获奖抽水蓄能水电设施的现代奇迹

Splash_Frades抽水蓄能水网

葡萄牙的Frades II抽水蓄能水利项目利用现有的水坝,纳入了包括欧洲安装的最大变速可逆机组的方案。该设施为管理风能和太阳能的波动提供了多种选择。

葡萄牙电力系统在可再生能源领域增加了快速部署在过去的10年。事实上,这个国际能源机构(IEA)在2016年发表的一份报告中赞扬葡萄牙在可再生能源方面取得的成就。.然而,国际能源署表示,可再生能源发电量的增长带来了风险。

的确,有个月期间可再生能源电力整个国家。在2018年3月,例如,,葡萄牙的能源来自可再生能源占103.6%内地电力消耗,根据REN-该国的传输系统运营商(TSO)的数据。但是也有几个月,可再生能源远远达不到这个目标;;可再生生产仅占国内消费的38%。在2018年7月。这种差异显然令人担忧。

泵浦存储可以作为缓冲区

然而,,抽水蓄能电厂可以提供电网运营商的灵活性。抽水蓄能系统可以通过在其它可再生资源期间向上游抽水来消耗能量,比如风能和太阳能,发电量超过电网需求。相反,当风能和太阳能供应逐渐减少时,抽水蓄能机组可以反转运行,从蓄水发电,以弥补差异。

EDP集团是葡萄牙主要的电力供应商。.它的发电机组-EDP Produão自1950年以来一直致力于水力发电。它拥有50多个水电站和10.1千瓦的装机容量。其最近委托的Frades II抽水蓄能项目是公司为利用可再生能源扩张的令人鼓舞的环境而开展的雄心勃勃的水利开发项目的一部分。

Frades II抽水蓄能项目,位于葡萄牙西北部布拉加东北40公里,这是文达新星计划的第二次重新授权。文达·诺瓦和萨拉蒙德水坝建于50年代和1960年代,位于多山的查瓦多河流域内,全国降雨量最高的地区。1996,最初的计划是重新提供动力来增加该地区的水资源的使用。我种植的Frades,它也是抽水蓄能设备,包括一个新的液压回路和一个新的动力室,配有两个弗朗西斯水泵涡轮,每台输出97兆瓦。它于2005年开始运作。

多件作品

此后不久就构思了第二阶段;2010年开始建设。建在拉巴贡河左岸的一块花岗岩中,Frades II是八家工厂Cvado-Rabagango Homem级联系统的重要补充。它利用了现有文达诺瓦(上游)水库和萨拉蒙德(下游)水库之间的420米水头,汉诺威长度。新的地下植物包括流200米的隧道单液压回路设计/秒。

该工程需要开挖近9公里的隧道,以及两个调压井和一个大洞穴。液压回路包括文达·诺瓦水库的进水口,装有固定的垃圾架,以及一座短桥所能到达的塔楼的紧急和停车木门。出口结构,在泵送模式下用作进水口,在萨拉蒙德水库。它配有可移动的垃圾架和停木门。

2,840米长,12-m-diameter,无底导流洞在取水口与大型砂井圈闭之间建立连接(坡度为14%),之后,一个钢衬延伸连接到发电站。A 1,380 -米长,12-m-diameter,无尾水道隧道水平连接电站厂房和出口结构。

上部调压箱,位于电厂上游约390米处,由78米高的建筑物组成,直径13米,混凝土衬里的调压井,表面有膨胀池。两个无衬砌的竖井——360米深,5.4米直径——将调压室连接到引水隧洞。下部调压箱与可逆装置下游约95米的尾水通道连接。它有95米高,直径13米,混凝土衬砌的竖井和水平隧道作为膨胀室。

弗雷德斯二号电站厂房建在位于液压回路中间点的一个大洞穴中(图1)。它长约150米,配有两台单级混流式水泵水轮机。变速器由双馈感应电机提供,这是目前用于大型发电机的最新技术。在发电机模式下,每个单元可以在大约80秒内达到满负荷390MW。在泵操作中,在专用电压源逆变器(VSI)的控制下,负载在300MW到390MW之间逐渐变化,为每个发电机产生三相励磁。通过主变压器(每个465MVA)建立到输电网的连接,400kV电缆,以及具有独立的400kV架空线路的气体绝缘开关设备(GIS)。

图1 _frades抽水蓄能hydro_web
1.在洞穴里。在弗雷德斯二号抽水蓄能电站厂房内,两台变速泵汽轮机驱动420MVA额定的异步电动机发电机。礼仪: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420MVA额定的异步电动机发电机——并且是世界上应用该技术的最大的水电站之一。

大小增加了复杂性

Frades II项目最初被设计成包括可逆的,同步机,非常像Frades I设施,只是比较大。土木工程合同授予葡萄牙承包商的一家合资企业,当设备供应招标过程仍在进行时,基础工作已经开始。最后,EDP选择装备异步的植物,变速机。改变,然而,迫使重新设计设备布局。例如,使用的VSI较大,更重的,并且提供比具有相似输出的固定速度设备的相应静态-频率转换器多25倍的功率。虽然事实证明这个决定是好的,这个开关的确造成一些小的施工延误。

设计合同,制造业,勃起,和调试的设备被授予福伊特水电还有西门子财团。Voith负责水力机械设备的运输;变速,可逆单元;指挥控制系统;三相励磁系统。西门子提供的一般低价,中-,以及高压电气设备,包括21kV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,比如起重机,通风,排水,脱水。另外的子供应商包括用于主变压器的Efacec,,GE能源对于VSI,ABB用于发电机断路器和相关设备,和400kV电缆的布鲁格。

克服挑战

EDP对功率工程规模和它建造在已有建筑附近,操作电厂是最大的挑战。明确地,Frades II计划,哪一个,如前所述,具有直径12米、长近5公里的无连接液压回路,大部分平行运行,并接近弗雷德斯一号压力隧道。距离从发电厂附近的400米到电路最近的点只有29米。

邻近地区对洪水风险评估和开挖程序提出了特别的挑战,不仅是为了作品本身,而且对于现有的发电厂,因为两个方案的最终接入隧道是相同的。此外,这两个发电厂之间的联接必须在工作的早期阶段就建立起来。

也有担忧沙坑的建设。其尺寸-其最大直径为22米,长度为138米-以及与组装1有关的工作的复杂性,150吨的钢衬的元素,需要额外的安全预防措施和特殊的制造和处理程序。

另一个挑战与网格连接有关。葡萄牙TSO要求EDP在可以接受大功率异步单元到网络的连接之前证明符合电网代码。该过程包括几项模拟研究,以验证在400-kV系统事故期间这些单元的行为。

正如弗雷德斯二世规模庞大的任何项目所预期的那样,其他一些不可预测的情况也出现了。有无法预料的地质条件,消防安全条例的改变,运输困难,非预期的故障,以及在安装和调试期间的其他挫折,在某些情况下,由于设备的创新特点。尽管如此,EDP及其承包商克服了困难,成功地使该项目投入商业运营。

弗雷德斯二号抽水蓄能电站

促进安全与地方经济

EDP不遗余力地建立减轻建筑对社区的影响和支持当地经济的方案和倡议。它资助了促进能源效率和地方发展的项目。它赞成招聘本地员工,并促进与附近公司的分包合同。它还鼓励与区域商学院合作开展创业项目。这些努力的直接结果,在建设期间雇用的全部人力中,40%是本地居民,20%的公司在该地区建立良好。该项目平均雇用了约400名工人,其中约900名员工在现场工作达到高峰。

安全是这个项目的另一个重要方面。电子数据处理,福伊特·海尔,西门子共同推动零事故文化。三家公司的董事会签署了一项协议,始终把安全放在第一位。尽管零事故目标没有实现,与国际标准相比,该项目的安全指标良好。

一级和二级共享相同的上游和下游水库,具有并联液压回路,每个都有两个可逆的单位。尽管发电厂是完全独立的,最后,EDP有两个互补的发电厂,它们可以管理为一个具有从50MW到近1的涡轮模式功率范围的发电厂,000兆瓦。这些特征使弗雷德对一个完美的安排,抓住市场机会,并提供电网的稳定性。ω

- - - - - -亚伦拉森是POWER的执行编辑。