瑞士和土耳其水电站建设新进展



瑞士和土耳其水电站建设新进展

摘要：在欧洲，一系列水电站正在紧锣密鼓地建设之中，如果施工进展顺利，许多项目将在2016～2018年内建成。主要阐述了瑞士N.D.德朗斯抽水蓄能电站、林特利默恩电站、土耳其贝汉Ⅰ号水电站和卡吉克孜勒水电站的相关进展情况或在建设过程中遇到的困难与挑战。

关键词：抽水蓄能电站；施工进度；施工技术；N.D.德朗斯抽水蓄能电站；林特利默恩电站；贝汉Ⅰ号水电站；卡吉克孜勒水电站；瑞士；土耳其

1瑞士N.D.德朗斯抽水蓄能电站

在瑞士瓦莱州芬豪特市，重大项目N.D.德朗斯抽水蓄能电站正在建设中。电站位于现埃莫松和老埃莫松水库之间一个地下岩洞中，电站出力900 MW，年发电量25亿kW·h，计划于2018年底发电。该水电站的建成将可为瑞士新能源战略作出显著贡献。

2014年初，环境、交通运输、能源及通信部(DETEC)部长出席欧洲最大厂房洞室的开工揭幕仪式，跨出了该项目建设具有里程碑意义的一步。凭借长194 m、宽32 m、高52 m的规模，厂房洞室跻身为欧洲最大的地下工程之一。厂房位于埃莫松和老埃莫松水库大坝之间，埋深600 m。为施工方便，从凯特拉德开挖了一条长5.6 km的交通隧道。厂房洞室于2011年9月开始施工，历经2.5 a时间贯通，共计40万m3、近63万t的土石方经爆破开挖后运至切尔巴(ChaiBar)堆碴场。厂房洞室将是电站的核心组成部分， 6台水泵水轮机组能根据需要在短期内生产或储存大量能量。

N.D.德朗斯抽水蓄能电站建设投资近19亿瑞士法郎，其中阿尔匹克(Alpiq)能源控股集团投资39%。N.D.德朗斯董事会主席曾称，该电站的股东们均为参与这一项目的建设而感到自豪。建成后的电站厂房将是高科技结晶，水泵水轮机能在10 min内从全功率的水轮机运行模式转换为全功率的水泵模式。在未来瑞士和国际电力市场中，这种转换的灵活性将具有绝对优势。然而到目前为止，由于在主流市场中尚不具备基本条件，阻碍了抽水蓄能电站充分发挥其经济效益。

2瑞士林特利默恩电站

瑞士另一个在建的重要项目是林特-2015，这个最有意义的扩建项目由阿克斯珀(Axpo)公司承建。其中，新建地下抽水蓄能电站将利默恩湖水泵到穆特(Mutt)湖，两湖高差630 m，安装装机1 000 MW的水泵水轮机组。

林特利默恩(Linth Limmern)电站项目的实施，将使林特利默恩发电公司的产能从目前的480 MW左右提高到1 480 MW，在性能上将提升到与莱布施塔特(Leibstadt)核电站或克鲁松-迪克森斯(Cleuson Dixence)水电站相同的水平，并将为瑞士东北部和中部地区的电力供应提供安全保障。预计电站将在2016年投运。

马特湖是自然形成的水库，湖周修建长1 050 m的混凝土重力挡墙，可将湖水位提升30 m。水轮机组发电时，湖水通过进/出口建筑物进入长570 m、内径8 m的有压隧洞，流入调压井。调压室位于调压井顶部，装有2个控制蝶阀。调压井用混凝土衬砌，长1 050 m，直径4 m，以680 m的落差将水输送至发电洞室。

地下厂房前，调压井将水分流到2条连接隧洞，然后引向4台水轮机组。水轮机组前安装有球形阀，用以控制运行、紧急情况及进行维护。在关闭阀开启时，输水系统产生的水压波动通过调压室控制。4条尾水隧洞并为2条，长度分别为420 m和370 m，内径6 m。发电尾水通过尾水隧洞，经2座进/出口建筑物排到利默恩湖。

地下厂房由发电洞室和变压器洞室组成，2个洞室通过几条隧洞相连。发电洞室长160 m、宽30 m、高50 m，变压器洞室长140 m、宽20 m、高25 m，被称为ZS1的交通洞从蒂尔费德(Tierfehd)通至发电洞室，洞长4 000 m，裸洞直径8 m，洞内安装缆车运送重物，便于发电机-变压器组件的现场交付，每个组件重达225 t。

4台抽水蓄能机组将安装在发电洞室，每台由单级水泵水轮机(250 MW)、旋转可变异步电动机以及必要的支撑和配套设备组成。泵水模式的设计泵水量约35 m3/s，发电模式的设计过流量约50 m3/s。水泵水轮机组采用混流可逆式水轮机，发电机通过变压器耦合到380 kV变电站。2条380 kV电缆从变电站经ZS1交通洞引至新蒂尔费德变电站。正在修建1条长17 km的380 kV架空输电线，从该变电站将利默恩抽水蓄能电站接入瑞士高压电网。

3土耳其贝汉Ⅰ号水电站

在建的贝汉(Beyhan)Ⅰ号水电站建在土耳其东部埃拉泽(Elazig)省的穆拉特(Murat)河上， 装机600 MW，是卡拉翰能源发电合资公司在该河上计划开发的4座水电站中的第1个开工项目。另3座水电站为贝汉Ⅱ号、上凯拉克和下凯拉克。4座电站总装机为1 855 MW。

2015年，贝汉Ⅰ号水电站投运，年发电量为1 253.73 GW·h，为土耳其40万户居民供电。贝汉Ⅰ号是土耳其第1个有私人股本参与开发的水力发电项目，这座径流式水电站由3条导流洞、1座RCC坝和1座地下厂房组成，通过380 kV开关站将电力输至电网。3条导流洞直径均为9.5 m，长度分别为540，570 m和616 m；RCC坝高97 m，坝顶长365 m、宽10 m，水库库容约3.69亿m3；电厂压力管道长7.8 m，流量856.2 m3/s；大坝设6孔溢洪道，安装宽11.5 m、高15.2 m弧形闸门，下泄流量10.52 m3/s。

贝汉Ⅰ号电站中安装了4台水轮发电机组，由安德里茨(Andritz)水电公司和阿尔斯通公司分别提供，总水头77 m。每台混流式水轮机转轮直径6 m，重达80 t；3台发电机外径13.5 m，高7.9 m，出力235 MW。

贝汉Ⅰ号大坝于2011年开工建设，土石方开挖约600万m3，RCC坝浇筑用混凝土60万m3。2011年，贝利公司获得了价值390万美元的合同，内容包括贝汉Ⅰ电站厂房的详细设计和复核大坝、水闸、溢洪道、引水结构、底孔和开关站等建筑物的结构，贝利与特米尔苏合作完成设计工作。2012年，安德里茨水电公司获得了价值6 000万美元的合同，提供3台混流式水轮机组；2013年，阿尔斯通公司获得了4 700万美元的合同，提供32 MW的环保型水轮发电机组，还包括变压器、380 kV开关站、电压系统、电气保护系统和全自动化系统等电气设备；同年福伊特公司获得了5 300万美元的合同，提供3台发电机组。

4土耳其卡吉克孜勒水电站

同样在土耳其，利用罗宾斯双护盾隧洞掘进机(TBM)来应对复杂的地质问题，隧洞掘进成功贯通，成为卡吉克孜勒(Kargi Kizilirmak)水电工程建设进程中的里程碑。

罗宾斯现场团队在攻克了史无前例的复杂地质问题后，TBM隧洞贯通。TBM选型由业主、顾问、罗宾斯和承包商土耳其吉利马克公司共同确定。在7.8 km的掘进中，从始至终地质条件都异常复杂，然而TBM掘进克服了重重困难，成功解决了复杂的地质问题。

使用TBM时，遇到恶劣地质环境，导致工期延误，现场团队必须找到创新的解决方案，包括在隧洞内对机器的维修。在开始2 km的隧洞掘进中，由于隧洞坍塌导致TBM被埋，需要开挖支洞帮其解困。由于围岩地质条件变化很大，既有坚硬的岩石也有松散堆积层，刀盘掘进多次被迫停工。当掘进到相对较新的岩层中接近北安纳托利亚断层带时，隧道沿线分布的众多大大小小的断层从另一层面增加了地质条件的复杂性。承包商、业主、顾问和罗宾斯工程师共同研究解决方案，提升恶劣地质条件下的掘进速度。在罗宾斯现场团队的协助下，承包商安装了1个特制的棚钻和定位器，从而实现了通过前置护盾安装管棚支护。

棚钻可以钻至刀盘前10 m，直径90 mm的管棚在隧道顶拱120°～140°范围内提供额外支护。当掘进到软弱地层时，则灌注树脂和水泥浆防止洞顶坍塌。由于成功使用了超前钻施工技术，吉利马克公司能测量并回填刀盘以上30 m范围内断层带中分布的空腔，还可检测开挖面前方的松散土裂缝和破碎岩体。罗宾斯的现场经理称，承包商、项目业主和罗宾斯管理、工程部及现场项目部人员的精诚合作和相互信任，确保TBM改进的正确性。尽管一开始掘进速度缓慢，但当其改进到位后，明显提高了掘进速度。

茆金柱马贵生译

(编辑：唐湘茜)

中图法分类号：TV743

文献标志码：A

文章编号：1006-0081(2016)03-0023-02

收稿日期：2015-11-30