天荒坪抽水蓄能电站二期工程介绍

天荒坪抽水蓄能电站二期工程介绍强祖德1何永泉2（1.华东勘测设计研究院，2.上海华东水电工程咨询有限公司）摘要：本文介绍了天荒坪抽水蓄能电站二期工程接入系统、枢纽工程、机电设计的基本情况，以及在华东电网建设天荒坪抽水蓄能电站二期工程的必要性。关键词：天荒坪电站二期工程接入系统枢纽工程机电设计天荒坪抽水蓄能电站二期工程位于已建成的天荒坪抽水蓄能电站一期工程旁，地处华东电网负荷中心，与上海、南京、杭州三市的直线距离分别为175km、180km、57km，地理位置十分优越。天荒坪一期和二期工程的地下厂房分别位于天目山区的大溪河谷左、右岸，两工程上水库位于大溪河谷两侧的山顶，隔溪相望，下水库首尾相连，十分有利于电站的集中管理。1天荒坪抽水蓄能电站二期工程接入系统设计天荒坪抽水蓄能电站一期工程从距离电站35km的500kV瓶窑变电所接入系统，天荒坪抽水蓄能电站二期工程设计将以2回500kV出线接入距离40km规划中的500kV德清变电所，经湖州、宜兴变电所向南京、常州、无锡供/受电，或接入昀近投产的500kV双林变电站经嘉兴至上海。确保天荒坪一期与天荒坪二期在接入系统上各自独立，避免天荒坪抽水蓄能电站二期工程建成后造成两个工程的潮流大进大出，出现对电网不利的情况。两个工程之间也不设联络线，不但可避免穿越功率，节约投资，而且可提高电站运行的可靠性。适应抽水蓄能电站工况变化频繁的特点，操作方便、灵活，简化了电气主接线。二期工程采用的电气主接线与一期工程基本相似：即发电电动机与主变压器的组合采用联合单元接线；设置发电机出口断路器，采用发电机电压同期及换相方式；电动机起动方式推荐采用以SFC起动为主，背靠背起动为辅的方式；500kV侧电气主接线采用单母线分段接线，三回进线两回出线。6台420MVA主变压器布置在平行主厂房并与发电机层同高的主厂房下游侧的主变洞内。500kV开关站采用GIS设在地面，通过三回500kVXLPE电缆与地下厂房的主变相连。2天荒坪抽水蓄能电站二期枢纽工程设计图1天荒坪抽水蓄能电站二期工程枢纽布置图天荒坪抽水蓄能电站二期工程由上水库、下水库、输水系统、地下厂房及开关站等建筑物组成。上水库位于大溪右岸山顶横坑坞河源洼地，该洼地东西北三面环山，库内侧地形平缓，外侧地形陡峻。由于该处独特的地形，只要建筑主副坝各一座即可，且无须进行大面积，特殊的防渗措施，主副坝均为钢筋混凝土面板堆石坝，主坝高100m，副坝高65m，建库条件良好，是建造抽水蓄能电站不可多得的上水库库址。库区无居民和耕地，仅有小片茶园及杉木林，此外还有平房数间，仅在采茶季节有若干采茶工在此居住。上水库正常蓄水位975m，坝顶高程979m，调节库容856万m3（含事故库容）。输水系统和地下厂房均设在大溪河谷右岸山体内。上、下水库库底天然高差约710m，筑坝形成水库后平均水头716.9m，输水道水平长2410.7m，与平均发电水头之比L/H＝3.36。输水系统采用二洞六机布置，两条隧洞间距73.9m，采用斜井及平段相结合的布置型式，引水岔管为卜形三岔。地下厂房采用尾部开发方式。厂房位置距下水库599.8m，主副厂房洞、主变洞、采用平行布置方式，进厂交通洞垂直主副厂房洞纵轴线，通过主变洞进入安装场。500kVGIS开关站及出线场采用地面布置型式。开关站布置在主变洞上部山坡上，采用竖井及平洞出线连接主变洞与地面开关站。下水库位于天荒坪一期工程下水库的下游，两坝址相距约2.2km。坝型为钢筋混凝土面板堆石坝，坝高95.2m，坝长306m，左坝头设开敞式溢洪道，堰顶高程247m，溢流净宽16.0m。正常蓄水位251.3m，调节库容704万m3。3天荒坪抽水蓄能电站二期机电工程设计天荒坪抽水蓄能电站二期工程选点阶段考虑装设6台单机容量为400MW的可逆式发电电动机组，装机总容量为2400MW，为了降低水泵水轮机的设计难度，预可研阶段改为装设6台单机容量为350MW的可逆式发电电动机组，装机总容量为2100MW，水轮机工况净水头:图2天荒坪抽水蓄能电站二期输水系统剖面图昀大/昀小为753.4m/682.4m，额定水头700m；水泵工况扬程：昀大/昀小762.9m/691.6m，机组转速500转/分，为我国目前装机容量昀大，设计水头昀高的电站。进水主阀采用球阀，初选的公称直径为Φ2.0m。操作压力为6.0MPa。发电电动机的额定容量为388.9MVA/350MW，额定功率因数0.9/0.975(发电/水泵)，额定电压18kV。额定频率50HZ，额定转速500rpm。电动机采用SFC变频起动。主变压器采用三相、无载、强油水冷，额定容量420MVA，额定电压550/18kV。500kV电缆采用铜芯XLPE电缆，截面为1200mm2。开关站采用GIS地面布置。上库进出水口设拦污栅和事故检修闸门，每台机设尾水事故闸门，下库进出水口设拦污栅和检修闸门。4天荒坪抽水蓄能电站二期工程建设的必要性天荒坪抽水蓄能电站二期工程计划从开工至第一台机组发电的工期为4年9个月，总工期6年3个月。工程总投资为62.7亿元(不包括送出工程投资)，单位kw投资2987.55元.电站为日调节纯抽水蓄能电站，在系统中承担调峰、填谷和事故备用的作用。日发电量和日抽水电量分别为1050万kW·h和1400万kW·h，年发电量和年抽水电量分别为35.18亿kW·h和48.86亿kW·h。根据华东电网规划到2015年存在较大的调峰容量缺口，无论从电力发展的需要，还是从电网安全稳定运行考虑，华东电网建设一定规模的抽水蓄能电站是必要的，也是经济合理的。天荒坪抽水蓄能电站二期工程建设条件十分优越，主要表现为：地理位置优越，工程建设条件得天独厚，经济指标优良。下水库可布置合理的泄洪设施并设置一定的库容，在满足下游地区防洪标准的前提下，可提高天荒坪一期工程在洪水期的机组发电利用率。电站上下库成库条件好、落差大、水平距离近，昀大毛水头765m，昀小毛水头678.7m，平均水头716.9m，距高比小（L/H=3.36，输水系统水平距离2410.7m）。电站工程地质条件好，除上水库底部存在贯穿坝址的F1断层以及西库岸山体较单薄外，其余建筑物地区均不存在大的地质构造问题。输水系统及地下厂房地质条件优良，适合于修建大型抽水蓄能电站。对外交通方便。下水库大坝位于天荒坪一期工程下水库大坝下游约2.2km处，因此，下水库的对外交通可利用现有公路，条件优越，省道青山至临安的三级公路经过下库坝址。本电站的建设可以利用天荒坪一期工程创造的施工条件，缩短工期，节省投资。天荒坪一期工程的主要施工工厂和生活区均设于下库坝址下游的天荒坪镇，并且大部分设施、建筑目前保存良好，本工程建设时可充分加以利用。根据投资估算，天荒坪二期2100MW方案单位kW静态投资为2664.53元/kW，其单位kW动态投资为2987.55元/kW，同时根据电力电量平衡分析，可替代煤电装机2200MW，替代率为104.76%，节约电源建设投资。天荒坪二期2100MW投入后，降低煤电调峰幅度约3.5个百分点。天荒坪二期工程的建设可有效改善煤电的调峰幅度，减轻电网调峰压力。根据2015年华东电网抽水蓄能合理规模分析，要解决日益突出的调峰矛盾、保证电网经济、安全运行，需要建设一定规模的抽水蓄能电站。鉴于天荒坪抽水蓄能电站二期工程地理位置较为优越，上网条件好，工程自然条件得天独厚，经济指标优良，建设天荒坪抽水蓄能电站二期工程是十分必要的。本工预可行性研究报告于2004年通过水电水利规划设计总院审查，目前正在进行可行性研究工作。该工程已列入浙江省抽水蓄能电站建设的规划中。