國(guó)外幾座抽水蓄能工程的建設(shè)

1 南非因古拉電站

因古拉(lngula)抽水蓄能電站位于南非自由邦省和夸祖魯納塔爾省的邊界范立寧(Van Reenen)山隘西北2.3km處,電站承擔(dān)向國(guó)家電網(wǎng)供電。范立寧是3處入圍壩址之一,而這3處壩址是從90處壩址中挑選出來(lái)的。壩區(qū)面積9000 hm2,由南非國(guó)家電力公司建造,投資89億蘭特。設(shè)備安裝工作始于2007年11月,預(yù)計(jì)2014年完工。

該項(xiàng)目的開發(fā)于2002年提出,最初稱之為布拉姆胡克(Braamhoek)項(xiàng)目,以克立普(Klip)河的支流命名。2007年3月,項(xiàng)目改名為因古拉。其初步設(shè)計(jì)始于2004年,當(dāng)時(shí)已完成了旨在改善環(huán)境的清拆工作。

工程包括1座上庫(kù)和1座下庫(kù)。上壩為貝德福德(Bedford)壩,位于瓦爾(Vaal)河水系支流沃爾赫(Wilge)河上,壩長(zhǎng)810 m,高40.9 m。非常溢洪道長(zhǎng)100 m,壩頂高程1740.6 m,壩頂寬8 m?？値?kù)容2260萬(wàn)m3,有效庫(kù)容1930萬(wàn)m3。

下壩為布拉姆胡克壩,位于圖蓋拉(Thukela)河支流克立普河上。壩長(zhǎng)331 m,壩頂寬5 m。壩高38.6 m,壩頂長(zhǎng) 40 m。防浪墻高0.5 m,可抵御200 a一遇的洪水流量。下庫(kù)庫(kù)容2630萬(wàn)m3,有效庫(kù)容2190萬(wàn)m3。

___上下庫(kù)相隔4.5km,將由通向地下電站的地下水道相連,電站將安裝4臺(tái)由福伊特水電集團(tuán)公司生產(chǎn)的342MW的水泵水輪機(jī)。

2009年,意大利英波基洛(Impregilo)和 CMC公司的合資企業(yè)獲得了Eskom控股公司建設(shè)該項(xiàng)目地下廠房和水庫(kù)的合同。工程施工作業(yè)包括洞室、隧洞、通道、豎井和壓力鋼管、水泵水輪機(jī)的安裝以及上下庫(kù)的大壩施工。

2010年初,ABB電力和自動(dòng)技術(shù)集團(tuán)贏得了2300萬(wàn)美元的訂單,為工程供應(yīng)電站電氣系統(tǒng)。其主要產(chǎn)品包括主變壓器和廠用變壓器、干式配電變壓器和中、低壓開關(guān)柜。

截止2010年9月,主要施工進(jìn)展如下。

(1)3號(hào)和4號(hào)調(diào)壓室:進(jìn)行二期支護(hù)施工的收尾工作;完成了65%的頂護(hù)。

(2)1號(hào)和2號(hào)調(diào)壓室:實(shí)施頂部拓寬,完成了工程量的60%。

(3)尾水隧洞:提前完成了下游82.95 m,上游59.96 m的隧洞開挖,完成了工程量的63%。

(4)出水口建筑物:施工已進(jìn)行到出水塔部分,只剩頂板還未澆筑;攔污柵已部分安裝;澆筑頂板前將安裝疊梁閘門。建筑物已完成90%。

(5)機(jī)械大廳:2個(gè)平臺(tái)的第2段已完成50%。

(6)變壓器大廳:已開始2個(gè)平臺(tái)的第1段的施工。

(7)主排水廊道:已完成開挖工作,開始澆筑仰拱。

(8)壓力鋼管:4號(hào)已完工,3號(hào)完成70%。正在加寬錨固支墩。

2 瑞士利默恩 (林特2015)電站

由瑞士格拉魯斯(Glarus)州和Axpo公司合作經(jīng)營(yíng)的林特-利默恩電站公司正在對(duì)林特2015工程的已有設(shè)施進(jìn)行擴(kuò)建,以確保未來(lái)能夠安全供電。

工程的核心是裝機(jī)容量為1000MW水泵和水輪機(jī)的利默恩抽水蓄能電站。工程于2009年9月底開始施工,預(yù)計(jì)全部完工需要7 a時(shí)間。計(jì)劃首臺(tái)機(jī)組于2015年、末臺(tái)機(jī)組于2016年投入運(yùn)行。

工程將從已建的利默恩壩抽水到穆特湖(Lake Mutt),這樣穆特湖水位將會(huì)升高,并成為工程的一部分。根據(jù)運(yùn)行工況和利默恩壩的實(shí)際狀況,將利默恩電站的水頭確定在560 m到710 m之間。

穆特湖是1個(gè)天然湖泊,在建造1條長(zhǎng)1050 m的混凝土重力墻后,湖面水位將升高30m。水輪機(jī)運(yùn)行期間,穆特湖的水由進(jìn)/出水口匯集,朝著壓力豎井方向,通過長(zhǎng)570 m、內(nèi)徑8 m的壓力隧洞輸水。裝備2臺(tái)蝶閥的工作室位于壓力豎井的頂部;2條加壓豎井長(zhǎng)1050 m,內(nèi)徑4 m,它們將水導(dǎo)向落差為680 m的機(jī)械廊道。

在機(jī)械廊道前,每條壓力豎井分成2個(gè)連接通道,引向4臺(tái)水輪機(jī),每臺(tái)水輪機(jī)的水源側(cè)設(shè)有1臺(tái)球閥來(lái)控制運(yùn)行、緊急停機(jī)和維修;關(guān)機(jī)引起的涌浪壓力由調(diào)壓室消減。尾水管將水從水輪機(jī)輸送到利默恩壩。

將4條尾水管縮減成2條,其中1條長(zhǎng)為420 m,另1條長(zhǎng)為370 m,內(nèi)徑均為6 m。尾水則通過2座進(jìn)/出水建筑物輸送到利默恩壩內(nèi)。

地下廊道中心由機(jī)械廊道、變壓器廊道組成,兩者之間由各隧洞連接。機(jī)械廊道長(zhǎng)160 m,寬30 m,高50 m。變壓器廊道長(zhǎng)140 m,寬20 m,高25 m。將從蒂爾費(fèi)德(Tierfehd)修建1條名為ZS1的新交通隧洞并一直延伸至機(jī)械廊道,隧洞長(zhǎng)4000 m,直徑為8 m。在這條隧洞內(nèi)將裝備纜車以便運(yùn)輸重物,也便于將發(fā)電機(jī)-變壓器運(yùn)送到施工現(xiàn)場(chǎng),每臺(tái)機(jī)組重225 t。

由阿爾斯通水電公司制造的4臺(tái)抽水蓄能機(jī)組將安裝在機(jī)械廊道內(nèi)。每臺(tái)機(jī)組包含1臺(tái)安裝了輸出功率為250MW的水泵和水輪機(jī)的單級(jí)水泵水輪機(jī)、1臺(tái)配備有必要支撐和輔助設(shè)備的可變轉(zhuǎn)速的異步電動(dòng)-發(fā)電機(jī)。在水泵工況下,其設(shè)計(jì)過流量大約為35 m3/s,而水輪機(jī)工況下,其設(shè)計(jì)流量大約為50 m3/s。水泵水輪機(jī)機(jī)組為可逆混流式,每臺(tái)電動(dòng)-發(fā)電機(jī)通過變壓器耦合到380 kV的變電站。2條380 kV的電纜系統(tǒng)通過交通隧洞ZS1,從變電站延伸到新蒂爾費(fèi)德變電站。

從蒂爾費(fèi)德變電站引出的長(zhǎng)17km的380 kV架空線路正在施工,建成后將連接利默恩抽水蓄能電站和瑞士高壓電網(wǎng)。

2010年6月,貝利(Poyry)咨詢公司獲得了該項(xiàng)目?jī)r(jià)值210萬(wàn)歐元的勘測(cè)合同。該公司的任務(wù)包括獨(dú)立檢查所有主要的大地測(cè)量調(diào)查工作、大地形變測(cè)量以及洞室、大壩和隧洞的監(jiān)測(cè)。而且,合同還包括大地基本點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)和交通隧洞、廊道、洞室、重力壩、調(diào)壓室、壓力豎井和相關(guān)建筑物的主要放樣工作。直至完成對(duì)部件的安裝(如水輪機(jī)和鋼構(gòu)件)進(jìn)行調(diào)查后,任務(wù)才算結(jié)束。

ABB公司將為該項(xiàng)工程提供電氣設(shè)備,包括變壓器、中壓開關(guān)柜以及工程所需的儀表和自動(dòng)系統(tǒng)。耐克森(Nexans)公司將提供、安裝和運(yùn)行6條380 kV XLPE的絕緣地下電纜。DSD-Noell公司將設(shè)計(jì)、提供和安裝2條壓力管道。

3 奧地利林貝格2級(jí)電站

林貝格(Limberg)2級(jí)電站是奧地利水電公司(AHP)聯(lián)合體子公司為擴(kuò)建卡普倫(Kaprun)電站而修建的。該工程投資4.67億美元,是調(diào)峰抽水蓄能電站,竣工后,將使卡普倫電站的裝機(jī)容量從353MW增加到833MW。工程位于薩爾茨堡州南部,在卡普倫河谷格洛克納(Glockner)山脈的北邊,靠近薩爾茨堡、東提洛爾(East Tyrol)和卡林西亞(Carinthia)三地交界處,它將在下卡普倫河谷內(nèi)已建的穆瑟博登(Mooserboden)水庫(kù)和瓦瑟法爾博登(Wasserfallboden)水庫(kù)上運(yùn)行。2座水庫(kù)的有效庫(kù)容分別為8120萬(wàn)m3和8490萬(wàn)m3,抽水蓄能的平均水位差為366 m。穆瑟博登和瓦瑟法爾博登水庫(kù)之間的壓力管道的最大流速為140 m3/s。工程包括長(zhǎng)7.5km的交通隧洞和逃生隧洞;62 m×25 m×44 m的洞室;長(zhǎng)4km、直徑為7 m的引水隧洞;長(zhǎng)750 m、直徑為5.5 m的斜井;長(zhǎng)600 m、直徑為8 m的尾水隧洞;2個(gè)閥室和1個(gè)調(diào)壓室。

隧洞系統(tǒng)總長(zhǎng)5.8km,在現(xiàn)場(chǎng)施工初期,為計(jì)時(shí)完成作業(yè),隧洞開挖的最高速度達(dá)每天24 m。變壓器洞室(長(zhǎng)61 m,寬15 m,高16 m)和機(jī)械洞室分別于2007年7月和12月開挖完畢。一旦機(jī)械洞室作業(yè)完畢,將安裝2臺(tái)額定功率總計(jì)為480MW的可逆混流式水輪機(jī)。機(jī)組將于2011年投運(yùn),2012年3月全部投運(yùn)。在抽水蓄能模式下,該電站年發(fā)電量為1.3 GW?h,現(xiàn)有電站的年均發(fā)電量為6.7億kW?h。中控室可以對(duì)整座電站進(jìn)行全自動(dòng)監(jiān)控。

施工過程中,AHP極力避免對(duì)環(huán)境和景觀可能會(huì)造成的不利影響。對(duì)于該工程來(lái)說(shuō),只有進(jìn)場(chǎng)建筑物和開挖材料的存儲(chǔ)區(qū)布置在地面上,因而常被形容為“看不見的電站”。

4 瑞士N.D.德朗斯電站

2008年8月,瑞士聯(lián)邦環(huán)境部批準(zhǔn)了興建投資約6.5億歐元的N.D.德朗斯電站工程。該電站位于瓦萊斯(Valais)州的馬蒂尼鎮(zhèn)和夏木尼鎮(zhèn)之間。南特(Nant)是由瑞士阿爾匹克(Alpiq)公用事業(yè)公司(控股54%)、瑞士聯(lián)邦鐵路SBB(控股36%)和FMW市立公用事業(yè)(控股10%)合資組建的企業(yè)。

2006年夏季,Atel(阿爾匹克的前身)和SBB首次申請(qǐng)電站的建設(shè)許可。經(jīng)審慎估算,工程建設(shè)成本約超過5億歐元,由于原材料和施工成本在之后的18個(gè)月中暴漲,SBB已打算放棄該工程的建設(shè)。2008年11月,經(jīng)合資者同意,在承諾施工前必須控制建筑物和設(shè)計(jì)成本的前提下,成立了N.D.德朗斯公司以專事建設(shè)和經(jīng)營(yíng)該座電站。

電站計(jì)劃自2015年起分批并網(wǎng)發(fā)電,以峰荷功率輸出,最大年發(fā)電量為1500 GW?h,將足以滿足60萬(wàn)戶家庭的用電需要。從夏特萊雅(Chatelard)穿越羅納河流域的380 kV電網(wǎng),也將在電站竣工前進(jìn)行現(xiàn)代化改造和擴(kuò)建。

電站的施工合同由GMI集團(tuán)公司獲得。電站幾乎全部建在埃莫松水庫(kù)(海拔1930 m)和老埃莫松水庫(kù)(海拔2205 m)之間的一個(gè)地下洞室內(nèi),地面屬于瓦萊斯州芬豪 (Finhaut)市?？赏ㄟ^長(zhǎng)5.6km的廊道進(jìn)入海拔1700 m的洞室。

阿爾斯通水電公司將為電站提供4臺(tái)157MW的立軸可逆式混流水輪機(jī)、4臺(tái)170 MVA的立式異步電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)以及其他一些主要設(shè)備。阿爾斯通公司還將承擔(dān)所有的現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)輸、安裝、檢驗(yàn)和運(yùn)行工作。

阿爾斯通公司設(shè)在法國(guó)的格勒諾布爾和瑞士比爾的機(jī)構(gòu)將負(fù)責(zé)電站設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)和制造,并將于2017年交貨。AF-Colenco公司則承擔(dān)工程的設(shè)計(jì)工作。

5 烏克蘭德涅斯特洛夫斯卡亞電站

烏克蘭正在對(duì)擬增容的水電站進(jìn)行投資,這對(duì)已老化的水電系統(tǒng)來(lái)說(shuō)猶如雪中送碳。這些擬增容的工程之一,就是位于德涅斯特河上的德涅斯特洛夫斯卡亞抽水蓄能電站,該電站在烏克蘭新德涅斯特洛夫斯卡市的下游。德涅斯特河發(fā)源于烏克蘭,在德羅霍維奇(drohobych)附近靠近波蘭邊界處,流向黑海。電站于2009年12月由OJSC公司投運(yùn),這是烏克蘭聯(lián)合私營(yíng)業(yè)主和企業(yè)運(yùn)營(yíng)水電的一家非營(yíng)利性的公益機(jī)構(gòu)。

德涅斯特洛夫斯卡亞工程的主要任務(wù)是調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的峰荷,參與頻率調(diào)節(jié)并儲(chǔ)備電力以供緊急之用。電站裝有7臺(tái)421MW的機(jī)組,所有機(jī)組一起運(yùn)行時(shí),總裝機(jī)容量為2947MW,這樣就使德涅斯特洛夫斯卡亞電站成為歐洲最大的抽水蓄能電站。

電站的控制系統(tǒng)由愛默生過程管理公司和烏克蘭Enpaselectro股份公司以總承包的形式提供,所供產(chǎn)品包括Ovation專家系統(tǒng)、相關(guān)的工程管理系統(tǒng)、工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)、安裝檢驗(yàn)系統(tǒng)以及開機(jī)和投運(yùn)系統(tǒng)。