韓國西洼潮汐電站概況

[奧地利]P.格雷芬伯格 L.洛斯比奇勒

蘇 燕 譯自英刊《水電與大壩》2009年“海洋能”增刊

1 世界潮汐能利用現狀

潮汐是海平面一個完整周期的波動,由月球和太陽對海洋的引力以及地球自轉的影響和當地海底形狀所造成的。根據地點的不同,可能每天會有1次高潮(半日潮:周期為12 h24 min)或1 d2次高潮。此外,潮汐的高度是以幾種方式變化著的。由于月球或太陽的引潮力,會造成幾個周期,如14.7 d為一個周期、2周為一個周期和半年為一個周期。每次潮汐都是受這些引潮力和周期的影響,因此即使是半日潮的1 d2次高潮,其水頭都會有明顯的不同。當潮差(低潮和高潮之間的海平面差)的平均值很小時,在特定的地點,如加拿大的芬迪灣(Bay of Fundy)、法國北部海岸或韓國,潮差可高達幾米。總的來說,一個有利的情況是,人們能提前幾年很好地預報潮汐(除了受天氣因素影響之外),貝克爾(Baker)已經對這些機理和現象作了詳細的介紹。

單座潮汐水庫電站可以設計成利用落潮、漲潮或這兩者來發電。其中的哪種是最佳方式,則取決于幾個參數,例如潮汐水庫的大小或潮汐水庫內期望的水位。

潮汐能的利用已有悠久的歷史。早在11世紀,法國和英國就利用潮汐能來推動水磨。20世紀初,就已修建了幾座試驗電站,從那時起擬建了很多潮汐發電工程,但是只建成了幾座。俄羅斯和中國建成了幾座裝機容量為1～4 MW的示范電站。本刊前一篇已詳細地介紹了俄羅斯的基斯羅古布斯卡亞潮汐電站。

法國圣瑪珞(St.Malo)灣拉朗斯(La Rance)電站建于1966年,安裝了24臺單機容量為10MW的燈泡式機組。1984年,在加拿大芬迪(Fundy)灣的安納波利斯?羅亞爾(Annapolis Royal)修建了另一座電站。該電站安裝了1臺20MW的轉槳貫流式水輪機組。

目前世界上最大的潮汐電站正在韓國西洼(Sihwa)湖修建。該電站將安裝10臺燈泡式機組,總裝機容量為260MW。西洼潮汐電站建成后,每年將取代約 86萬桶進口原油,而且會明顯改善西洼湖的水質。到2011年,韓國可再生能源的份額將從1.4%增加到5%,該電站即是這一目標的基本組成部分。

2 西洼潮汐電站概況

為了使韓國能源的供應呈現多樣化的形式,韓國水資源公司(K-Water)決定在朝鮮半島西部的西洼湖修建大型潮汐電站。1994年建成的長12.7 km的大壩橫跨在黃海的天然海灣入口處,所形成的人工水體即為西洼湖,大壩可圍墾土地并確保該地區的灌溉用水。西洼湖水面面積為56.5 km2,庫容為 3300億 m3。

但是,由于人口增長、高速產業化和潮汐流的截斷,大壩建成以后,西洼湖的水質立即惡化。因此,評估了水庫和海洋之間交換水量的各種重建工程方案,其中前景最佳的是修建潮汐電站。除了年發電量約為543GW?h外,通過 600億 t/a海水的循環,電站的運行還將改善湖泊的水質。其工作原理是在漲潮時發電,亦即發電機組運行時,海水從海洋流到湖泊。落潮期間,水輪機反向運轉,處于泄水方式支持水量從大壩閘門進行交換。

電站安裝10臺水輪發電機組,總裝機容量為260MW,額定水頭為5.82 m,額定流量為482.1 m3/s。水輪機轉輪直徑為7.5m,額定轉速為64.3 r/min。發電機定子外徑為 8m。定子電壓為10.2 kV,負荷因素為0.95,單臺發電機的視在功率達26.76 MVA。

電站廠房施工的招標工作始于2004年。韓國水資源公司根據報價、技術原理和參考資料等因素來評估投標人,最后確定首爾的大宇工程建設有限公司(Daewoo Engineering and Construction Co.,Ltd)為主承包商,安德里茨(Andritz)水電公司為大宇的分承包商。安德里茨水電公司的合同范圍包括水輪發電機組及其輔助設備的詳細設計以及主要機電設備的供貨,如水輪機轉輪、水輪機軸封、水輪機軸承、受油器、導葉、調速器、定子部件、轉子磁極、組合軸承、勵磁、保護、現地控制裝置和數據采集系統。2007年開始第一批設備的供貨,該電站計劃于2010年投運。

3 施工進展

2009年,工程已經到了最后的施工階段并已開始安裝主要設備。目前,已安裝了所有的尾水管和燈泡型的機殼,并預埋在混凝土中。主要設備都已運至現場,一些部件已經預組裝:安裝了 4套導水機構;幾個水輪機軸和軸承已經臨時定位;發電機轉子和定子已經預組裝。2009年12月按計劃完成一臺成套機組的組裝和安裝。

其間,開始了公路的改建和改線施工。不久將拆除圍堰,整座電站將進行充水運行。