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加拿大卡斯?fàn)栂獜搅魇剿娬靖艣r

[加拿大] J.惠勒

加拿大不列顛哥倫比亞省的卡斯?fàn)栂獜搅魇剿娬居煽ㄋ範(fàn)柹剿姽鹃_發(fā)，于2015年6月開始運(yùn)營?；仡櫫嗽摴镜膭?chuàng)立過程及股東組成，并從發(fā)電與輸電設(shè)備、電力用途、環(huán)境保護(hù)、工程建設(shè)、社區(qū)關(guān)系、項(xiàng)目運(yùn)營和業(yè)主投入等方面對(duì)該項(xiàng)目進(jìn)行了介紹。

徑流式水電站；水電項(xiàng)目；卡斯?fàn)栂?；加拿?/p>

BC水電公司是一家電力公用事業(yè)公司，主要服務(wù)于加拿大不列顛哥倫比亞省(簡稱BC省)，自20世紀(jì)90年代末起協(xié)助私營企業(yè)售電給綜合電力系統(tǒng)?？ㄋ?fàn)柹剿姽?CMHL)最初的創(chuàng)立者在之前的15 a里分別在不同公司工作，而后決定一起做項(xiàng)目，其中有3人目前仍是CMHL的股東。2005年，團(tuán)隊(duì)開始收集資料，考察BC省麥克布萊德(McBride)南部25 km處的一條溪流。2010年，CMHL公司成功與BC水電公司達(dá)成能源購買協(xié)議。接下來的4 a里，團(tuán)隊(duì)完成了工程設(shè)計(jì)、許可審批、融資等工作，使卡斯?fàn)栂?Castle Creek)水電項(xiàng)目達(dá)到了開工條件。 新的投資者加入該團(tuán)隊(duì)之后，項(xiàng)目的施工和融資能力得到提高。D.科爾以及第一民族(勒塔克和魯斯庫茲)之后也作為投資者加入了該團(tuán)隊(duì)。

1 項(xiàng)目概況

卡斯?fàn)栂婍?xiàng)目位于卡斯?fàn)栂囊粭l支流上，是一座利用290 m水頭的徑流式水電站(卡斯?fàn)栂歉ダ诐珊拥闹Я?。項(xiàng)目離電力輸送設(shè)施較遠(yuǎn)，且由于該地區(qū)輸電線的容量有限，該項(xiàng)目實(shí)際裝機(jī)容量小于可利用的水電資源，但該電站的容量系數(shù)高(約為75%)，對(duì)現(xiàn)有輸電線路的利用率較高。設(shè)備每年可足額運(yùn)行約7個(gè)月，在短暫的極寒天氣時(shí)，流量最小，可以額定功率的20%運(yùn)行，大多數(shù)年份最小流量出現(xiàn)在3月中旬。水庫集水區(qū)面積約167 km2，包括25 km2的冰川。

取水口位于2條大小相當(dāng)?shù)闹Я鹘粎R處。2條支流的徑流都來自于12 km以外的昆士特倫(Quanstrom)山冰川融水。其中，東側(cè)一條較小，由于上游彎多水緩，全年大多數(shù)時(shí)候泥沙含量極低；南側(cè)一條通常含有大量泥沙，只有在秋、冬季較少。為了處理泥沙，取水口在2條支流上都設(shè)置了閘門，夏季水流量大時(shí)，關(guān)閉泥沙量大的南支流閘門，只利用東支流；10月流量減小，電站需要同時(shí)利用2條支流的徑流，以達(dá)到額定功率，而此時(shí)南支流泥沙含量較低。

2 發(fā)電及輸電設(shè)備

該電站采用2臺(tái)BC省薩里(Surrey)市可信渦輪公司(Dependable Turbines)生產(chǎn)的雙噴嘴沖擊式水輪機(jī)，與5 MVA發(fā)電機(jī)相連，發(fā)電機(jī)由美國俄亥俄州曼斯菲爾德(Mansifield)市現(xiàn)代理想電氣(Hyundai-Ideal Electric)公司制造。工程中運(yùn)用了總長 4.6 km的引水管，大多采用美國路易斯安那州扎克里(Zachary)市全美復(fù)合管業(yè)有限責(zé)任公司(Flowtite)生產(chǎn)的直徑 1.1 m和 1.2 m的玻璃纖維增強(qiáng)聚合物(GRP玻璃纖維)。高壓段采用直徑1.2 m的鋼管，取水系統(tǒng)下方的600 m采用高密度聚乙烯(HDPE)管。

電站安裝了2臺(tái)單機(jī)4 MW的發(fā)電機(jī)組，但是由于BC水電公司電力線路容量的約束，限制輸出容量為6 MW。如果電力線路容量足夠大，水電站可以達(dá)到額定出力。BC水電公司利用自有的25 kV輸電線沿著卡斯?fàn)栂直愕垒旊娭亮_伯森(Robson)河谷(即弗雷澤河的源頭)。線路全長22 km，采用傳統(tǒng)的336MCM ACSR木質(zhì)桿架設(shè)。

2臺(tái)發(fā)電機(jī)各設(shè)計(jì)有一個(gè)升壓變壓器，無需人工切換。變電所采用2個(gè)特瑞德(Tavrida)OSM25-630斷路器提供保護(hù)和切換控制。發(fā)電廠房內(nèi)沒有斷路器或者其他開關(guān)，使員工維護(hù)和操作更加安全。采用施偉策(Schweitzer)工程公司SEL700G繼電器為發(fā)電機(jī)-變壓器組合提供差動(dòng)保護(hù)。SEL311和SEL387繼電器通過單模光纖中繼通信為輸電線提供線路差動(dòng)保護(hù)。在與BC水電公司線路連接處的變電所設(shè)置有第三個(gè)特瑞德斷路器、電量統(tǒng)計(jì)系統(tǒng)、用于管理電力質(zhì)量的SEL751繼電器以及BC水電公司線路保護(hù)裝置。整個(gè)工程采用施耐德莫迪康(Schneider Modicon)M340 PLC光纖網(wǎng)絡(luò)通信。輸水管沿線均裝有光纖線路用以監(jiān)測和控制輸水系統(tǒng)。

每臺(tái)發(fā)電機(jī)組及其相關(guān)組件都獨(dú)立運(yùn)行，只有在需要控制水流、平衡負(fù)荷以及處理故障和警報(bào)時(shí)才協(xié)同運(yùn)行。系統(tǒng)一般不需要人工操作，但當(dāng)警報(bào)和故障發(fā)生時(shí)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)為可同時(shí)通知4名員工。與BC水電系統(tǒng)中斷連接后需要人工重啟發(fā)電機(jī)。在BC水電供應(yīng)系統(tǒng)大面積中斷時(shí)，該發(fā)電站可通過孤網(wǎng)向山谷地區(qū)供電。

3 電力用途

卡斯?fàn)栂娬景l(fā)出的電輸送到BC水電系統(tǒng)后，就成為BC省電力的一部分。由于該省電網(wǎng)屬于西部電力協(xié)同理事會(huì)區(qū)域，其電力將在北美西部電力市場上交易。BC水電系統(tǒng)通過連接該電站的發(fā)電機(jī)改善電壓調(diào)節(jié)，使區(qū)域內(nèi)的社區(qū)受益。連接方式如下：該區(qū)域通過輻射半徑達(dá)300 km的139 kV線路與BC水電系統(tǒng)其他發(fā)電機(jī)連接，然后通過90 km的25 kV線路與麥克布萊德區(qū)域連接并向西延伸70 km。除該水電站外，還有4臺(tái)發(fā)電機(jī)與饋電線連接，所以夏天本地輸出電能，冬天則相反，本地用電負(fù)荷大于發(fā)電容量。所有新發(fā)電機(jī)(包括卡斯?fàn)栂?xiàng)目)都必須在電壓控制模式下運(yùn)行，以便通過饋電線輸電在整個(gè)系統(tǒng)中保持電壓穩(wěn)定。

4 環(huán)境保護(hù)

卡斯?fàn)栂?xiàng)目位于無人居住的溪谷，由于100 a前鐵路開通，本區(qū)有不少伐木和鋸木廠。徑流式電站對(duì)環(huán)境的影響非常小，因?yàn)檫@類項(xiàng)目不需要超大水壩或者水庫。環(huán)保條例要求支流流域徑流量足夠保護(hù)水生物種。事實(shí)上在1a中大多數(shù)時(shí)間里，電站所需水量遠(yuǎn)小于溪流總水量，所以水電站幾乎不影響溪流。然而，溪流交匯處和取水口附近的河邊區(qū)域不可避免受到影響，因此CMHL公司決定開發(fā)生態(tài)棲息地進(jìn)行補(bǔ)償，并得到環(huán)保部的同意。項(xiàng)目工程師在卡斯?fàn)栂纫?guī)劃了一片區(qū)域作為魚類棲息地。

5 項(xiàng)目建設(shè)

CMHL公司即是該項(xiàng)目的建設(shè)總承包方，部分工程分包給分包商。公司作為業(yè)主進(jìn)行總體規(guī)劃，詳細(xì)設(shè)計(jì)由BC省喬治王子城(Prince George)的DWB咨詢公司承擔(dān)。輸水管安裝施工分包給BC省甘露(Kamloops)市的甘哥(Kamco)建設(shè)公司。雷米勒(Ray Miller)建設(shè)公司承擔(dān)混凝土工程，克里登公司(Croydon)負(fù)責(zé)混凝土拌和，在現(xiàn)場有一臺(tái)移動(dòng)式混凝土攪拌設(shè)備。豪爾溪能源公司(Hauer Creek Power Inc)提供施工機(jī)械，包括幾臺(tái)大型挖掘機(jī)、運(yùn)輸車等。業(yè)主負(fù)責(zé)施工中的各項(xiàng)協(xié)調(diào)工作。

CMHL公司引進(jìn)一臺(tái)破碎機(jī)來存儲(chǔ)混凝土和管道基床的骨料。由于2014年冬天在嚴(yán)寒天氣下施工，工程采用一套水暖裝置(在軟膠管中注入熱水)加熱骨料防止冰凍。除此之外，在混凝土澆筑前1 d，還采用了一個(gè)熱水池為混凝土保溫。澆筑完成之后，馬上鋪上保溫油布，并用水暖系統(tǒng)為混凝土養(yǎng)護(hù)提供適宜的保溫溫度。

6 社區(qū)關(guān)系

在2 a的建設(shè)期內(nèi)，該項(xiàng)目為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┝舜罅烤蜆I(yè)崗位，解決了當(dāng)時(shí)就業(yè)機(jī)會(huì)稀缺的問題，同時(shí)也促進(jìn)了當(dāng)?shù)囟嗉夜镜陌l(fā)展，這些公司涉材料供應(yīng)、設(shè)備維修、旅館和餐飲等服務(wù)。電站投運(yùn)后，成為該區(qū)域內(nèi)大型納稅企業(yè)之一，而且一直與維修公司保持業(yè)務(wù)往來。

7 電站運(yùn)營

2015年6月16日，該電站開始運(yùn)營。2016年，繼續(xù)開展了土地復(fù)墾、地表恢復(fù)(包括播撒草種、植樹、溝渠開挖和道路回填)、環(huán)境影響審查和工程建設(shè)的收尾工作。

業(yè)主投入了大量資產(chǎn)到該項(xiàng)目中，另一部分資金來自于蒙特利爾銀行提供的商業(yè)貸款。

8 業(yè)主投入

由于開發(fā)商不是大公司，該項(xiàng)目非常依賴于各業(yè)主的個(gè)人貢獻(xiàn)。業(yè)主表示，當(dāng)決定開發(fā)這樣一個(gè)大型項(xiàng)目時(shí)，大家都必須有極大的熱情和奉獻(xiàn)精神。盡管他們希望項(xiàng)目能成功，但其過程非常漫長，需要每個(gè)業(yè)主付出巨大的努力。事實(shí)上，所有業(yè)主及其家人在項(xiàng)目開發(fā)的幾年時(shí)間里，的確投入了大量精力和資源。他們也期待電站投運(yùn)后能運(yùn)行良好，并帶來豐厚收益。

馬雅文譯

(編輯：陳紫薇)

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2017-06-02

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