智利塔拉帕卡抽水蓄能-光伏太阳能联合电站项目

设计与施工

智利塔拉帕卡抽水蓄能-光伏太阳能联合电站项目

塔拉帕卡项目为抽水蓄能-光伏太阳能联合电站，位于智利北部阿塔卡马沙漠带，该地区独特的地理特征为电站的建设和运行提供了理想条件。介绍了该项目的电站布置与主要建筑物、工程研究、项目进展、环境影响审批以及与当地社区的协作沟通。该项目有利于智利实现增强能源竞争力，推动非传统可再生能源开发，减少碳排放量和提高当地发展效益的目标。

抽水蓄能；主要建筑物；施工进度；抽水蓄能-光伏太阳能联合电站；智利

1 概 述

智利北部阿塔卡马沙漠独特的地理特征，为联合建设并运营1座新型海水抽水蓄能电站和1座太阳能光伏电站提供了理想条件。

位于智利北部的埃斯帕乔·德·塔拉帕卡(EDT)项目是一项创新能源工程，利用成熟的发电技术同时开发太阳能和水电资源。该项目由2座电站组成：1座装机300 MW的海水抽水蓄能(PSH)电站，利用太平洋作为下库，阿塔卡马沙漠内的天然凹陷作为上库；1座装机高达600 MW的单轴跟踪太阳能光伏(PV)电站。2座电站在商业上并列运行，每周7 d、每天24 h不间断地提供有价格竞争力、可靠且可持续的电力。

EDT项目是世界上最具创新性的大规模基础设施工程之一，基于成熟的集成发电技术，利用可再生自然资源实现全年全天候不间断发电。该项目利用智利独特的自然资源以及太阳能光伏发电成本降低的契机，可提供具有竞争力、可靠、可持续且可替代传统发电的新方式。这些自然特性包括：①世界上最好的太阳辐射；②沿海地带的悬崖陡峭且距离海岸线不远处有1处天然深坑；③从太平洋直接取水，不会因水文条件波动而影响或中断水源供给。

开发者认为，智利的这项将太阳能与抽水蓄能结合的独特工程将解决太阳能与风能固有的间歇性和利用率有限的问题，综合有效利用该国丰富的阳光和海水资源，以保证全天候不间断的电力供应。EDT项目的PSH电站相当于1个大型蓄电池，将可再生的太阳能以水的形式储存起来，即利用太阳能将海水抽入上库储存，待电力系统需要时用于发电。

2 电站及区域地理特征

EDT项目创始人在斯坦福大学完成硕士学位论文时提出此项目的概念性设计，其目标是为智利设计1个系统以存储该国极为丰富的可再生能源资源。设计者成长于智利北部阿塔卡马沙漠地区，非常熟悉当地独特的地貌特征，包括：太平洋沿岸绵长的海岸线；距海边数公里的陡峭海岸山脉，山顶有多处大深坑；内陆气候干旱、几乎无云，是世界上光照条件最好的地区。这些独特的自然条件，加上近期太阳能光伏发电的技术进步大幅降低了发电成本，使该项目能够提供可靠、可持续、且可再生的能源。与火力发电相比，具有较强的竞争力。

3 电站布置及主要建筑物

PSH和PV电站都位于智利北部塔拉帕卡大区首府——伊基克(Iquique)市以南。PSH电站位于距伊基克市以南约100 km的海边，该地有1个高600 m的悬崖，悬崖顶部有1处巨大的天然深坑。该电站通过1条新建的65 km输电线与北部互联电网的拉古纳斯(Lagunas)变电站相连。

电站场址地形为PSH电站的施工和运行提供了理想条件，太平洋充当下库，提供充足稳定的水源。距离取水点3 km的沿海陡峭悬崖顶部的天然深坑充当上库。此外，悬崖与高海平面间600 m的天然落差，为水力发电提供了有效的落差。

悬崖顶部天然深坑形成的上库占地375 hm2，蓄能容量相当于83 GW·h。当水库蓄满时，PSH电站以额定功率可不间断发电11 d。上库由东、西2个蓄水池组成，由1条长275 m的渠道连接。所取海水经输水隧洞送至上库的2个蓄水池。东、西蓄水池由1座平均高度3 m的堤坝围成，池内全部衬有强抗渗性沥青材料制成的防渗膜。在西蓄水池周围还将修建1座独立堤坝以提高发电的灵活性，保证水库在蓄水和维护期间另一半可以继续运行。

PSH电站在地下厂房装有可逆式水泵水轮机。如上文所述，EDT项目可基本实现不间断运行，在日照时间内，可逆式水泵水轮机抽取海水提升到海崖顶部的上库；在无日照时间，该设备使用蓄水池发电，并在发电过程中将蓄水排回大海。地下双向输水系统包括海下取水点和输水隧洞，该系统可用于抽水模式和发电模式。电站布置如图1所示。

图1 PSH电站布置示意

PSH电站包括如下主体结构：

(1) 3台装机100 MW的混流式可逆水泵水轮机及115 MVA变压器；

(2) 1条长350 m海底隧道，通向海上钻孔系统，该系统在海面以下大约16 m处设有取水点；

(3) 1条长2 200 m的排水隧洞；

(4) 1条长1 150 m的交通洞；

(5) 1条长730 m的引水隧洞；

(6) 1座高535 m的钢衬砌压力竖井；

(7) 1座位于压力井顶部的调压井，压力管道长110 m；

(8) 1座位于地下发电厂房下游的调压室，压力管道长150 m;

(9) 1座220 kV带气体绝缘开关的变电站；

(10) 地面建筑，包括控制室、电站办公室、仓库和海水淡化车间(为PSH电站建设运营和当地社区供水)。

项目隧洞总长度约为 5.5 km，此外，还包括1条长65 km的输电线，连接PSH电站和拉古纳斯变电站。

PV电站位于阿塔卡马沙漠塔拉帕卡大区中部一片海拔约1 000 m的平坦地带上，占地1 568 hm2。该电站是1座装机600 MW的太阳能电厂，该电厂将分阶段进行安装，并利用单轴追踪系统，使太阳能面板始终随着太阳自东向西旋转受照，以使发电量最大化。

4 项目进展情况

2011年以来，瓦尔哈拉(Valhalla)公司围绕项目开发的关键活动开展了工程设计、许可申请和社区沟通等工作，目前已取得若干重要的阶段性成果，例如PSH电站和PV电站已通过审批，输电线路通过环境许可，与社区组织达成的协作协议，以及初选工程承包商等。

项目针对PSH电站进行了广泛的工程调查研究，包括选址可行性研究和工程设计。工程设计由坡契工程公司和萨卡瓦咨询公司在EDT项目主管的领导和管理下进行。将聘请若干外来专家来分析特定项目的各个部分。

国际咨询公司Norconsult和Multiconsult分别检测和评估地下施工及PSH电站设备。专业咨询公司——PRDW港口及海岸工程咨询公司负责海下取水的详细设计工程。工程研究结果用于准备环境影响审批(EIA)许可申请及PSH电站建设合同招标文件中所要求的承包商投标书。

项目已通过环境评估审批。其中，PSH电站及其输电线的EIA许可已于2015年12月同时获得当局的批准；PV电站及其输电线的EIA许可也于2016年1月获得批准。

5 社区沟通与完建计划

EDT项目与当地社区优先建立了及时、透明和包容的互动关系。PSH电站靠近1个约有300名居民的渔村。2012年，开始与社区进行沟通，以处理早期开发中社区关切的问题。实施了一套正式的工作方法以帮助社区分析该项目，包括大量的工作会谈，成立专门委员会及聘请社区顾问。

2015年3月，EDT与2个社区组织签署了涉及工程开发、施工和运营期间与社区沟通的合作协议。

工程概算投资大约为13亿美元。融资程序将在未来几个月内启动，以保证在2016年底之前开始施工。整个项目(包括PSH电站、PV电站及输电线)的工期大约为 3.5 a。PV电站将于2019年开始分阶段运行，预计于2020年正式完成PSH电站和PV电站的所有安装工作。

6 结语

EDT项目由瓦尔哈拉公司独资开发。该公司是智利的独立电力公司，致力于利用该国的自然资源开发、管理并运行可再生能源发电工程，从而战略性地扩展该国能源结构，改变过度依赖进口化石燃料的局面。

EDT项目与智利的能源目标是一致的。自2014年3月以来，在该国能源部长的领导下，智利大力增强能源竞争实力，推动非传统可再生能源的开发，减少碳排放量和提高本地发电效益。政府在《能源议程及长期能源政策》中确立了在2050年前使可再生能源发电量占总发电量70%的目标。

智利是“使命创新”倡议的创始国之一，该倡议在2015年11月巴黎召开的联合国气候变化大会上启动，各创始国的共同目标是“振兴并加快全球公私部门的清洁能源改革，确保人人获得经济实惠的清洁能源”。

王郁夫 译

(编辑：陈紫薇)

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2016-10-10

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