屡获殊荣的抽水蓄能水电站是一个现代奇迹

抽水蓄能电站

葡萄牙的Frades II抽水蓄能水电站项目利用现有水坝纳入了一个方案,该方案包括安装在欧洲的最大变速可逆机组。该设施为管理风能和太阳能的波动提供了一个多功能的选择。

葡萄牙的电力系统在过去10年中,可再生能源的使用迅速增加。事实上,这个国际能源署(IEA)在2016年发布的一份报告中称赞葡萄牙在可再生能源方面取得的成就。.然而,国际能源署说,可再生能源的增长带来了风险。

的确,几个月来,可再生能源能够为整个国家提供能源。2018年3月,例如,,可再生能源占葡萄牙大陆用电量的103.6%。,根据中国输电系统运营商(TSO)的数据。但也有几个月来,可再生能源远远达不到这一目标;;可再生能源生产仅占国内消费的38%。在2018年7月。这种变化显然令人担忧。

抽水蓄能起到缓冲作用

然而,,抽水蓄能电站可以为电网运营商提供灵活性。抽水蓄能系统可以在其他可再生能源出现时,通过向上游抽水来消耗能源。比如风能和太阳能,正在产生比电网需要的更多的电力。相反地,当风能和太阳能供应停止时,抽水蓄能机组可以倒转运行,从蓄水中发电,以弥补差额。

EDP集团是葡萄牙主要的电力供应商。.其发电机组EDP Produ_o-自1950年以来一直致力于水力发电。它拥有50多个水电站和10.1千兆瓦装机容量的庞大投资组合。其最近委托的Frades II抽水蓄能项目是该公司为了利用鼓励可再生能源扩张的环境而进行的雄心勃勃的水电开发项目的一部分。

Frades II抽水蓄能项目,位于葡萄牙西北部布拉加东北40公里处,是Venda Nova计划的第二个响应。Venda Nova和Salamonde大坝建于20世纪50年代和60年代,位于多山的C_瓦多河流域内。该国降雨量最高的地区。1996,为增加该地区水资源的利用,恢复了原方案。Frades I工厂,它也是一个抽水蓄能设施,包括一个新的液压回路和一个新的厂房,配有两个混流式水泵水轮机,每个水轮机的输出功率为97兆瓦。2005年开始运营。

一个有很多碎片的项目

Frades II很快就诞生了;建设始于2010年。建在拉巴戈河左岸的花岗岩岩体中,Frades II是八厂C_Vado Rabag_o Homem级联系统的重要补充。它利用了现有Venda Nova(上游)和Salamonde(下游)水库之间420米的水头相对较短的时间,5公里长。新的地下厂房包括一个设计流量为200 m的无衬里液压回路隧道。/秒。

该项目需要挖掘近9公里的隧道以及两个调压井和一个大洞穴。液压回路包括Venda Nova水库的进水口,配备固定式拦污栅,以及一座短桥可到达的塔内的紧急和停止木门。出口结构,作为抽水模式下的进水口,在萨拉蒙德水库。配有可拆卸拦污栅和叠梁闸门。

A 2,840-m长,12m直径,无衬砌引水隧道在进水口和大型沉砂池之间建立连接(坡度为14%)。之后,钢衬延伸段与发电站相连。A 1,380-m长,12m直径,无衬砌尾水洞将厂房水平连接至出口结构。

上调压室,位于发电站上游约390m处,由一个78米高的直径13-m,混凝土衬里的调压井,表面有一个膨胀池。两个无衬里竖井(深360 m,直径5.4 m)将调压井连接至引水隧道。下调压井连接至可逆装置下游约95 m处的尾水洞。它由95米高,直径13-m,混凝土衬砌立井和水平隧道作为膨胀室。

Frades II发电站建在液压回路中间点的大型洞室(图1)中。长约150米,配有两台单级混流式水泵水轮机。变速由双馈感应电机提供,这是目前最先进的大型发电机技术。在涡轮模式下,每台机组可以在大约80秒内达到满载390兆瓦。在泵运行中,在专用电压源逆变器(VSI)的控制下,负载在300 mW和390 mW之间逐渐变化,为每台发电机产生三相励磁。通过主变压器(每台465 MVA)与输电网建立连接。400千伏电缆,以及气体绝缘开关设备(GIS),配有单独的400 kV架空线路。

图1:Frades抽水蓄能电站
1。在洞穴里。FRADES II抽水蓄能电站厂房内,两台变速水泵涡轮机驱动420 MVA额定异步电机发电机。礼遇:EDP集团

Frades II是葡萄牙最大的抽水蓄能电站。它配备了欧洲最大的变速可逆机组,两台420 MVA额定异步电机发电机,是世界上应用该技术的最大水电站之一。

规模增加了复杂性

Frades II项目最初设计为包括可逆,同步电机,就像Frades I设施一样,只有更大。土木工程合同授予葡萄牙承包商的合资企业,在设备供应招标程序仍在进行的同时,开始了基础工作。最后,EDP选择为工厂配备异步,变速机器。变化,然而,迫使重新设计设备布局。例如,使用的VSI更大,更重的,输出功率是固定速度设备的相应静态变频器的25倍。虽然这个决定被证明是一个好的决定,开关确实导致了轻微的施工延迟。

设计合同,制造业,直立,所有设备的调试福伊特水电西门子联合体。福伊特负责液压机械设备的交付;变速,可逆装置;指挥控制系统;以及三相励磁系统。西门子提供的一般低-,中-,以及高压电气装置,包括21千伏主母线,逆变器断路器,400 kV GIS安全系统,以及机械设备和系统,如起重机,通风,排水,脱水。其他子供应商包括主变压器的EFACEC,,GE能源对于VSI,用于发电机断路器和相关设备的ABB,400千伏电缆的BRUGG。

克服挑战

EDP告诉功率项目的规模和它是在现有的附近建造的事实,运营发电厂是最大的挑战。明确地,Frades II计划,哪一个,如前所述,无衬里液压回路直径12米,长度近5公里,主要与Frades I压力隧道平行并靠近。距离从发电站附近的400 m到电路最近点的29 m不等。

这种接近性对洪水风险评估和开挖程序造成了特别的挑战,不仅是为了工程本身,但对于现有发电站,因为两个方案的最终通道是相同的。此外,这两个发电厂之间的联系必须在工程的早期阶段建立起来。

也有人担心沙井的建设。其尺寸——最大直径为22 m,长度为138 m,以及与装配1相关的工作的复杂性,150吨钢衬构件,需要额外的安全预防措施和特殊的制造和搬运程序。

另一个挑战与电网连接有关。葡萄牙TSO要求EDP在接受将大功率异步机组连接到网络之前证明其符合电网规范。该过程涉及若干模拟研究,以验证400千伏系统事故期间机组的行为。

正如在任何一个Frades II规模的项目中所预期的那样,其他一些不可预测的情况也出现了。有不可预见的地质条件,消防安全法规的变更;交通困难,非预期故障,以及安装和调试期间的其他挫折,在某些情况下,由于设备的创新功能。尽管如此,EDP及其承包商坚持不懈地克服困难,成功地将项目投入商业运营。

Frades II抽水蓄能电站

促进安全和地方经济

EDP不遗余力地制定项目和举措,减轻对社区的建设影响,并支持当地经济。它资助了促进能源效率和地方发展的项目。它支持当地雇员的招聘,并促进与附近公司的分包。它还鼓励与地区商学院合作开展创业项目。作为这些努力的直接结果,施工期间雇佣的总人力中,40%是当地居民,20%的相关公司在该地区建立良好。该项目平均雇佣约400名工人,高峰时约900名员工在现场工作。

安全是项目的另一个重要方面。电子数据处理,福伊特水力发电公司西门子共同致力于推广零事故文化。三家公司的董事会签署了一项协议,始终把安全放在首位。虽然没有实现零事故目标,与国际基准相比,该项目的安全指数是有利的。

Frades I和Frades II共用上游和下游水库,有并联液压回路,每个都有两个可逆单元。虽然发电厂是完全独立的,最后,EDP有两个互补的发电厂,可以作为一个发电厂进行管理,涡轮模式功率范围从50兆瓦到近1兆瓦。000兆瓦。这些特点使得frades对成为一个完美的安排,以抓住市场机遇,提供电网稳定。ω

-亚伦拉尔森是鲍尔的执行编辑。