国外几座抽水蓄能工程的建设

1 南非因古拉电站

因古拉(lngula)抽水蓄能电站位于南非自由邦省和夸祖鲁纳塔尔省的边界范立宁(Van Reenen)山隘西北2.3km处,电站承担向国家电网供电。范立宁是3处入围坝址之一,而这3处坝址是从90处坝址中挑选出来的。坝区面积9000 hm2,由南非国家电力公司建造,投资89亿兰特。设备安装工作始于2007年11月,预计2014年完工。

该项目的开发于2002年提出,最初称之为布拉姆胡克(Braamhoek)项目,以克立普(Klip)河的支流命名。2007年3月,项目改名为因古拉。其初步设计始于2004年,当时已完成了旨在改善环境的清拆工作。

工程包括1座上库和1座下库。上坝为贝德福德(Bedford)坝,位于瓦尔(Vaal)河水系支流沃尔赫(Wilge)河上,坝长810 m,高40.9 m。非常溢洪道长100 m,坝顶高程1740.6 m,坝顶宽8 m。总库容2260万m3,有效库容1930万m3。

下坝为布拉姆胡克坝,位于图盖拉(Thukela)河支流克立普河上。坝长331 m,坝顶宽5 m。坝高38.6 m,坝顶长 40 m。防浪墙高0.5 m,可抵御200 a一遇的洪水流量。下库库容2630万m3,有效库容2190万m3。

___上下库相隔4.5km,将由通向地下电站的地下水道相连,电站将安装4台由福伊特水电集团公司生产的342MW的水泵水轮机。

2009年,意大利英波基洛(Impregilo)和 CMC公司的合资企业获得了Eskom控股公司建设该项目地下厂房和水库的合同。工程施工作业包括洞室、隧洞、通道、竖井和压力钢管、水泵水轮机的安装以及上下库的大坝施工。

2010年初,ABB电力和自动技术集团赢得了2300万美元的订单,为工程供应电站电气系统。其主要产品包括主变压器和厂用变压器、干式配电变压器和中、低压开关柜。

截止2010年9月,主要施工进展如下。

(1)3号和4号调压室:进行二期支护施工的收尾工作;完成了65%的顶护。

(2)1号和2号调压室:实施顶部拓宽,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的隧洞开挖,完成了工程量的63%。

(4)出水口建筑物:施工已进行到出水塔部分,只剩顶板还未浇筑;拦污栅已部分安装;浇筑顶板前将安装叠梁闸门。建筑物已完成90%。

(5)机械大厅:2个平台的第2段已完成50%。

(6)变压器大厅:已开始2个平台的第1段的施工。

(7)主排水廊道:已完成开挖工作,开始浇筑仰拱。

(8)压力钢管:4号已完工,3号完成70%。正在加宽锚固支墩。

2 瑞士利默恩 (林特2015)电站

由瑞士格拉鲁斯(Glarus)州和Axpo公司合作经营的林特-利默恩电站公司正在对林特2015工程的已有设施进行扩建,以确保未来能够安全供电。

工程的核心是装机容量为1000MW水泵和水轮机的利默恩抽水蓄能电站。工程于2009年9月底开始施工,预计全部完工需要7 a时间。计划首台机组于2015年、末台机组于2016年投入运行。

工程将从已建的利默恩坝抽水到穆特湖(Lake Mutt),这样穆特湖水位将会升高,并成为工程的一部分。根据运行工况和利默恩坝的实际状况,将利默恩电站的水头确定在560 m到710 m之间。

穆特湖是1个天然湖泊,在建造1条长1050 m的混凝土重力墙后,湖面水位将升高30m。水轮机运行期间,穆特湖的水由进/出水口汇集,朝着压力竖井方向,通过长570 m、内径8 m的压力隧洞输水。装备2台蝶阀的工作室位于压力竖井的顶部;2条加压竖井长1050 m,内径4 m,它们将水导向落差为680 m的机械廊道。

在机械廊道前,每条压力竖井分成2个连接通道,引向4台水轮机,每台水轮机的水源侧设有1台球阀来控制运行、紧急停机和维修;关机引起的涌浪压力由调压室消减。尾水管将水从水轮机输送到利默恩坝。

将4条尾水管缩减成2条,其中1条长为420 m,另1条长为370 m,内径均为6 m。尾水则通过2座进/出水建筑物输送到利默恩坝内。

地下廊道中心由机械廊道、变压器廊道组成,两者之间由各隧洞连接。机械廊道长160 m,宽30 m,高50 m。变压器廊道长140 m,宽20 m,高25 m。将从蒂尔费德(Tierfehd)修建1条名为ZS1的新交通隧洞并一直延伸至机械廊道,隧洞长4000 m,直径为8 m。在这条隧洞内将装备缆车以便运输重物,也便于将发电机-变压器运送到施工现场,每台机组重225 t。

由阿尔斯通水电公司制造的4台抽水蓄能机组将安装在机械廊道内。每台机组包含1台安装了输出功率为250MW的水泵和水轮机的单级水泵水轮机、1台配备有必要支撑和辅助设备的可变转速的异步电动-发电机。在水泵工况下,其设计过流量大约为35 m3/s,而水轮机工况下,其设计流量大约为50 m3/s。水泵水轮机机组为可逆混流式,每台电动-发电机通过变压器耦合到380 kV的变电站。2条380 kV的电缆系统通过交通隧洞ZS1,从变电站延伸到新蒂尔费德变电站。

从蒂尔费德变电站引出的长17km的380 kV架空线路正在施工,建成后将连接利默恩抽水蓄能电站和瑞士高压电网。

2010年6月,贝利(Poyry)咨询公司获得了该项目价值210万欧元的勘测合同。该公司的任务包括独立检查所有主要的大地测量调查工作、大地形变测量以及洞室、大坝和隧洞的监测。而且,合同还包括大地基本点网络和交通隧洞、廊道、洞室、重力坝、调压室、压力竖井和相关建筑物的主要放样工作。直至完成对部件的安装(如水轮机和钢构件)进行调查后,任务才算结束。

ABB公司将为该项工程提供电气设备,包括变压器、中压开关柜以及工程所需的仪表和自动系统。耐克森(Nexans)公司将提供、安装和运行6条380 kV XLPE的绝缘地下电缆。DSD-Noell公司将设计、提供和安装2条压力管道。

3 奥地利林贝格2级电站

林贝格(Limberg)2级电站是奥地利水电公司(AHP)联合体子公司为扩建卡普伦(Kaprun)电站而修建的。该工程投资4.67亿美元,是调峰抽水蓄能电站,竣工后,将使卡普伦电站的装机容量从353MW增加到833MW。工程位于萨尔茨堡州南部,在卡普伦河谷格洛克纳(Glockner)山脉的北边,靠近萨尔茨堡、东提洛尔(East Tyrol)和卡林西亚(Carinthia)三地交界处,它将在下卡普伦河谷内已建的穆瑟博登(Mooserboden)水库和瓦瑟法尔博登(Wasserfallboden)水库上运行。2座水库的有效库容分别为8120万m3和8490万m3,抽水蓄能的平均水位差为366 m。穆瑟博登和瓦瑟法尔博登水库之间的压力管道的最大流速为140 m3/s。工程包括长7.5km的交通隧洞和逃生隧洞;62 m×25 m×44 m的洞室;长4km、直径为7 m的引水隧洞;长750 m、直径为5.5 m的斜井;长600 m、直径为8 m的尾水隧洞;2个阀室和1个调压室。

隧洞系统总长5.8km,在现场施工初期,为计时完成作业,隧洞开挖的最高速度达每天24 m。变压器洞室(长61 m,宽15 m,高16 m)和机械洞室分别于2007年7月和12月开挖完毕。一旦机械洞室作业完毕,将安装2台额定功率总计为480MW的可逆混流式水轮机。机组将于2011年投运,2012年3月全部投运。在抽水蓄能模式下,该电站年发电量为1.3 GW⋅h,现有电站的年均发电量为6.7亿kW⋅h。中控室可以对整座电站进行全自动监控。

施工过程中,AHP极力避免对环境和景观可能会造成的不利影响。对于该工程来说,只有进场建筑物和开挖材料的存储区布置在地面上,因而常被形容为“看不见的电站”。

4 瑞士N.D.德朗斯电站

2008年8月,瑞士联邦环境部批准了兴建投资约6.5亿欧元的N.D.德朗斯电站工程。该电站位于瓦莱斯(Valais)州的马蒂尼镇和夏木尼镇之间。南特(Nant)是由瑞士阿尔匹克(Alpiq)公用事业公司(控股54%)、瑞士联邦铁路SBB(控股36%)和FMW市立公用事业(控股10%)合资组建的企业。

2006年夏季,Atel(阿尔匹克的前身)和SBB首次申请电站的建设许可。经审慎估算,工程建设成本约超过5亿欧元,由于原材料和施工成本在之后的18个月中暴涨,SBB已打算放弃该工程的建设。2008年11月,经合资者同意,在承诺施工前必须控制建筑物和设计成本的前提下,成立了N.D.德朗斯公司以专事建设和经营该座电站。

电站计划自2015年起分批并网发电,以峰荷功率输出,最大年发电量为1500 GW⋅h,将足以满足60万户家庭的用电需要。从夏特莱雅(Chatelard)穿越罗纳河流域的380 kV电网,也将在电站竣工前进行现代化改造和扩建。

电站的施工合同由GMI集团公司获得。电站几乎全部建在埃莫松水库(海拔1930 m)和老埃莫松水库(海拔2205 m)之间的一个地下洞室内,地面属于瓦莱斯州芬豪 (Finhaut)市。可通过长5.6km的廊道进入海拔1700 m的洞室。

阿尔斯通水电公司将为电站提供4台157MW的立轴可逆式混流水轮机、4台170 MVA的立式异步电动机/发电机以及其他一些主要设备。阿尔斯通公司还将承担所有的现场运输、安装、检验和运行工作。

阿尔斯通公司设在法国的格勒诺布尔和瑞士比尔的机构将负责电站设备的工艺设计和制造,并将于2017年交货。AF-Colenco公司则承担工程的设计工作。

5 乌克兰德涅斯特洛夫斯卡亚电站

乌克兰正在对拟增容的水电站进行投资,这对已老化的水电系统来说犹如雪中送碳。这些拟增容的工程之一,就是位于德涅斯特河上的德涅斯特洛夫斯卡亚抽水蓄能电站,该电站在乌克兰新德涅斯特洛夫斯卡市的下游。德涅斯特河发源于乌克兰,在德罗霍维奇(drohobych)附近靠近波兰边界处,流向黑海。电站于2009年12月由OJSC公司投运,这是乌克兰联合私营业主和企业运营水电的一家非营利性的公益机构。

德涅斯特洛夫斯卡亚工程的主要任务是调节电力系统的峰荷,参与频率调节并储备电力以供紧急之用。电站装有7台421MW的机组,所有机组一起运行时,总装机容量为2947MW,这样就使德涅斯特洛夫斯卡亚电站成为欧洲最大的抽水蓄能电站。

电站的控制系统由爱默生过程管理公司和乌克兰Enpaselectro股份公司以总承包的形式提供,所供产品包括Ovation专家系统、相关的工程管理系统、工程设计系统、安装检验系统以及开机和投运系统。