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冲绳海水抽水蓄能电站

2020-04-09 21:00

日本在冲绳县修建的世界第1座利用海洋作为下水库的抽水蓄能电站。

该电站位于日本冲绳县北部。在距海岸约600m、高程150m左右的台地上人工挖掘填筑形成上水库,总库容59万m3;利用海洋作为下水库,为纯抽水蓄能电站。电站的纵剖面布置见图。发电最大引用流量26m3/s,有效落差136m,发电出力30mW。压力管道长度305m,直径2.4m。尾水隧洞长205m,直径2.7m。

特征

海水抽水蓄能电站利用海岸陡峻的地形,发挥水头高、水道短及水量充沛的优势。与常规的淡水抽水蓄能电站比较,有以下特征:①以海洋作为下水库,水量充沛并节省建设投资。②下水库的水位变化仅为潮位变化,水头变化小,对可逆式水泵水轮机的运行有利。③如能保证上水库的库容足够大,可以建设大容量电站。④能够在沿海负荷中心或火电、核电等电源中心附近建设,节省输电配电投资,有利于电力系统运行。但是,为利用海水必须研究解决若干关键问题,主要包括:海水对过流部件的腐蚀;海洋生物附着造成的水头损失和运转事故;上水库海水对围岩的浸渗和风力作用下海水的扩散;取水放水对海洋生物的影响等。在该电站的开发建设中,采用了大量的新技术。

机组及附属设备

水泵水轮机的构造特点

(1)采用下拆布置方式,即不吊出发电机而直接从下部拆卸、吊运出转轮进行检修。

(2)在上盖、下盖、蜗壳和尾水管等水轮机固定部件上设置防止腐蚀的电极。同时,为防止转轮等旋转部件腐蚀,在主轴上安装电刷,在固定部件上接地。

(3)发电电动机采用闭环循环淡水冷却、通过热交换器用海水进行二次冷却的双重冷却方式。此外,冷却海水的流向可周期性切换,以防止海洋生物的附着。

水泵水轮机的材料

(1)经试验论证,在转轮和导叶采用的奥氏体不锈钢中,添加2%~3%的钼,并在铸造时吹氮。

(2)对上、下盖等表面流速高又靠近回转体的部件,采用含碳量低的奥氏体不锈钢。

(3)用于海水系统的管道,均采用合成树脂内衬,并尽可能光滑、无台阶。进口阀门采用橡胶内衬。

可变速技术

为进一步提高电站性能,采用了变转速抽水发电系统,转速变化范围为423~477 r/min,实现了自动频率控制运行。

水工建筑物

(1)上水库底部铺设2mm厚的合成橡胶防水层,防止海水渗漏。

(2)压力管道在直管段采用FRP管(玻璃纤维强化塑料管),弯管段钢管采用防蚀喷涂。

(3)为消除下水库进/出水口波浪压力的影响,设置了防波堤。

环境保护措施

(1)强风引起的盐分扩散,抽排水对海洋生物的影响,以及施工期对气象、动植物和土壤的影响等,均通过试验及论证,并采用保护措施。

(2)为保护珍稀野生动物,工地周围设置护栏,并在道路边沟设置缓坡引导掉落的小动物爬出。为保护动植物的生存环境,在堆石场和临时用地上栽植同种苗木,道旁移植树木进行绿化。

(3)施工期的降雨进行汇集处理,澄清后排入河川。堆石场进行覆盖以防止水土流失进入海域。

该电站由日本通产省委托日本电源开发公司建设, 1981年开始技术研究, 1991年开工, 1999年3月正式发电。包括研究开发费用在内的工程总投资约300亿日元。作为实验性电站, 该电站试运行期为5年, 将进行防腐蚀和环境影响方面的监测试验和分析评价。1999年3月~2000年9月, 共发电2 600 h。在此期间, 经历了几次台风的考验, 最大风速达45m/s。台风引起的风浪对电站运行几乎无影响, 上水库橡胶衬砌未遭破坏, 没有海水渗入围岩。海水腐蚀与海洋生物附着也不严重, 不影响电站正常运行。

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