韩国西洼潮汐电站概况

[奥地利]P.格雷芬伯格 L.洛斯比奇勒

苏 燕 译自英刊《水电与大坝》2009年“海洋能”增刊

1 世界潮汐能利用现状

潮汐是海平面一个完整周期的波动,由月球和太阳对海洋的引力以及地球自转的影响和当地海底形状所造成的。根据地点的不同,可能每天会有1次高潮(半日潮:周期为12 h24 min)或1 d2次高潮。此外,潮汐的高度是以几种方式变化着的。由于月球或太阳的引潮力,会造成几个周期,如14.7 d为一个周期、2周为一个周期和半年为一个周期。每次潮汐都是受这些引潮力和周期的影响,因此即使是半日潮的1 d2次高潮,其水头都会有明显的不同。当潮差(低潮和高潮之间的海平面差)的平均值很小时,在特定的地点,如加拿大的芬迪湾(Bay of Fundy)、法国北部海岸或韩国,潮差可高达几米。总的来说,一个有利的情况是,人们能提前几年很好地预报潮汐(除了受天气因素影响之外),贝克尔(Baker)已经对这些机理和现象作了详细的介绍。

单座潮汐水库电站可以设计成利用落潮、涨潮或这两者来发电。其中的哪种是最佳方式,则取决于几个参数,例如潮汐水库的大小或潮汐水库内期望的水位。

潮汐能的利用已有悠久的历史。早在11世纪,法国和英国就利用潮汐能来推动水磨。20世纪初,就已修建了几座试验电站,从那时起拟建了很多潮汐发电工程,但是只建成了几座。俄罗斯和中国建成了几座装机容量为1～4 MW的示范电站。本刊前一篇已详细地介绍了俄罗斯的基斯罗古布斯卡亚潮汐电站。

法国圣玛珞(St.Malo)湾拉朗斯(La Rance)电站建于1966年,安装了24台单机容量为10MW的灯泡式机组。1984年,在加拿大芬迪(Fundy)湾的安纳波利斯◦罗亚尔(Annapolis Royal)修建了另一座电站。该电站安装了1台20MW的转桨贯流式水轮机组。

目前世界上最大的潮汐电站正在韩国西洼(Sihwa)湖修建。该电站将安装10台灯泡式机组,总装机容量为260MW。西洼潮汐电站建成后,每年将取代约 86万桶进口原油,而且会明显改善西洼湖的水质。到2011年,韩国可再生能源的份额将从1.4%增加到5%,该电站即是这一目标的基本组成部分。

2 西洼潮汐电站概况

为了使韩国能源的供应呈现多样化的形式,韩国水资源公司(K-Water)决定在朝鲜半岛西部的西洼湖修建大型潮汐电站。1994年建成的长12.7 km的大坝横跨在黄海的天然海湾入口处,所形成的人工水体即为西洼湖,大坝可围垦土地并确保该地区的灌溉用水。西洼湖水面面积为56.5 km2,库容为 3300亿 m3。

但是,由于人口增长、高速产业化和潮汐流的截断,大坝建成以后,西洼湖的水质立即恶化。因此,评估了水库和海洋之间交换水量的各种重建工程方案,其中前景最佳的是修建潮汐电站。除了年发电量约为543GW◦h外,通过 600亿 t/a海水的循环,电站的运行还将改善湖泊的水质。其工作原理是在涨潮时发电,亦即发电机组运行时,海水从海洋流到湖泊。落潮期间,水轮机反向运转,处于泄水方式支持水量从大坝闸门进行交换。

电站安装10台水轮发电机组,总装机容量为260MW,额定水头为5.82 m,额定流量为482.1 m3/s。水轮机转轮直径为7.5m,额定转速为64.3 r/min。发电机定子外径为 8m。定子电压为10.2 kV,负荷因素为0.95,单台发电机的视在功率达26.76 MVA。

电站厂房施工的招标工作始于2004年。韩国水资源公司根据报价、技术原理和参考资料等因素来评估投标人,最后确定首尔的大宇工程建设有限公司(Daewoo Engineering and Construction Co.,Ltd)为主承包商,安德里茨(Andritz)水电公司为大宇的分承包商。安德里茨水电公司的合同范围包括水轮发电机组及其辅助设备的详细设计以及主要机电设备的供货,如水轮机转轮、水轮机轴封、水轮机轴承、受油器、导叶、调速器、定子部件、转子磁极、组合轴承、励磁、保护、现地控制装置和数据采集系统。2007年开始第一批设备的供货,该电站计划于2010年投运。

3 施工进展

2009年,工程已经到了最后的施工阶段并已开始安装主要设备。目前,已安装了所有的尾水管和灯泡型的机壳,并预埋在混凝土中。主要设备都已运至现场,一些部件已经预组装:安装了 4套导水机构;几个水轮机轴和轴承已经临时定位;发电机转子和定子已经预组装。2009年12月按计划完成一台成套机组的组装和安装。

其间,开始了公路的改建和改线施工。不久将拆除围堰,整座电站将进行充水运行。