英國(guó)威爾士河梯級(jí)電站建設(shè)

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布萊恩克里德(Bryn Cowlyd )水處理廠位于英國(guó)北威爾士(North Wales)康維(Conwy)郡的威爾士上。可再生能源公司杜拉斯(Dulas)受托為該廠提供一個(gè)全新的可立即投入運(yùn)行的水電站方案。杜拉斯是一家信譽(yù)較高的供應(yīng)商，截至目前承擔(dān)了威爾士河上16個(gè)站點(diǎn)、總裝機(jī)超過(guò)12 MW的電站的運(yùn)營(yíng)和維護(hù)工作。該項(xiàng)目建成后將為整個(gè)威爾士地區(qū)家庭和商業(yè)用水戶提供飲水和污水處理服務(wù)。

水電是威爾士可再生能源組合的重要組成部分，政府計(jì)劃在2025年之前將該地區(qū)水電能源供給量提升至22.5 GW。然而隨著2016年上網(wǎng)電價(jià)補(bǔ)貼的降低，新項(xiàng)目開發(fā)數(shù)量受到了限制，英國(guó)水電部門也因此面臨著更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

1 設(shè)計(jì)規(guī)劃

項(xiàng)目伊始，杜拉斯公司便在其選址處考慮修建2座電站——布萊恩克里德一級(jí)水電站及其下一級(jí)電站。兩座電站的運(yùn)營(yíng)范圍和目標(biāo)基本相同，均具有一定創(chuàng)新性。杜拉斯公司項(xiàng)目組對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了可行性研究和滿意度評(píng)價(jià)，以確保兩座200 kW水電站的規(guī)劃順利通過(guò)。首座電站于2014年竣工，另一座也已于2016年底完工。

為了在一級(jí)電站內(nèi)新增一座地下水池，需拆除現(xiàn)有工程及其地下水池。技術(shù)人員通過(guò)DN600管連接了場(chǎng)址內(nèi)的兩個(gè)水池，對(duì)現(xiàn)有的浮動(dòng)角閥進(jìn)行了檢查維修，并安裝了經(jīng)過(guò)改裝的浮球和閥桿組件。將一個(gè)新的地下分支管道系統(tǒng)連接到原水主管道為水電站供水，并在CI和DI原水主管上安裝了電動(dòng)緊急關(guān)閉閥。

二級(jí)(下級(jí))電站為精細(xì)裝配工程，這是因?yàn)樗娬九c現(xiàn)有減壓配水箱共同組成了長(zhǎng)約4 km的供水管道的一部分。里恩克里德(Llyn Cowlyd)水庫(kù)中的原水通過(guò)此管道輸送至位于多爾加羅格(Dolgarrog)市附近的克里德水處理廠。這些開放式水池抵消了一部分下水管道在坡降過(guò)程中自然積聚的水壓力，因而不需要增加水池出口側(cè)管道強(qiáng)度和壁厚。同時(shí)，減壓配水箱在水處理工程中為兩條平行原水主管道起到了分配流量和減壓的作用。其中一條由鑄鐵制成，安裝于20世紀(jì)20年代;另一條是最近安裝的球墨鑄鐵輸水管。為了更好地保護(hù)兩條原水輸水管，設(shè)計(jì)并建造了一個(gè)減壓豎井。

此外，杜拉斯公司還設(shè)計(jì)并建造了一座具有特殊結(jié)構(gòu)的水電站，并定制了一個(gè)減壓配水箱與之相匹配。水電站包括一臺(tái)吉克斯(Gilkes)雙噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)、大容量斜擊式水輪機(jī)、感應(yīng)發(fā)電機(jī)和液壓控制柜，以及儀表和液壓閥。控制面板也由該公司設(shè)計(jì)、布里吉斯有限責(zé)任公司(Bridges Ltd)生產(chǎn)。為確保

水處理工程的供水不中斷，水電站還配備了一個(gè)集成故障安全系統(tǒng)，通過(guò)與浮動(dòng)閥并聯(lián)操作，可以針對(duì)工程需求作出應(yīng)對(duì)，控制水處理廠的排放量。若水電站發(fā)生了水力故障或需要維護(hù)，多余的水將通過(guò)工程中的旁路系統(tǒng)自動(dòng)排出，確保其向供電網(wǎng)絡(luò)提供可靠、安全的水源供應(yīng)。

2 工程挑戰(zhàn)

對(duì)最終管道連接時(shí)間的限制可能會(huì)導(dǎo)致計(jì)劃工期延長(zhǎng)。該項(xiàng)目在7個(gè)月內(nèi)就實(shí)現(xiàn)了水箱安置工作的設(shè)計(jì)和施工，攻克了最大的技術(shù)難題。項(xiàng)目組需要靈活地應(yīng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)工作時(shí)發(fā)生的各種狀況。在杜拉斯公司與威爾士水務(wù)公司密切合作過(guò)程中，雙方計(jì)劃減少場(chǎng)址的徑流甚至截流，以便工作人員能夠進(jìn)行新管道連接，減少?gòu)搅鲗?duì)管道的破壞。因此，除了計(jì)劃的工程停工外(每次停工時(shí)間不超過(guò)5 h)，未出現(xiàn)任何額外的工期延誤情況。

然而，方案的成功實(shí)施仍然存在一個(gè)障礙，即場(chǎng)址所處地理位置偏遠(yuǎn)且復(fù)雜，工作人員只能通過(guò)陡峭的斜坡才能進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)。如遇暴風(fēng)雨等惡劣天氣條件，情況可能會(huì)變得更糟，這給項(xiàng)目組工作帶來(lái)了較大的物流困難，增加了工作難度。杜拉斯公司通過(guò)安裝H&S全方位管理系統(tǒng)、為員工提供良好的福利待遇和謹(jǐn)慎的交通管理，對(duì)這一區(qū)位風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行管控。

3 項(xiàng)目竣工和未來(lái)發(fā)展

在主要施工和安裝工作完成后，項(xiàng)目組對(duì)當(dāng)?shù)鼗A(chǔ)設(shè)施做了進(jìn)一步改善，首先修復(fù)了通向電站廠房的主要道路，并在項(xiàng)目建成后對(duì)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行了景觀美化。通過(guò)使用地下HV電纜將11 kV電網(wǎng)連接到電站，使其成功并網(wǎng)。電纜終端連接在場(chǎng)址圍欄外的“H”極變壓器上。最后，工程人員在上游電站廠房的屋頂上建立了蝙蝠閣和茶隼盒，支持該地區(qū)的野生動(dòng)物保護(hù)工作，并將此作為杜拉斯公司致力于開發(fā)環(huán)境敏感解決方案的一部分。

項(xiàng)目竣工并經(jīng)調(diào)試后能夠不間斷全天候發(fā)電。不同于徑流式電站，性能不受降雨影響。布萊恩克里德兩座水電站可以提供400 kW電力，且發(fā)電更為穩(wěn)定。