國外幾座抽水蓄能工程的建設

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,電站承擔向國家電網供電。范立寧是3處入圍壩址之一,而這3處壩址是從90處壩址中挑選出來的。壩區面積9000 hm2,由南非國家電力公司建造,投資89億蘭特。設備安裝工作始于2007年11月,預計2014年完工。

該項目的開發于2002年提出,最初稱之為布拉姆胡克(Braamhoek)項目,以克立普(Klip)河的支流命名。2007年3月,項目改名為因古拉。其初步設計始于2004年,當時已完成了旨在改善環境的清拆工作。

工程包括1座上庫和1座下庫。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810 m,高40.9 m。非常溢洪道長100 m,壩頂高程1740.6 m,壩頂寬8 m。總庫容2260萬m3,有效庫容1930萬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331 m,壩頂寬5 m。壩高38.6 m,壩頂長 40 m。防浪墻高0.5 m,可抵御200 a一遇的洪水流量。下庫庫容2630萬m3,有效庫容2190萬m3。

___上下庫相隔4.5km,將由通向地下電站的地下水道相連,電站將安裝4臺由福伊特水電集團公司生產的342MW的水泵水輪機。

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

2010年初,ABB電力和自動技術集團贏得了2300萬美元的訂單,為工程供應電站電氣系統。其主要產品包括主變壓器和廠用變壓器、干式配電變壓器和中、低壓開關柜。

截止2010年9月,主要施工進展如下。

(1)3號和4號調壓室:進行二期支護施工的收尾工作;完成了65%的頂護。

(2)1號和2號調壓室:實施頂部拓寬,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)機械大廳:2個平臺的第2段已完成50%。

(6)變壓器大廳:已開始2個平臺的第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號已完工,3號完成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公司合作經營的林特-利默恩電站公司正在對林特2015工程的已有設施進行擴建,以確保未來能夠安全供電。

工程的核心是裝機容量為1000MW水泵和水輪機的利默恩抽水蓄能電站。工程于2009年9月底開始施工,預計全部完工需要7 a時間。計劃首臺機組于2015年、末臺機組于2016年投入運行。

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升高,并成為工程的一部分。根據運行工況和利默恩壩的實際狀況,將利默恩電站的水頭確定在560 m到710 m之間。

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

在機械廊道前,每條壓力豎井分成2個連接通道,引向4臺水輪機,每臺水輪機的水源側設有1臺球閥來控制運行、緊急停機和維修;關機引起的涌浪壓力由調壓室消減。尾水管將水從水輪機輸送到利默恩壩。

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

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

由阿爾斯通水電公司制造的4臺抽水蓄能機組將安裝在機械廊道內。每臺機組包含1臺安裝了輸出功率為250MW的水泵和水輪機的單級水泵水輪機、1臺配備有必要支撐和輔助設備的可變轉速的異步電動-發電機。在水泵工況下,其設計過流量大約為35 m3/s,而水輪機工況下,其設計流量大約為50 m3/s。水泵水輪機機組為可逆混流式,每臺電動-發電機通過變壓器耦合到380 kV的變電站。2條380 kV的電纜系統通過交通隧洞ZS1,從變電站延伸到新蒂爾費德變電站。

從蒂爾費德變電站引出的長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。

2010年6月,貝利(Poyry)咨詢公司獲得了該項目價值210萬歐元的勘測合同。該公司的任務包括獨立檢查所有主要的大地測量調查工作、大地形變測量以及洞室、大壩和隧洞的監測。而且,合同還包括大地基本點網絡和交通隧洞、廊道、洞室、重力壩、調壓室、壓力豎井和相關建筑物的主要放樣工作。直至完成對部件的安裝(如水輪機和鋼構件)進行調查后,任務才算結束。

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

3 奧地利林貝格2級電站

林貝格(Limberg)2級電站是奧地利水電公司(AHP)聯合體子公司為擴建卡普倫(Kaprun)電站而修建的。該工程投資4.67億美元,是調峰抽水蓄能電站,竣工后,將使卡普倫電站的裝機容量從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已建的穆瑟博登(Mooserboden)水庫和瓦瑟法爾博登(Wasserfallboden)水庫上運行。2座水庫的有效庫容分別為8120萬m3和8490萬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之間的壓力管道的最大流速為140 m3/s。工程包括長7.5km的交通隧洞和逃生隧洞;62 m×25 m×44 m的洞室;長4km、直徑為7 m的引水隧洞;長750 m、直徑為5.5 m的斜井;長600 m、直徑為8 m的尾水隧洞;2個閥室和1個調壓室。

隧洞系統總長5.8km,在現場施工初期,為計時完成作業,隧洞開挖的最高速度達每天24 m。變壓器洞室(長61 m,寬15 m,高16 m)和機械洞室分別于2007年7月和12月開挖完畢。一旦機械洞室作業完畢,將安裝2臺額定功率總計為480MW的可逆混流式水輪機。機組將于2011年投運,2012年3月全部投運。在抽水蓄能模式下,該電站年發電量為1.3 GW?h,現有電站的年均發電量為6.7億kW?h。中控室可以對整座電站進行全自動監控。

施工過程中,AHP極力避免對環境和景觀可能會造成的不利影響。對于該工程來說,只有進場建筑物和開挖材料的存儲區布置在地面上,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,瑞士聯邦環境部批準了興建投資約6.5億歐元的N.D.德朗斯電站工程。該電站位于瓦萊斯(Valais)州的馬蒂尼鎮和夏木尼鎮之間。南特(Nant)是由瑞士阿爾匹克(Alpiq)公用事業公司(控股54%)、瑞士聯邦鐵路SBB(控股36%)和FMW市立公用事業(控股10%)合資組建的企業。

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

電站計劃自2015年起分批并網發電,以峰荷功率輸出,最大年發電量為1500 GW?h,將足以滿足60萬戶家庭的用電需要。從夏特萊雅(Chatelard)穿越羅納河流域的380 kV電網,也將在電站竣工前進行現代化改造和擴建。

電站的施工合同由GMI集團公司獲得。電站幾乎全部建在埃莫松水庫(海拔1930 m)和老埃莫松水庫(海拔2205 m)之間的一個地下洞室內,地面屬于瓦萊斯州芬豪 (Finhaut)市。可通過長5.6km的廊道進入海拔1700 m的洞室。

阿爾斯通水電公司將為電站提供4臺157MW的立軸可逆式混流水輪機、4臺170 MVA的立式異步電動機/發電機以及其他一些主要設備。阿爾斯通公司還將承擔所有的現場運輸、安裝、檢驗和運行工作。

阿爾斯通公司設在法國的格勒諾布爾和瑞士比爾的機構將負責電站設備的工藝設計和制造,并將于2017年交貨。AF-Colenco公司則承擔工程的設計工作。

5 烏克蘭德涅斯特洛夫斯卡亞電站

烏克蘭正在對擬增容的水電站進行投資,這對已老化的水電系統來說猶如雪中送碳。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,這是烏克蘭聯合私營業主和企業運營水電的一家非營利性的公益機構。

德涅斯特洛夫斯卡亞工程的主要任務是調節電力系統的峰荷,參與頻率調節并儲備電力以供緊急之用。電站裝有7臺421MW的機組,所有機組一起運行時,總裝機容量為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,所供產品包括Ovation專家系統、相關的工程管理系統、工程設計系統、安裝檢驗系統以及開機和投運系統。