葡萄牙EDP水電發展計劃

2015-04-06 20:02:15葡萄牙特謝拉等

水利水電快報 2015年10期

［葡萄牙］F.B.特謝拉等

葡萄牙EDP水電發展計劃

［葡萄牙］F.B.特謝拉等

摘要:葡萄牙電力集團(EDP)管理的電站跨13個國家，總裝機23.5 GW，其中水電裝機7.6 GW。2007年，EDP計劃在葡萄牙實施一項水電計劃，其中有5個擴建項目和4個新建項目。整個計劃包括修建7座大壩、11座廠房，安裝17臺機組，其中11臺為可逆式。闡述了葡萄牙水電發展的戰略意義，以及EDP水電發展計劃的依據，并對各個項目做了簡要介紹。

關鍵詞:水電資源開發規劃;電力擴容;葡萄牙

在葡萄牙，水力發電占據著特別重要的地位，主要取決于下列因素:

(1)風力發電的增長點在于用電非高峰時段風電的存儲問題;

(2)減少CO2排放量的需要;

(3)更多應急備用水源的需要;

(4)更大儲水量的需要;

(5)防洪和消防的需求;

(6)增加就業機會和減少外部赤字的經濟優勢。

1　EDP發展計劃的依據

發展計劃啟動之前，葡萄牙水電裝機容量低于歐洲其他幾個國家，只占總蘊藏量的46%。增長的驅動力有:

(1)與西班牙電力互聯并網能力增加兩倍，為電力交換創造了更好的條件;

(2)伊比利亞電力市場(MIBEL)的補償，擴大了電力市場;

(3)國家制定的再生能源目標占主要能源的比例;

(4)石油、煤炭和CO2價格持續波動;

(5)風力發電的增長導致水電增值。

2　各項目主要特點

EDP已經將9個水電項目列為開發計劃:

(1) 3個電力擴容項目:皮科蒂(Picote)二期工程和本波斯塔(Bemposta)二期工程(2011年末交付使用)，以及阿爾克瓦(Alqueva)二期工程(2012年12月交付使用) ;

(2) 3座新水電站:拜舒薩博(Baixo Sabor)水電站和里貝拉迪歐－埃爾米達(Ribeiradio－Ermida)水電站(于2014年年底交付使用)，以及福斯圖阿(Foz Tua)水電站(預計于2016年交付使用) ;

(3)另外兩個電力擴容項目:新文達(Venda Nova)三期工程和薩拉蒙德(Salamonde)二期工程(預計于2015年交付使用) ;

(4)一個新項目:弗里達奧(Fridao)工程(計劃于2016年開工建設)。

這些項目將使水電裝機容量增加2 407 MW，年均發電量增加約4 100 GW·h。

2.1皮科蒂(二期)擴建工程

皮科蒂水電站位于葡萄牙東北部杜羅(Douro)河跨國河段上，原設計包括100 m高的雙曲拱壩和裝有3臺65 MW機組的廠房，1958年投入運行。

擴建的主要目的是增加原水電站的發電量，充分利用因水庫庫容小、原機組裝機小而被舍棄的水流進行發電。

該項目包括修建一條地下壓力水道和一座安裝有246 MW混流式機組的地下廠房，平均年份，增加發電量239 GW·h，比原發電量增加30%，相當于每年減少CO2排放量12.2萬t。

新壓力水道包括位于大壩上游120 m處的進水口、引水隧洞以及尾水隧洞。引水隧洞長300 m、寬7.1 m、混凝土襯砌，尾水隧洞長150 m、直徑11.3 m、混凝土襯砌。出水口位于大壩下游120 m處。

在巖體中開挖的兩個新廠房洞室深150 m，距離原廠房85 m。主洞室長68 m，寬23 m，最大高度58 m，最低高度23.5 m，安裝一臺最大流量為400 m3/s的混流式水輪機和一臺額定功率為273 MVA的發電機。另一個洞室，規格為15 m×19 m，容納278 MVA主變壓器。

2.2本波斯塔二期工程擴建

本波斯塔水電站位于杜羅河上，皮科蒂水電站下游。原水電站1964年開始運行，空腹重力拱壩高87 m，廠房安裝3臺80 MW發電機組。擴容的主要目的是在天然大流量時段增加發電量，減少對上游水電站運行調度的依賴。

該項目包括新建一條地下壓力水道和一座安裝有191 MW混流式機組的豎井式廠房，平均年份比原水電站增加134 GW·h的發電量，年均發電量比原來提高15%，相當于每年減少CO2排放量6.7萬t。

新建壓力水道包括上游引水渠道、進水口、引水隧洞和尾水隧洞。引水隧洞長400 m，寬10.5 m，混凝土襯砌。尾水隧洞長40 m，橫斷面呈不規則矩形，混凝土襯砌，等寬12.6 m，最大高度15 m，最小高度7.4 m，出口在阿爾德阿達維拉(Aldeadavila)水庫下游，開挖的一條長1 400 m、寬40 m的下游渠道與之相接。

豎井式廠房包括400 m2地下附屬廠房和高70 m、直徑19 m的混凝土襯砌豎井，廠房內安裝機組與指揮控制設備?；炝魇剿啓C組最大過流量323 m3/s，直接耦合額定視在功率為212 MVA的同步豎軸發電機。新舊兩座廠房有通道相連。

2.3阿爾克瓦二期工程擴建

阿爾克瓦綜合利用工程建在葡萄牙東南部的瓜迪亞納(Guadiana)河上，原水電站于2004年投入運行，包括一座高96 m的雙曲拱壩和裝配有兩臺128 MW機組的壩后式廠房。擴建的主要目的是獲取阿爾克瓦大型水庫和下游佩德羅岡(Pedrogao)水庫聯合調度的綜合效益，抽水與發電每周循環。

該項目包括新建地下壓力水道和安裝配有兩個128 MW可逆式機組的地面廠房。平均每年新增381 GW·h發電量，年均發電量增加89%，年發電量達到了509 GW·h，相當于每年減少二氧化碳排放量23.5萬t。

新建壓力水道包括，位于阿爾克瓦水庫的進水口，以及兩條長分別為360 m和386 m、直徑8.5 m、混凝土襯砌的獨立的引水隧洞。廠房下游設計兩條10 m×15 m的尾水隧洞，U型出水口側墻最大高度27 m、最小高度17 m。

壩后式廠房高52 m、長80 m、寬40 m，安裝兩臺混流式水泵水輪機，設計最大流量200 m3/s，發電機視在額定功率143 MVA。

2.4拜舒薩博電站

拜舒薩博電站位于葡萄牙東北部杜羅河支流薩博河下游，這是由于繼環境原因而拆除福斯科阿(Foz Coa)電站后，在杜羅河上游進行水、能戰略儲備的一理想的替代方案。該項目由兩座梯級電站組成，新建的兩座大壩和兩座廠房分別位于薩博河與杜羅河交匯處上游12.6 km和3 km?？赡媸綑C組總裝機172 MW，年均發電量將達到460 GW·h，相當于每年減少二氧化碳排放量103.7萬t。

上游梯級正常運行庫容為6.42億m3，儲水量2.4 億m3?；炷凉皦胃?23 m，長505 m。壩上閘控表孔自流式溢洪道，設計下泄流量5 000 m3/s，下游設跌水池。壓力水道包括進水口，兩條內徑5.7 m混凝土襯砌的引水隧洞，長分別為242 m和331 m。廠房兩臺71 MW可逆混流式水輪機組，分別安裝在高79 m、直徑11.5 m的豎井內，在豎井頂部進行設備的吊運、安裝、調配，并建有指揮中心。

下游梯級混凝土重力壩高45 m、長315 m，閘控表孔泄洪閘設計流量同樣為5 000 m3/s，戽斗式消力池。壓力水道包括進水口以及與之相接的兩條獨立的混凝土襯砌的引水隧洞，長分別為110 m和121 m，直徑4.2 m，通向廠房。下游梯級廠房為半地下式，地下室中進行設備的吊運與裝配。兩條內徑22 m的混凝土襯砌豎井中，分別安裝了一臺19.1 MW的可逆混流式水輪機。

2.5里貝拉迪歐－埃爾米達水電站

里貝拉迪歐－埃爾米達水電站位于葡萄牙北部的沃加(Vouga)河上，包括里貝拉迪歐和埃爾米達兩個梯級，每個梯級都由一座大壩和一座廠房組成，總裝機81 MW。其作用是調節來水和發電。平均每年發電量將達到139 GW·h，相當于每年減少CO2排放量7萬t。

上游梯級里貝拉迪歐水電站包括一座混凝土重力壩，壩高74 m、長262 m。大壩溢洪道設3個閘控溢洪道，設計總下泄流量2 750 m3/s。地下壓力水道從大壩上游進水口引水，引水隧洞直徑5.6 m、長210 m，混凝土襯砌。極短的尾水洞與長42 m的尾水渠相接。直徑22 m的混凝土襯砌的豎井式廠房深35 m，位于大壩下游110 m處，安裝一臺74 MW混流式水輪機，最大流量125 m3/s。豎井上方用于42 m×22 m設備的卸載和建筑物的建設。

埃爾米達水電站位于里貝拉迪歐水電站下游4 km處，混凝土重力壩高35 m、長175 m，55 m寬的開敞式溢洪道設計下泄流量2 750 m3/s。水庫調節里貝拉迪歐水電站產生的渦流，使下游埃爾米達水電站流量變化最小。廠房安裝兩臺3.5 MW的S型機組，過水流量25 m3/s。

2.6新文達三期工程2次擴建

新文達水電站位于葡萄牙北部的拉巴高(Rabagao)河上，于1951年建成并投入運行，重力拱壩高97 m，廠房安裝3臺30 MW沖擊式水輪機組。在第1期擴建中，新建了壓力水道和廠房，廠房安裝了兩臺97 MW可逆式混流式水輪機，已于2005交付運行。目前正在實施第2次擴建，其目的是從風電增加的發電量和峰荷電力中獲益。

該項目包括洞室廠房、若干豎井和長9 km的隧洞。兩臺378 MW異步可變速混流式水泵水輪機，年均發電量將達到1 441 GW·h，相當于每年可減少CO2排放量100萬t。

壓力水道從新文達水庫取水，半圓形無襯砌引水隧洞直徑12 m、長2 840 m。廠房后的無襯砌尾水隧洞長1 380 m，與引水隧洞斷面相同，將尾水排入薩拉蒙德水庫。壓力水道還包括以下幾個方面:

(1)上游調壓室位于廠房上游390 m處，由高78 m、直徑13 m的混凝土襯砌的調壓井、低進水室和擴容水庫組成;兩條無襯砌豎井(直徑5.4 m、深360 m)將調壓室連接到引水隧洞。

(2)下游調壓室與尾水洞相接，位于機組軸線下游95 m處，包括直徑13 m、高95 m的襯砌豎井和一條近似水平的、作為擴大室的隧洞。

廠房洞室長150 m，上覆巖體厚400 m，分為主洞室和變壓器洞室。主洞室22 m×101 m，最大高度55 m，可容納兩臺機組和指揮控制設備、球形閥。變壓器洞室(19.6 m×50 m，最大高度20 m)安置變壓器及相關電氣設備。

低壓尾水洞保護門安裝在專用的下游室，位于平行于廠房洞室的隧洞中。

兩臺異步可變速機組可以控制每臺機組在泵水模式下功率達到90 MW，使得新文達三期工程可以向電網提供輔助性電力服務。

2.7薩拉蒙德二期工程擴建

薩拉蒙德水電站位于葡萄牙北部的卡瓦多(Cavado)河上，新文達水電站下游，于1953年交付使用。雙曲薄拱壩高75 m，廠房安裝兩臺21 MW的混流式機組。薩拉蒙德水電站的擴建將優化擴建的文達水電站的運行，提高卡瓦多河梯級水電價值。

該項目包括新建地下壓力水道和地下廠房洞室，洞室安裝了一臺207 MW可逆混流式機組。年均發電量將達到386 GW·h，增幅達158%，相當于每年減少CO2排放量32.6萬t。

壓力水道包括位于大壩上游薩拉蒙德水庫的進水口，一條直徑8.2 m、長200 m的混凝土襯砌的引水隧洞和豎井。廠房后長100 m的過渡隧洞與高50 m、直徑11.5 m的圓柱形調壓室相接，調壓室與長2 km、直徑11.5 m的無襯砌尾水隧洞由另一條過渡隧洞相連，尾水排入卡尼卡達(Canicada)水庫。為了給水泵水輪機創造合適的運行條件，需要開挖出水口外的河床。位于壓力水道上游的廠房洞室長66 m、寬27 m，主洞底板埋深約175 m。露天變電站安裝250 MVA、400 kV變壓器。

2.8福斯圖阿工程

福斯圖阿水電站位于葡萄牙東北部的圖阿(Tua)河上，緊臨圖阿河入杜羅河口。工程包括一座混凝土雙曲拱壩和一座豎井式廠房，廠房內配置有兩臺130 MW混流可逆式機組。其主要目的是增加發電量并從風力發電增量中獲益。年均發電量667 GW·h，相當于每年減少CO2排放量58.5萬t。

最大壩高108 m，壩頂長275 m，大壩中部設閘控表孔自流式溢洪道，設計下泄流量5 500 m3/s，4扇寬15.7 m的閘門，下游設消力池。水庫正常運行庫容6 900萬m3。地下壓力水道長700 m，進水口位于大壩上游100 m處，兩條引水隧洞直徑7.5 m，長分別為580 m和630 m，混凝土襯砌。兩條混凝土襯砌尾水隧洞，長83 m和103 m，從廠房通到雷瓜(Regua)水庫，庫邊設出水口建筑物。在下游河床處開挖了一長600 m、寬55 m的渠道，以方便抽水。地下廠房由兩個25 m×16 m的混凝土襯砌豎井組成，在不同高程設有連接通道，頂部設有21 m×75 m的地下安裝室。

2.9弗里達奧工程

弗里達奧水電站位于北部杜羅河右岸支流塔麥加(Tamega)河上。主壩為混凝土拱壩，高98 m，下游4 km處建了一高30 m的混凝土重力壩。地下豎井式廠房安裝一臺238 MW混流式機組，設計過水流量350 m3/s，年均發電量295 GW·h，相當于每年減少CO2排放量10萬t。

主壩壩頂長300 m，壩體中部設閘控表孔自流式溢洪道，設計下泄流量4 000 m3/s，下游設消力池。地下壓力水道長度不足400 m，包括進水口、引水隧洞、廠房和出水口。引水隧洞長235 m，直徑10.5 m，混凝土襯砌。地下廠房位于大壩下游180 m處，廠房型式為32 m×25 m混凝土襯砌的橢圓形豎井，頂部設了一35 m×66 m的裝配車間。豎井總高度71 m。裝配車間、控制室和小型開關站均布置于同一平臺。

位于主壩下游4.2 km處的混凝土重力壩，最大壩高34 m，壩頂長152 m，設有閘控表孔溢洪道，設計流量4 100 m3/s。

下游大壩起調節高渦流的作用，壩址處渦流水位比常態水位高6倍，大壩的修建可以確保水流條件適合下游河谷土地利用與村民居住。