[奧地利]P.格雷芬伯格 L.洛斯比奇勒

蘇 燕 譯自英刊《水電與大壩》2009年“海洋能”增刊

1 世界潮汐能利用現(xiàn)狀

潮汐是海平面一個完整周期的波動,由月球和太陽對海洋的引力以及地球自轉(zhuǎn)的影響和當(dāng)?shù)睾５仔螤钏斐傻?。根?jù)地點的不同,可能每天會有1次高潮(半日潮:周期為12 h24 min)或1 d2次高潮。此外,潮汐的高度是以幾種方式變化著的。由于月球或太陽的引潮力,會造成幾個周期,如14.7 d為一個周期、2周為一個周期和半年為一個周期。每次潮汐都是受這些引潮力和周期的影響,因此即使是半日潮的1 d2次高潮,其水頭都會有明顯的不同。當(dāng)潮差(低潮和高潮之間的海平面差)的平均值很小時,在特定的地點,如加拿大的芬迪灣(Bay of Fundy)、法國北部海岸或韓國,潮差可高達(dá)幾米?？偟膩碚f,一個有利的情況是,人們能提前幾年很好地預(yù)報潮汐(除了受天氣因素影響之外),貝克爾(Baker)已經(jīng)對這些機(jī)理和現(xiàn)象作了詳細(xì)的介紹。

單座潮汐水庫電站可以設(shè)計成利用落潮、漲潮或這兩者來發(fā)電。其中的哪種是最佳方式,則取決于幾個參數(shù),例如潮汐水庫的大小或潮汐水庫內(nèi)期望的水位。

潮汐能的利用已有悠久的歷史。早在11世紀(jì),法國和英國就利用潮汐能來推動水磨。20世紀(jì)初,就已修建了幾座試驗電站,從那時起擬建了很多潮汐發(fā)電工程,但是只建成了幾座。俄羅斯和中國建成了幾座裝機(jī)容量為1～4 MW的示范電站。本刊前一篇已詳細(xì)地介紹了俄羅斯的基斯羅古布斯卡亞潮汐電站。

法國圣瑪珞(St.Malo)灣拉朗斯(La Rance)電站建于1966年,安裝了24臺單機(jī)容量為10MW的燈泡式機(jī)組。1984年,在加拿大芬迪(Fundy)灣的安納波利斯?羅亞爾(Annapolis Royal)修建了另一座電站。該電站安裝了1臺20MW的轉(zhuǎn)槳貫流式水輪機(jī)組。

目前世界上最大的潮汐電站正在韓國西洼(Sihwa)湖修建。該電站將安裝10臺燈泡式機(jī)組,總裝機(jī)容量為260MW。西洼潮汐電站建成后,每年將取代約 86萬桶進(jìn)口原油,而且會明顯改善西洼湖的水質(zhì)。到2011年,韓國可再生能源的份額將從1.4%增加到5%,該電站即是這一目標(biāo)的基本組成部分。

2 西洼潮汐電站概況

為了使韓國能源的供應(yīng)呈現(xiàn)多樣化的形式,韓國水資源公司(K-Water)決定在朝鮮半島西部的西洼湖修建大型潮汐電站。1994年建成的長12.7 km的大壩橫跨在黃海的天然海灣入口處,所形成的人工水體即為西洼湖,大壩可圍墾土地并確保該地區(qū)的灌溉用水。西洼湖水面面積為56.5 km2,庫容為 3300億 m3。

但是,由于人口增長、高速產(chǎn)業(yè)化和潮汐流的截斷,大壩建成以后,西洼湖的水質(zhì)立即惡化。因此,評估了水庫和海洋之間交換水量的各種重建工程方案,其中前景最佳的是修建潮汐電站。除了年發(fā)電量約為543GW?h外,通過 600億 t/a海水的循環(huán),電站的運行還將改善湖泊的水質(zhì)。其工作原理是在漲潮時發(fā)電,亦即發(fā)電機(jī)組運行時,海水從海洋流到湖泊。落潮期間,水輪機(jī)反向運轉(zhuǎn),處于泄水方式支持水量從大壩閘門進(jìn)行交換。

電站安裝10臺水輪發(fā)電機(jī)組,總裝機(jī)容量為260MW,額定水頭為5.82 m,額定流量為482.1 m3/s。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪直徑為7.5m,額定轉(zhuǎn)速為64.3 r/min。發(fā)電機(jī)定子外徑為 8m。定子電壓為10.2 kV,負(fù)荷因素為0.95,單臺發(fā)電機(jī)的視在功率達(dá)26.76 MVA。

電站廠房施工的招標(biāo)工作始于2004年。韓國水資源公司根據(jù)報價、技術(shù)原理和參考資料等因素來評估投標(biāo)人,最后確定首爾的大宇工程建設(shè)有限公司(Daewoo Engineering and Construction Co.,Ltd)為主承包商,安德里茨(Andritz)水電公司為大宇的分承包商。安德里茨水電公司的合同范圍包括水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備的詳細(xì)設(shè)計以及主要機(jī)電設(shè)備的供貨,如水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)軸封、水輪機(jī)軸承、受油器、導(dǎo)葉、調(diào)速器、定子部件、轉(zhuǎn)子磁極、組合軸承、勵磁、保護(hù)、現(xiàn)地控制裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。2007年開始第一批設(shè)備的供貨,該電站計劃于2010年投運。

3 施工進(jìn)展

2009年,工程已經(jīng)到了最后的施工階段并已開始安裝主要設(shè)備。目前,已安裝了所有的尾水管和燈泡型的機(jī)殼,并預(yù)埋在混凝土中。主要設(shè)備都已運至現(xiàn)場,一些部件已經(jīng)預(yù)組裝:安裝了 4套導(dǎo)水機(jī)構(gòu);幾個水輪機(jī)軸和軸承已經(jīng)臨時定位;發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子已經(jīng)預(yù)組裝。2009年12月按計劃完成一臺成套機(jī)組的組裝和安裝。

其間,開始了公路的改建和改線施工。不久將拆除圍堰,整座電站將進(jìn)行充水運行。