設(shè)計(jì)與施工

智利塔拉帕卡抽水蓄能-光伏太陽能聯(lián)合電站項(xiàng)目

塔拉帕卡項(xiàng)目為抽水蓄能-光伏太陽能聯(lián)合電站，位于智利北部阿塔卡馬沙漠帶，該地區(qū)獨(dú)特的地理特征為電站的建設(shè)和運(yùn)行提供了理想條件。介紹了該項(xiàng)目的電站布置與主要建筑物、工程研究、項(xiàng)目進(jìn)展、環(huán)境影響審批以及與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)的協(xié)作溝通。該項(xiàng)目有利于智利實(shí)現(xiàn)增強(qiáng)能源競爭力，推動非傳統(tǒng)可再生能源開發(fā)，減少碳排放量和提高當(dāng)?shù)匕l(fā)展效益的目標(biāo)。

抽水蓄能；主要建筑物；施工進(jìn)度；抽水蓄能-光伏太陽能聯(lián)合電站；智利

1 概 述

智利北部阿塔卡馬沙漠獨(dú)特的地理特征，為聯(lián)合建設(shè)并運(yùn)營1座新型海水抽水蓄能電站和1座太陽能光伏電站提供了理想條件。

位于智利北部的埃斯帕喬·德·塔拉帕卡(EDT)項(xiàng)目是一項(xiàng)創(chuàng)新能源工程，利用成熟的發(fā)電技術(shù)同時開發(fā)太陽能和水電資源。該項(xiàng)目由2座電站組成：1座裝機(jī)300 MW的海水抽水蓄能(PSH)電站，利用太平洋作為下庫，阿塔卡馬沙漠內(nèi)的天然凹陷作為上庫；1座裝機(jī)高達(dá)600 MW的單軸跟蹤太陽能光伏(PV)電站。2座電站在商業(yè)上并列運(yùn)行，每周7 d、每天24 h不間斷地提供有價(jià)格競爭力、可靠且可持續(xù)的電力。

EDT項(xiàng)目是世界上最具創(chuàng)新性的大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施工程之一，基于成熟的集成發(fā)電技術(shù)，利用可再生自然資源實(shí)現(xiàn)全年全天候不間斷發(fā)電。該項(xiàng)目利用智利獨(dú)特的自然資源以及太陽能光伏發(fā)電成本降低的契機(jī)，可提供具有競爭力、可靠、可持續(xù)且可替代傳統(tǒng)發(fā)電的新方式。這些自然特性包括：①世界上最好的太陽輻射；②沿海地帶的懸崖陡峭且距離海岸線不遠(yuǎn)處有1處天然深坑；③從太平洋直接取水，不會因水文條件波動而影響或中斷水源供給。

開發(fā)者認(rèn)為，智利的這項(xiàng)將太陽能與抽水蓄能結(jié)合的獨(dú)特工程將解決太陽能與風(fēng)能固有的間歇性和利用率有限的問題，綜合有效利用該國豐富的陽光和海水資源，以保證全天候不間斷的電力供應(yīng)。EDT項(xiàng)目的PSH電站相當(dāng)于1個大型蓄電池，將可再生的太陽能以水的形式儲存起來，即利用太陽能將海水抽入上庫儲存，待電力系統(tǒng)需要時用于發(fā)電。

2 電站及區(qū)域地理特征

EDT項(xiàng)目創(chuàng)始人在斯坦福大學(xué)完成碩士學(xué)位論文時提出此項(xiàng)目的概念性設(shè)計(jì)，其目標(biāo)是為智利設(shè)計(jì)1個系統(tǒng)以存儲該國極為豐富的可再生能源資源。設(shè)計(jì)者成長于智利北部阿塔卡馬沙漠地區(qū)，非常熟悉當(dāng)?shù)鬲?dú)特的地貌特征，包括：太平洋沿岸綿長的海岸線；距海邊數(shù)公里的陡峭海岸山脈，山頂有多處大深坑；內(nèi)陸氣候干旱、幾乎無云，是世界上光照條件最好的地區(qū)。這些獨(dú)特的自然條件，加上近期太陽能光伏發(fā)電的技術(shù)進(jìn)步大幅降低了發(fā)電成本，使該項(xiàng)目能夠提供可靠、可持續(xù)、且可再生的能源。與火力發(fā)電相比，具有較強(qiáng)的競爭力。

3 電站布置及主要建筑物

PSH和PV電站都位于智利北部塔拉帕卡大區(qū)首府——伊基克(Iquique)市以南。PSH電站位于距伊基克市以南約100 km的海邊，該地有1個高600 m的懸崖，懸崖頂部有1處巨大的天然深坑。該電站通過1條新建的65 km輸電線與北部互聯(lián)電網(wǎng)的拉古納斯(Lagunas)變電站相連。

電站場址地形為PSH電站的施工和運(yùn)行提供了理想條件，太平洋充當(dāng)下庫，提供充足穩(wěn)定的水源。距離取水點(diǎn)3 km的沿海陡峭懸崖頂部的天然深坑充當(dāng)上庫。此外，懸崖與高海平面間600 m的天然落差，為水力發(fā)電提供了有效的落差。

懸崖頂部天然深坑形成的上庫占地375 hm2，蓄能容量相當(dāng)于83 GW·h。當(dāng)水庫蓄滿時，PSH電站以額定功率可不間斷發(fā)電11 d。上庫由東、西2個蓄水池組成，由1條長275 m的渠道連接。所取海水經(jīng)輸水隧洞送至上庫的2個蓄水池。東、西蓄水池由1座平均高度3 m的堤壩圍成，池內(nèi)全部襯有強(qiáng)抗?jié)B性瀝青材料制成的防滲膜。在西蓄水池周圍還將修建1座獨(dú)立堤壩以提高發(fā)電的靈活性，保證水庫在蓄水和維護(hù)期間另一半可以繼續(xù)運(yùn)行。

PSH電站在地下廠房裝有可逆式水泵水輪機(jī)。如上文所述，EDT項(xiàng)目可基本實(shí)現(xiàn)不間斷運(yùn)行，在日照時間內(nèi)，可逆式水泵水輪機(jī)抽取海水提升到海崖頂部的上庫；在無日照時間，該設(shè)備使用蓄水池發(fā)電，并在發(fā)電過程中將蓄水排回大海。地下雙向輸水系統(tǒng)包括海下取水點(diǎn)和輸水隧洞，該系統(tǒng)可用于抽水模式和發(fā)電模式。電站布置如圖1所示。

圖1 PSH電站布置示意

PSH電站包括如下主體結(jié)構(gòu)：

(1) 3臺裝機(jī)100 MW的混流式可逆水泵水輪機(jī)及115 MVA變壓器；

(2) 1條長350 m海底隧道，通向海上鉆孔系統(tǒng)，該系統(tǒng)在海面以下大約16 m處設(shè)有取水點(diǎn)；

(3) 1條長2 200 m的排水隧洞；

(4) 1條長1 150 m的交通洞；

(5) 1條長730 m的引水隧洞；

(6) 1座高535 m的鋼襯砌壓力豎井；

(7) 1座位于壓力井頂部的調(diào)壓井，壓力管道長110 m；

(8) 1座位于地下發(fā)電廠房下游的調(diào)壓室，壓力管道長150 m;

(9) 1座220 kV帶氣體絕緣開關(guān)的變電站；

(10) 地面建筑，包括控制室、電站辦公室、倉庫和海水淡化車間(為PSH電站建設(shè)運(yùn)營和當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)供水)。

項(xiàng)目隧洞總長度約為 5.5 km，此外，還包括1條長65 km的輸電線，連接PSH電站和拉古納斯變電站。

PV電站位于阿塔卡馬沙漠塔拉帕卡大區(qū)中部一片海拔約1 000 m的平坦地帶上，占地1 568 hm2。該電站是1座裝機(jī)600 MW的太陽能電廠，該電廠將分階段進(jìn)行安裝，并利用單軸追蹤系統(tǒng)，使太陽能面板始終隨著太陽自東向西旋轉(zhuǎn)受照，以使發(fā)電量最大化。

4 項(xiàng)目進(jìn)展情況

2011年以來，瓦爾哈拉(Valhalla)公司圍繞項(xiàng)目開發(fā)的關(guān)鍵活動開展了工程設(shè)計(jì)、許可申請和社區(qū)溝通等工作，目前已取得若干重要的階段性成果，例如PSH電站和PV電站已通過審批，輸電線路通過環(huán)境許可，與社區(qū)組織達(dá)成的協(xié)作協(xié)議，以及初選工程承包商等。

項(xiàng)目針對PSH電站進(jìn)行了廣泛的工程調(diào)查研究，包括選址可行性研究和工程設(shè)計(jì)。工程設(shè)計(jì)由坡契工程公司和薩卡瓦咨詢公司在EDT項(xiàng)目主管的領(lǐng)導(dǎo)和管理下進(jìn)行。將聘請若干外來專家來分析特定項(xiàng)目的各個部分。

國際咨詢公司Norconsult和Multiconsult分別檢測和評估地下施工及PSH電站設(shè)備。專業(yè)咨詢公司——PRDW港口及海岸工程咨詢公司負(fù)責(zé)海下取水的詳細(xì)設(shè)計(jì)工程。工程研究結(jié)果用于準(zhǔn)備環(huán)境影響審批(EIA)許可申請及PSH電站建設(shè)合同招標(biāo)文件中所要求的承包商投標(biāo)書。

項(xiàng)目已通過環(huán)境評估審批。其中，PSH電站及其輸電線的EIA許可已于2015年12月同時獲得當(dāng)局的批準(zhǔn)；PV電站及其輸電線的EIA許可也于2016年1月獲得批準(zhǔn)。

5 社區(qū)溝通與完建計(jì)劃

EDT項(xiàng)目與當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)優(yōu)先建立了及時、透明和包容的互動關(guān)系。PSH電站靠近1個約有300名居民的漁村。2012年，開始與社區(qū)進(jìn)行溝通，以處理早期開發(fā)中社區(qū)關(guān)切的問題。實(shí)施了一套正式的工作方法以幫助社區(qū)分析該項(xiàng)目，包括大量的工作會談，成立專門委員會及聘請社區(qū)顧問。

2015年3月，EDT與2個社區(qū)組織簽署了涉及工程開發(fā)、施工和運(yùn)營期間與社區(qū)溝通的合作協(xié)議。

工程概算投資大約為13億美元。融資程序?qū)⒃谖磥韼讉€月內(nèi)啟動，以保證在2016年底之前開始施工。整個項(xiàng)目(包括PSH電站、PV電站及輸電線)的工期大約為 3.5 a。PV電站將于2019年開始分階段運(yùn)行，預(yù)計(jì)于2020年正式完成PSH電站和PV電站的所有安裝工作。

6 結(jié)語

EDT項(xiàng)目由瓦爾哈拉公司獨(dú)資開發(fā)。該公司是智利的獨(dú)立電力公司，致力于利用該國的自然資源開發(fā)、管理并運(yùn)行可再生能源發(fā)電工程，從而戰(zhàn)略性地?cái)U(kuò)展該國能源結(jié)構(gòu)，改變過度依賴進(jìn)口化石燃料的局面。

EDT項(xiàng)目與智利的能源目標(biāo)是一致的。自2014年3月以來，在該國能源部長的領(lǐng)導(dǎo)下，智利大力增強(qiáng)能源競爭實(shí)力，推動非傳統(tǒng)可再生能源的開發(fā)，減少碳排放量和提高本地發(fā)電效益。政府在《能源議程及長期能源政策》中確立了在2050年前使可再生能源發(fā)電量占總發(fā)電量70%的目標(biāo)。

智利是“使命創(chuàng)新”倡議的創(chuàng)始國之一，該倡議在2015年11月巴黎召開的聯(lián)合國氣候變化大會上啟動，各創(chuàng)始國的共同目標(biāo)是“振興并加快全球公私部門的清潔能源改革，確保人人獲得經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的清潔能源”。

王郁夫 譯

(編輯：陳紫薇)

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2016-10-10

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