕楊旭中.審查節(jié)能專題的幾點體會 〔J〕.電力勘測設(shè)計，2014，4(4):1-4.

〔4〕吳鴻亮，杜爾順，門錕，等.面向低碳目標(biāo)的電力系統(tǒng)節(jié)能與經(jīng)濟運行評價系統(tǒng) 〔J〕.電網(wǎng)技術(shù)，2015，39(5):1 179-1185.

Energy saving assessment method of±800 kV HVDC transmission and transformation project

YANG Xu1，ZUO Jian2，XU Xianyong2，WAN Quan2，LIU Xiaoxiao2
(1.State Grid Hunan Electric Power Corporation，Changsha 410007，China；2.State Grid Hunan Electric Power Corporation Electric Power Research Institute，Changsha 410007，China)

The energy saving assessment method for 500 kV power transmission project of Jiuquan-Hunan±800 kV HVDC Xiangtan converter station is proposed.The proposed method is consist of project overview，analysis and evaluation of energy supply，energy consumption，energy efficiency level and the existing problems.The main energy saving measures adopted in this project are feasible，economical and reasonable，energy-saving effect obviously，and it can bring obvious economic benefits for project operation.

±800 kV HVDC；energy saving assessment；converter station；energy consumption

TM721.1

A

1008-0198(2016)04-0051-04

10.3969/j.issn.1008-0198.2016.04.013

楊旭(1969)，男，湖南人，高級工程師，主要從事電力系統(tǒng)及其技術(shù)的研究工作。

2015-12-03