瑞士和土耳其水電站建設(shè)新進(jìn)展

?

瑞士和土耳其水電站建設(shè)新進(jìn)展

摘要：在歐洲，一系列水電站正在緊鑼密鼓地建設(shè)之中，如果施工進(jìn)展順利，許多項(xiàng)目將在2016～2018年內(nèi)建成。主要闡述了瑞士N.D.德朗斯抽水蓄能電站、林特利默恩電站、土耳其貝漢Ⅰ號(hào)水電站和卡吉克孜勒水電站的相關(guān)進(jìn)展情況或在建設(shè)過(guò)程中遇到的困難與挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站；施工進(jìn)度；施工技術(shù)；N.D.德朗斯抽水蓄能電站；林特利默恩電站；貝漢Ⅰ號(hào)水電站；卡吉克孜勒水電站；瑞士；土耳其

1瑞士N.D.德朗斯抽水蓄能電站

在瑞士瓦萊州芬豪特市，重大項(xiàng)目N.D.德朗斯抽水蓄能電站正在建設(shè)中。電站位于現(xiàn)埃莫松和老埃莫松水庫(kù)之間一個(gè)地下巖洞中，電站出力900 MW，年發(fā)電量25億kW·h，計(jì)劃于2018年底發(fā)電。該水電站的建成將可為瑞士新能源戰(zhàn)略作出顯著貢獻(xiàn)。

2014年初，環(huán)境、交通運(yùn)輸、能源及通信部(DETEC)部長(zhǎng)出席歐洲最大廠房洞室的開(kāi)工揭幕儀式，跨出了該項(xiàng)目建設(shè)具有里程碑意義的一步。憑借長(zhǎng)194 m、寬32 m、高52 m的規(guī)模，廠房洞室躋身為歐洲最大的地下工程之一。廠房位于埃莫松和老埃莫松水庫(kù)大壩之間，埋深600 m。為施工方便，從凱特拉德開(kāi)挖了一條長(zhǎng)5.6 km的交通隧道。廠房洞室于2011年9月開(kāi)始施工，歷經(jīng)2.5 a時(shí)間貫通，共計(jì)40萬(wàn)m3、近63萬(wàn)t的土石方經(jīng)爆破開(kāi)挖后運(yùn)至切爾巴(ChaiBar)堆碴場(chǎng)。廠房洞室將是電站的核心組成部分， 6臺(tái)水泵水輪機(jī)組能根據(jù)需要在短期內(nèi)生產(chǎn)或儲(chǔ)存大量能量。

N.D.德朗斯抽水蓄能電站建設(shè)投資近19億瑞士法郎，其中阿爾匹克(Alpiq)能源控股集團(tuán)投資39%。N.D.德朗斯董事會(huì)主席曾稱(chēng)，該電站的股東們均為參與這一項(xiàng)目的建設(shè)而感到自豪。建成后的電站廠房將是高科技結(jié)晶，水泵水輪機(jī)能在10 min內(nèi)從全功率的水輪機(jī)運(yùn)行模式轉(zhuǎn)換為全功率的水泵模式。在未來(lái)瑞士和國(guó)際電力市場(chǎng)中，這種轉(zhuǎn)換的靈活性將具有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。然而到目前為止，由于在主流市場(chǎng)中尚不具備基本條件，阻礙了抽水蓄能電站充分發(fā)揮其經(jīng)濟(jì)效益。

2瑞士林特利默恩電站

瑞士另一個(gè)在建的重要項(xiàng)目是林特-2015，這個(gè)最有意義的擴(kuò)建項(xiàng)目由阿克斯珀(Axpo)公司承建。其中，新建地下抽水蓄能電站將利默恩湖水泵到穆特(Mutt)湖，兩湖高差630 m，安裝裝機(jī)1 000 MW的水泵水輪機(jī)組。

林特利默恩(Linth Limmern)電站項(xiàng)目的實(shí)施，將使林特利默恩發(fā)電公司的產(chǎn)能從目前的480 MW左右提高到1 480 MW，在性能上將提升到與萊布施塔特(Leibstadt)核電站或克魯松-迪克森斯(Cleuson Dixence)水電站相同的水平，并將為瑞士東北部和中部地區(qū)的電力供應(yīng)提供安全保障。預(yù)計(jì)電站將在2016年投運(yùn)。

馬特湖是自然形成的水庫(kù)，湖周修建長(zhǎng)1 050 m的混凝土重力擋墻，可將湖水位提升30 m。水輪機(jī)組發(fā)電時(shí)，湖水通過(guò)進(jìn)/出口建筑物進(jìn)入長(zhǎng)570 m、內(nèi)徑8 m的有壓隧洞，流入調(diào)壓井。調(diào)壓室位于調(diào)壓井頂部，裝有2個(gè)控制蝶閥。調(diào)壓井用混凝土襯砌，長(zhǎng)1 050 m，直徑4 m，以680 m的落差將水輸送至發(fā)電洞室。

地下廠房前，調(diào)壓井將水分流到2條連接隧洞，然后引向4臺(tái)水輪機(jī)組。水輪機(jī)組前安裝有球形閥，用以控制運(yùn)行、緊急情況及進(jìn)行維護(hù)。在關(guān)閉閥開(kāi)啟時(shí)，輸水系統(tǒng)產(chǎn)生的水壓波動(dòng)通過(guò)調(diào)壓室控制。4條尾水隧洞并為2條，長(zhǎng)度分別為420 m和370 m，內(nèi)徑6 m。發(fā)電尾水通過(guò)尾水隧洞，經(jīng)2座進(jìn)/出口建筑物排到利默恩湖。

地下廠房由發(fā)電洞室和變壓器洞室組成，2個(gè)洞室通過(guò)幾條隧洞相連。發(fā)電洞室長(zhǎng)160 m、寬30 m、高50 m，變壓器洞室長(zhǎng)140 m、寬20 m、高25 m，被稱(chēng)為ZS1的交通洞從蒂爾費(fèi)德(Tierfehd)通至發(fā)電洞室，洞長(zhǎng)4 000 m，裸洞直徑8 m，洞內(nèi)安裝纜車(chē)運(yùn)送重物，便于發(fā)電機(jī)-變壓器組件的現(xiàn)場(chǎng)交付，每個(gè)組件重達(dá)225 t。

4臺(tái)抽水蓄能機(jī)組將安裝在發(fā)電洞室，每臺(tái)由單級(jí)水泵水輪機(jī)(250 MW)、旋轉(zhuǎn)可變異步電動(dòng)機(jī)以及必要的支撐和配套設(shè)備組成。泵水模式的設(shè)計(jì)泵水量約35 m3/s，發(fā)電模式的設(shè)計(jì)過(guò)流量約50 m3/s。水泵水輪機(jī)組采用混流可逆式水輪機(jī)，發(fā)電機(jī)通過(guò)變壓器耦合到380 kV變電站。2條380 kV電纜從變電站經(jīng)ZS1交通洞引至新蒂爾費(fèi)德變電站。正在修建1條長(zhǎng)17 km的380 kV架空輸電線，從該變電站將利默恩抽水蓄能電站接入瑞士高壓電網(wǎng)。

3土耳其貝漢Ⅰ號(hào)水電站

在建的貝漢(Beyhan)Ⅰ號(hào)水電站建在土耳其東部埃拉澤(Elazig)省的穆拉特(Murat)河上， 裝機(jī)600 MW，是卡拉翰能源發(fā)電合資公司在該河上計(jì)劃開(kāi)發(fā)的4座水電站中的第1個(gè)開(kāi)工項(xiàng)目。另3座水電站為貝漢Ⅱ號(hào)、上凱拉克和下凱拉克。4座電站總裝機(jī)為1 855 MW。

2015年，貝漢Ⅰ號(hào)水電站投運(yùn)，年發(fā)電量為1 253.73 GW·h，為土耳其40萬(wàn)戶居民供電。貝漢Ⅰ號(hào)是土耳其第1個(gè)有私人股本參與開(kāi)發(fā)的水力發(fā)電項(xiàng)目，這座徑流式水電站由3條導(dǎo)流洞、1座RCC壩和1座地下廠房組成，通過(guò)380 kV開(kāi)關(guān)站將電力輸至電網(wǎng)。3條導(dǎo)流洞直徑均為9.5 m，長(zhǎng)度分別為540，570 m和616 m；RCC壩高97 m，壩頂長(zhǎng)365 m、寬10 m，水庫(kù)庫(kù)容約3.69億m3；電廠壓力管道長(zhǎng)7.8 m，流量856.2 m3/s；大壩設(shè)6孔溢洪道，安裝寬11.5 m、高15.2 m弧形閘門(mén)，下泄流量10.52 m3/s。

貝漢Ⅰ號(hào)電站中安裝了4臺(tái)水輪發(fā)電機(jī)組，由安德里茨(Andritz)水電公司和阿爾斯通公司分別提供，總水頭77 m。每臺(tái)混流式水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑6 m，重達(dá)80 t；3臺(tái)發(fā)電機(jī)外徑13.5 m，高7.9 m，出力235 MW。

貝漢Ⅰ號(hào)大壩于2011年開(kāi)工建設(shè)，土石方開(kāi)挖約600萬(wàn)m3，RCC壩澆筑用混凝土60萬(wàn)m3。2011年，貝利公司獲得了價(jià)值390萬(wàn)美元的合同，內(nèi)容包括貝漢Ⅰ電站廠房的詳細(xì)設(shè)計(jì)和復(fù)核大壩、水閘、溢洪道、引水結(jié)構(gòu)、底孔和開(kāi)關(guān)站等建筑物的結(jié)構(gòu)，貝利與特米爾蘇合作完成設(shè)計(jì)工作。2012年，安德里茨水電公司獲得了價(jià)值6 000萬(wàn)美元的合同，提供3臺(tái)混流式水輪機(jī)組；2013年，阿爾斯通公司獲得了4 700萬(wàn)美元的合同，提供32 MW的環(huán)保型水輪發(fā)電機(jī)組，還包括變壓器、380 kV開(kāi)關(guān)站、電壓系統(tǒng)、電氣保護(hù)系統(tǒng)和全自動(dòng)化系統(tǒng)等電氣設(shè)備；同年福伊特公司獲得了5 300萬(wàn)美元的合同，提供3臺(tái)發(fā)電機(jī)組。

4土耳其卡吉克孜勒水電站

同樣在土耳其，利用羅賓斯雙護(hù)盾隧洞掘進(jìn)機(jī)(TBM)來(lái)應(yīng)對(duì)復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題，隧洞掘進(jìn)成功貫通，成為卡吉克孜勒(Kargi Kizilirmak)水電工程建設(shè)進(jìn)程中的里程碑。

羅賓斯現(xiàn)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)在攻克了史無(wú)前例的復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題后，TBM隧洞貫通。TBM選型由業(yè)主、顧問(wèn)、羅賓斯和承包商土耳其吉利馬克公司共同確定。在7.8 km的掘進(jìn)中，從始至終地質(zhì)條件都異常復(fù)雜，然而TBM掘進(jìn)克服了重重困難，成功解決了復(fù)雜的地質(zhì)問(wèn)題。

使用TBM時(shí)，遇到惡劣地質(zhì)環(huán)境，導(dǎo)致工期延誤，現(xiàn)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)必須找到創(chuàng)新的解決方案，包括在隧洞內(nèi)對(duì)機(jī)器的維修。在開(kāi)始2 km的隧洞掘進(jìn)中，由于隧洞坍塌導(dǎo)致TBM被埋，需要開(kāi)挖支洞幫其解困。由于圍巖地質(zhì)條件變化很大，既有堅(jiān)硬的巖石也有松散堆積層，刀盤(pán)掘進(jìn)多次被迫停工。當(dāng)掘進(jìn)到相對(duì)較新的巖層中接近北安納托利亞斷層帶時(shí)，隧道沿線分布的眾多大大小小的斷層從另一層面增加了地質(zhì)條件的復(fù)雜性。承包商、業(yè)主、顧問(wèn)和羅賓斯工程師共同研究解決方案，提升惡劣地質(zhì)條件下的掘進(jìn)速度。在羅賓斯現(xiàn)場(chǎng)團(tuán)隊(duì)的協(xié)助下，承包商安裝了1個(gè)特制的棚鉆和定位器，從而實(shí)現(xiàn)了通過(guò)前置護(hù)盾安裝管棚支護(hù)。

棚鉆可以鉆至刀盤(pán)前10 m，直徑90 mm的管棚在隧道頂拱120°～140°范圍內(nèi)提供額外支護(hù)。當(dāng)掘進(jìn)到軟弱地層時(shí)，則灌注樹(shù)脂和水泥漿防止洞頂坍塌。由于成功使用了超前鉆施工技術(shù)，吉利馬克公司能測(cè)量并回填刀盤(pán)以上30 m范圍內(nèi)斷層帶中分布的空腔，還可檢測(cè)開(kāi)挖面前方的松散土裂縫和破碎巖體。羅賓斯的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)理稱(chēng)，承包商、項(xiàng)目業(yè)主和羅賓斯管理、工程部及現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目部人員的精誠(chéng)合作和相互信任，確保TBM改進(jìn)的正確性。盡管一開(kāi)始掘進(jìn)速度緩慢，但當(dāng)其改進(jìn)到位后，明顯提高了掘進(jìn)速度。

茆金柱馬貴生譯

(編輯：唐湘茜)

中圖法分類(lèi)號(hào)：TV743

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1006-0081(2016)03-0023-02

收稿日期：2015-11-30