乌东德水电站施工能耗分析与节能措施

　　文章编号：１００６－００８１（２０１８）１１－００４６－０３

乌东德水电站施工能耗分析与节能措施

刘　波　　牛运华　　石志超　　陈　培

（３００１０）长江勘测规划设计研究院有限责任公司，湖北武汉　４

　　摘要：为了实现施工节能降耗，以乌东德水电站项目为例，通过对施工期的能耗种类、数量及指标分析，得出各耗能项目和设备的能耗情况。基于能耗分析结果，确定节能措施主要运用在大坝、泄水消能、引水发电建筑物的设计方面。结果表明，乌东德水电站的能效水平处于先进水平，环保效益显著。

关键词：施工节能降耗；能耗分析；节能措施；乌东德水电站

ＴＶ５１２　　　　文献标志码：Ａ　　　　ＤＯＩ：１０．１５９７４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｓｌｓｄｋｂ．２０１８．１１．０１０中图法分类号：

　　２０１１年１２月，住房和城乡建设部与国家质量监督检验检药总局联合发布了水利水电工程有关节

［１］

０１３年水利部颁布了相关的编能设计的规范。２制规范

［２］

９５２ｍ，４５ｍ，７５ｍ；死水位９防洪高水位９设计洪水位

３

９７９．３８ｍ，８６．１７ｍ；４．０８校核洪水位９总库容７亿ｍ，３３

４．４０．２０预留防洪库容２亿ｍ，调节库容３亿ｍ，库容

．５０％，０２００具有季调节能力。电站装机容量１系数２

。２０１４年１１月１日《水电工程节能降耗

（ＮＢ／Ｔ３５０２２－２０１４）分析设计导则》开始实施。水利水电工程施工期的能耗分析与评价有着十分重要

对实现我国政府制定的节能减排目标有着的意义，

［３－１０］

。根据《积极的推动作用中华人民共和国节约

《《国务院关于加强节能工作的决定》固定能源法》

８９．１Ｗ·ｈ。ＭＷ，多年平均发电量３亿ｋ

乌东德水电站为１等大（一）型工程，枢纽主体

由挡水建筑物、泄洪建筑物、引水发电系统等组成。坝址处河谷狭窄、地形地质条件较好。挡水坝为混

７０ｍ，坝顶弧长凝土双曲拱坝，最大坝高２

３２６．９５ｍ。泄洪设施由坝身泄洪孔和岸边泄洪洞组坝下设碾压混凝土重力式二道坝，形成水垫塘消成，

能。引水发电系统采用两岸对称布置，左右岸分别５０ＭＷ的混流式水轮发电机安装６台单机容量８

。组。电站主要工程量见表１

资产投资项目节能评估和审查暂行办法》以及有关

水利水电工程需对其施工期节能的规程规范要求，

达不到节能要求的项目不能能耗进行分析与评价，

开工建设。本文以乌东德水电站施工为例，介绍了大型水电工程施工节能的措施。

１　工程概况

金沙江下游干流河段上共建设有乌东德、白鹤溪洛渡和向家坝４座梯级电站。乌东德坝址右岸滩、

属云南省昆明市禄劝县，左岸隶属四川省会东县。电兼顾防洪、航运和促进地方站开发任务以发电为主，

２

０．６１ｍ，经济社会发展。坝址控制流域面积４万ｋ多

３

３０ｍ／ｓ，０７年平均流量３８多年平均径流量１２

２　能耗种类、数量及指标

２．１　土石方施工

该工程土石方施工项目主要包括明挖、洞挖、支

护、填筑、基础处理及渗控工程等项目。主要施工机钻机、挖掘机、推土机、自卸汽车、振动碾、械设备有：

混凝土喷射机、抓斗、灌浆机等。土石方施工耗电量２．１５２Ｗ·ｈ，１１２０．４１ｔ，亿ｋ柴油消耗量４折合标准２８３５１ｔｃｅ。煤１

亿ｍ。

７５ｍ，乌东德水电站正常蓄水位９防洪限制水位

３

２０１８－０６－１０收稿日期：

ＣＸ２０１６Ｚ２４）基金项目：长江勘测规划设计研究院自主创新项目（

作者简介：刘　波，男，长江勘测规划设计研究院有限责任公司，高级工程师，博士．

·４６·

刘　波等　乌东德水电站施工能耗分析与节能措施

　乌东德水电站主要工程量表１

工程项目导流工程大坝

回填石方土石方混凝混凝土喷混凝覆盖层石方固结帷幕金属／锚桩／锚索／

灌浆／灌浆／灌浆／结构／明挖／明挖／洞挖／回填／土／防渗墙钢筋土／锚杆

／ｔ根根束３３３３３２３２

ｔ万ｍ万ｍ／万ｍ万ｍ万ｍ万ｍ万ｍ万ｍ万ｍ万ｍ１４０．５２２０６．４９３２３．７７３３７．３９１０７．６２６．８４７１１６０８．８６３２７６３０１０５９６２９３７１７．３７５１．８５６．５９９９．０９４２３．２４

－３．３４

１０１．１２８５．７８

－－－

８８．８７１０９．７３８．３５

－－－－－－

２５６９０２．１１４１０８２３０８４１９２１１５３０２５．７５１１３４６０１３５２２１８９０４５１０４６．２５１７１７８６１００４０２３６５４５７１０．４８

３１２１７

－

－－－

３

１３０９０１０９３０－５０７０３８４４９－－－

３

－０．３５

１４．００１．３１

－－－－－－

水垫塘、二道坝３０８．１９２４９．２６

及下游护岸

泄洪洞

３７８．７９４６７．４８１３１．９４０．１３２６．５０

２１．００５３７．４７７０８．８９引水发电系统１－－１９．７１渗控工程Ｋ２５岩溶处理

１０．１９１５．１

０．３

８５．１金坪子滑坡防护１

９．３６２９９．４５０．５３１９．１８

－２４１８９２２２．４４８２５８５１６３１０２１５９９３３．１３１３１．８６

１３１０．４８２７３７１１５１０４７８２４．１５１８５３６３１１８４

０．２４４．１６

２．７３－

６．４３１２．９４５９．３７

５．１６１９．４８３４．５０１６．６５

２．２　混凝土施工

挡水泄洪建筑物及地下电站主要采用常态混凝

二道坝及厂泄导墙采用碾压混凝土。混凝土施土，

工主要设备为缆机、履带吊、塔机、混凝土泵及混凝

９１．１２土振捣设备等。混凝土施工期耗电量４５万ｋＷ·ｈ，柴油消耗量１４５９１．９７ｔ，折合标准煤３５８６２ｔｃｅ。２．３　辅助生产系统２．３．１　砂石加工系统

乌东德水电站共设置２套砂石加工系统，大坝５８．８ｋＷ，下砂石加工系统用电设备总装机容量８４

白滩砂石加工系统用电设备总装机容量

９４０８．３ｋＷ。砂石系统施工期总能耗为１．６３９亿ｋＷ·ｈ，２１２７ｔｃｅ。折合标准煤５２．３．２　混凝土生产系统

左岸设置２座混凝土生产系统，右岸设置１座

２０００，混凝土生产系统，系统总装机容量分别为１５０００，１１０００ｋＷ，均配有制冷设备。混凝土系统施．６１Ｗ·ｈ，工期拌和混凝土总能耗１亿ｋ折合标准煤３

３６９３９ｔｃｅ。预冷混凝土生产能力９７０ｍ／ｈ，其中

３７℃混凝土生产强度为４００ｍ／ｈ，１４℃混凝土生产

．１ｄ，．５ｄ，岸水厂规模８万ｍ／右岸水厂规模０万ｍ／左岸上游马师傅河沟和右岸下游阿巧沟供水量达

３

１．８ｄ。万ｍ／

（１）电耗。两座水厂的取水泵站、配水系统调５２．０２ｋＷ，节泵站等各种用电设备总装机容量６７

２８．７３ｋＷ，整个施工期总电耗计算负荷３４７４７６．０５Ｗ·ｈ，３７７４ｔｃｅ。万ｋ折合标准煤２

（２）药耗。两座水厂采用的混凝剂均是聚合氯ＰＡＣ），化铝（每座水厂均有两个投药点，每个投药点０ｍｇ／Ｌ。右岸上游水厂消毒剂采用次最大投加量２

ＮａＣｌＯ），３ｍｇ／Ｌ，氯酸钠（投加量为２～左岸水厂出厂水不消毒。整个运行期两座水厂混凝剂总耗量４２６０ｔ，４ｔ。消毒剂总耗量１

３）（水耗。用于预沉池排泥、絮凝沉淀池排泥、滤池反冲洗等。由于金沙江水含沙量高，两座水厂

耗水量较大，占总供水量的采用两级混凝沉淀工艺，

３

１０％～１５％。工期水厂耗水量２７４４．７万ｍ。

２．３．５　排　水

（１）生产系统排水。砂石加工系统、混凝土系统产生的大量含泥沙废水由废水处理系统处理，该００ｋＷ，计算负荷系统总装机容量约２６

２１４１．０５ｋＷ，７０万ｋＷ·ｈ，施工期总耗电３３折合０７１７ｔｃｅ。标准煤１

（２）基坑排水。大坝初期排水、上下游基坑经常性排水以及其他部位经常性排水设备总电耗２７２９Ｗ·ｈ，７７ｔｃｅ。万ｋ折合标准煤８６２．４　生产性建筑物

生产性建筑物主要为混凝土系统、砂石加工系统、综合加工厂等生产用建筑物以及油库、水泥仓库、粉煤灰仓库、炸药库、钢筋钢材仓库、机电设备仓库、综合仓库等，均为临时建筑物。施工期耗电量５９７０．３５Ｗ·ｈ，８９８６ｔｃｅ。万ｋ折合标准煤１

·４７·

４０ｍ／ｈ，强度为５主要耗能设备有螺杆制冷压缩机

组、氨泵、离心风机、冷却塔等。３座混凝土生产系８６００ｋＷ，统制冷电机总功率约１施工期制冷总能

．０２０Ｗ·ｈ，２４４５ｔｃｅ。耗为１亿ｋ折合标准煤３２．３．３　综合加工厂

综合加工厂承担钢筋加工、木模加工、预制构建加工、机械修配、机电设备安装和金属结构拼装等，６７．１６Ｗ·ｈ，施工期总能耗为２５万ｋ折合标准煤８１６４ｔｃｅ。２．３．４　给　水

乌东德水电站施工期在左右两岸设置水厂，左

３

　２０１８年１１月　　　　　　　　　　　水利水电快报　ＥＷＲＨＩ　　　　　　　　　　　第３９卷第１１期　

２．５　生活性建筑物

生活性建筑物包括前期营地、集中统建的新村管理营地、施工作业面附近的施工单位自建临时施

４７．４３Ｗ·ｈ，工营地等。施工期耗电量９０万ｋ用水４２．０５，８７７１ｔｃｅ。万ｔ折合标准煤２量７

。乌东德水电站施工期能耗分析见表２

００ｍ。将主厂房、度缩短约２主变洞和调压室３大

洞室平行布置，缩短发电机至主变压器之间大电流离相封闭母线的长度，减小电能损耗。将开关站ＧＩＳ配电装置布置于主变压器的上方，可降低输电节省开关站布置和运行期维护工作。尽线路损耗、

可能采取永久工程和临时工程相结合的施工组织设计。

（２）尽可能压缩地下厂房空间。①机电设备紧凑布置；②仅在厂房下游侧布置运行通道，取消厂房上游侧通道，将风罩紧贴上游边墙布置；③采用岩锚吊车梁以减小主厂房跨度，并使得大桥机提前投入运行；④蜗壳部位采用倒悬开挖体型，避免蜗壳尺寸成为厂房跨度的控制因素；⑤利用数值分析技术优选三大洞室间距、地下厂房洞室群施工开挖顺序及锚喷支护参数。

３）（加快机组安装进度。乌东德水电站装机容量大，机组安装过程中转子及定子安装耗时最长，是控制机组安装进度的主要因素。通过在厂房另一端布置副安装场，增设一个转子安装工位；集水井布置在副安装场下部，使主安装场尽早形成，为加快机组安装进度及早日投产提供必要条件。

３　节能措施

乌东德水电站工程节能措施体现在大坝、泄水

消能、引水发电建筑物的设计方面。３．１　大　坝

充分利用坝址河谷狭窄、地质条件优良的特点，采用混凝土用量少的双曲拱坝。上部拱推力小的部位利用弱卸荷岩体，中上部拱肩槽采用半径向开挖，开挖量和混凝土浇筑量均有较大幅度减小。拱坝体

充分形选择对坝址河谷形状适应性好的抛物线拱，利用混凝土后期强度进行坝体混凝土分区，且多采

用４级配混凝土。３．２　泄水消能建筑物

５个表孔、６个中孔），以坝身泄洪为主（充分利

岩石抗冲能力强的特点，对水用坝下天然水垫深厚、

垫塘采用护岸不护底方案，大大节省混凝土用量和运行维护成本。水垫塘边坡支护与混凝土边墙锚固

边坡排水与边墙排水结合布置，可减少边结合布置，

坡支护量。二道坝采用碾压混凝土方案。泄洪洞３

个工作闸室操作平台以下保留岩埂，减少开挖量和混凝土浇筑量；泄洪洞挑流鼻坎嵌入出口洞脸边坡内，以减少开挖量。３．３　引水发电建筑物

（１）合理利用坝址地形、地质条件。地下厂房靠河侧布置，与靠山内侧布置相比，单机输水线路长

能耗种类

ｋｇ柴油／

４１１２０４１４１４５９１９７１

－－３２４９２２７４

－－

７

８．８２×１０

４　结　论

（１）乌东德水电站为Ⅰ等大（一）型工程，施工２３９９２ｔｃｅ。设计中因地制宜进行枢纽期总能耗为４

节省了工程量，降低了项目的能布置和建筑物设计，

源消耗量。与国内其他同等规模的巨型水电站相

０７．５７ｃｅ，比，如白鹤滩水电站施工期总能耗１万ｔ乌东德水电站的能效水平处于先进水平。

（２）乌东德水电站建成后，每年可减少标准煤２０万ｔ，Ｏ５０万ｔ，用量１２减少Ｃ减少２排放量３０ＳＯ０．４，Ｏｘ排放量９．０，万ｔ减少Ｎ万ｔ环保２排放量１０２０年ＣＯ效益显著，与我国政府制定的２２排放量下降目标一致。

　乌东德水电站施工期能耗分析表２

耗能项目和设备土石方施工设备

混凝土施工设备砂石、混凝土生产系统

生产供排水施工交通生产性建筑生活性建筑

合计

（ｋＷ·ｈ）电力／２１５２０２５６７４５９１１１９０３８２１０７８７８１３５７４８５９７

－５９７０３４５０９０４７４３１４

８９．２９×１０万

ｔ水／

－－－２７４４７０００

－－７４２０４５０

６３．４９×１０

ｔｃｅ折算标准煤／

１２８３５１

３５８６２１２１５１０４３１６８４７３４４１８９８６２８７７１４２３９９２

％比例／３０．２７

８．４６２８．６６１０．１７１１．１７４．４８６．７９１００

（４页）下转第５

·４８·

　２０１８年１１月　　　　　　　　　　　水利水电快报　ＥＷＲＨＩ　　　　　　　　　　　第３９卷第１１期　

工程投资。

三维影像模型可进行反复、多角度、可追溯的观察分析，弥补了传统方式在大坝浇筑后无法再对建基面进行深入研究的缺陷。乌东德大坝建基面由１．７万张高清图片合成真实、完整、高清晰的三维影像，属世界首例。

电工程中得到成功应用，具有广阔的应用前景。

参考文献：

［１］　长江三峡勘测研究院有限公司（．基于ｗｉｎｄｏｗｓ武汉）

０１４１的便携平板式工程地质测绘工作方法：２００３９１１４．７［Ｐ］．２０１５－０３－１１．

［２］　长江三峡勘测研究院有限公司（．深厚松散层武汉）

００８１００４７８０９．４［Ｐ］．２０１０－０４的可视化探测方法：２－１４．

［３］　长江三峡勘测研究院有限公司（．大型洞室仪武汉）

２００９１０２７３０５１．０［Ｐ］．测成像可视化地质编录方法：２０１１－０５－１１．

［４］　长江三峡勘测研究院有限公司（．基于ｗｉｎｄｏｗｓ武汉）

０１４１的平板式施工地质可视化快速编录方法：２００３９１１２．８［Ｐ］．２０１５－０４－０８．

［５］　长江三峡勘测研究院有限公司（．一种工程地武汉）

２０１４１００３９０５７．２［Ｐ］．２０１５－０６质信息化工作系统：－１０．

（编辑：朱晓红）

４　结　语

本文围绕水利水电工程地质勘察可视化关键技术的研发，总结出一套集数据采集、视频交互与远程专家诊断、三维地质建模与成果信息管理“三位一

［５］

体”的工程地质勘察可视化工作系统，实现了地质勘察全过程可视化，具有操作简单、速度更快、精

表达更直观且能实时互动等特点。不仅解度更高、

决了工程地质勘察中的技术难题，提高了数据采集

和成果出图的效率，而且提高了勘察成果的质量。该技术已在滇中引水工程、乌东德水电站等水利水

櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊櫊８页）（上接第４参考文献：

［１］　ＧＢ／Ｔ５０６４９－２０１１．Ｓ］．水利水电工程节能设计规范［

２０１１．北京：中国计划出版社，

［２］　ＳＬ６１８－２０１３．水利水电工程可行性研究报告编制规

Ｓ］．２０１３．程［北京：中华人民共和国水利部，［３］　金珍宏．Ｊ］．白鹤滩水电站施工期能耗量分析方法［水

２０１２，４３（１１）：３４－３６．利水电技术，

［４］　郭振斌．浅谈水利水电工程中节能降耗分析与评价

［Ｊ］．２０１３（７）：３９－４０．能源与节能，

［５］　宋升，郭元元．水利水电工程中节能降耗分析与评价

［Ｊ］．２０１２（４）：４５－４６．河南水利与南水北调，

［６］　康细洋，唐娟．水利水电工程施工期能耗分析与节能

Ｊ］．２０１５（９）：４７－４９．措施［节能，

［７］胡海涛，王永刚．水电工程可行性研究阶段节能降耗分

Ｊ］．２０１４（１０）：４－５．析计算［东北水利水电，［８］　任金明，金珍宏，吴迪．水电工程节能降耗分析与研究

［Ｊ］．２０１２（５）：１－２．水利规划与设计，

［９］　水利电力部水利水电建设总局．水利水电工程施工组

［Ｍ］．第４卷）北京：水利电力出版社，织设计手册（１９９４．

［１０］李庆生．Ｊ］．节能技术在水利工程设计中的应用［能源

２００１（１）：３２－３４．技术，

（编辑：李晓濛）

·５４·