当前位置: 弗里敦 >> 弗里敦政治 >> 黄河设计故事凯乐塔水电站的诞生
几内亚雨水充足,是西非三大河流的发源地,素有“西非水塔”之称,水电资源十分丰富。据目前勘察有开发价值的水电资源约处,估计开发后水力年发电量约亿KW·h。目前几内亚有四个水电站,装机容量仅为10.17万kW。格拉菲里(Garafiri)水电站为全国最大的水电站,装机容量7.5万kW,总投资2.38亿美元,于年正式并网发电。
既然几内亚的矿产资源和水力资源都非常丰富,基于这两种丰富资源的联合开发—铝土矿和水力发电,从而使我们可以设想建造一个具有较高年产量的铝冶炼厂。众所周知,铝矿冶炼需要大量的电力资源,孔库雷河水电资源又非常丰富,且水电又是清洁能源,那么水电站的建设就势在必行。
凯乐塔水电站位于孔库雷河(Konkouré)中游,距离首都科纳克里港口约km,从首都港口至WASSON镇已经有约70km的公路,再修建约95km的道路接入电站即可。凯乐塔所在的位置正好有一个庞大瀑布群(共5处瀑布),瀑布落差约40m。从各方面来说,凯乐塔都是一个不可多得的水电站优秀坝址。显然法国人也意识到这一点,从年到年这段时间,法国电力公司(EDF)海外部在CoyneetBellier(COB)公司的协助下,在孔库雷沿岸进行了彻底的水电站坝址调查研究,着重调查了苏阿皮蒂(Souapiti)坝址和凯乐塔(Kaleta)瀑布坝址,并在年起草并制定了Souapiti-Kaleta项目计划,但随着几内亚共和国在年独立,该计划就搁置了。
年2月三峡集团中国水利电力对外公司(CWE)对几内亚凯乐塔水电站进行了考察,同年8月,几内亚共和国能源与环境部与CWE签定凯乐塔水电站设计施工总承包合同书,合同总工期为48个月。由此开始了我们中国工程人在几内亚进行的大规模水电项目的建设。通过前期法国人的调查研究,以及我们的考察,凯乐塔水电站的坝址业已选定,那么接下来,对于设计者来说,最重要就是要搞清楚“天”和“地”两件事,所谓“天”,就是水文条件,几内亚只有雨季(5月至10月)和旱季(11月至次年4月),雨季的降雨量约占全年的90%,坝址附近年降雨量约为mm,年均气温约26℃(作为对比,郑州年均降雨量约~mm,7月份的平均气温约27℃),除了气候炎热,雨季暴雨比较大,没有极端严酷的气候,这样的天气对于工程建设不要太好。当然,水力发电当然希望水多沙少,凯乐塔坝址的多年平均径流量为.6亿m3,河流含沙量为10g/m3,年入库推移质沙量为0.7万t(黄河小浪底坝址的多年平均径流量约亿m3,年入库泥沙约14亿t,黄河的含沙量大家都知道的!),相比较黄河来说,孔库雷河算是水量丰富,泥沙极少,水文条件非常有利。所谓“地”,就是地质条件,电站所在的坝址,山体雄厚,谷坡宽缓,基岩裸露,坝区基岩主要为泥盆纪的辉绿岩和奥陶系变质砂(页)岩,岩体质量好,岩质坚硬,透水率低。这样的地质条件对于修建大坝来说可谓得天独厚。这样看来,凯乐塔坝址位置占尽天时和地利,“天”和“地”都相当给力,就是因为几内亚国家的落后,这样优秀条件的修建电站的位置还没有开发建设,这样也带来一个问题,国家太落后,这片被先进生产力遗忘的土地,生活物资极其匮乏,瘟疫令人畏惧,毒蛇猛兽时常出没,热带原始丛林美丽外表下危机四伏。在这里修建一座现代化的水电站,是几内亚国民遥远的梦想。不过这难不倒有“基建狂魔”之称的中国工程人,以黄河人为代表的中国工程人把这一梦想变成了现实!特别是年12月,西非大地上突发的埃博拉病毒很快逼退了负责凯乐塔项目咨询和建设的外国公司。埃博拉疫情肆虐期间,中国工程人几乎是唯一没有离开几内亚的外国人群体,凯乐塔水电站项目始终没有停工。
凯乐塔水电站位于非洲最西端的几内亚首都科纳克里东北约km的孔库雷河上,电站装机容量24万kW,发电量9.46亿KW·h。项目于年4月开工,工程总工期48个月。
该工程是中几两国目前合作开发完成的最大水电项目,也是目前几内亚国内已建的最大的电站(上游更大的苏阿皮蒂Souapiti水电站正在建设,我们以后再介绍)。凯乐塔水电站工程由挡水坝、溢流坝、引水建筑物、泄流底孔及厂房建筑物等组成,枢纽布置充分利用孔库雷河在凯乐塔瀑布处河道突然变宽、主流分股分散的特点,综合考虑施工导流工程布置的方便性和实用性,合理安排泄洪、发电等建筑物的位置,坝轴线呈S形,总长.5米。俯瞰凯乐塔水电站,犹如一把架设在孔库雷河上的白玉勺,挖掘着河流上丰富的电力资源,将之倾洒在城市乡村,给非洲民众带去文明之光。
凯乐塔水电站是自然景观与现代技术的完美结合,水电站给温婉秀丽的孔库雷河镶上了一道玉簪,凯乐塔瀑布的自然景观风韵依然,瀑布倾泻而下,为生态物种繁衍生息敞开生命通道。60多米的发电水头,其中有40米是向凯乐塔瀑布的落差借来的东风,这奇思妙想不仅有效节省了造价,而且加快了工程建设进程。
为了建好这座工程,作为设计单位的黄河设计院充分发挥设计龙头作用,从项目一开始就确定了合作、创新、优化、高效的工作原则。在确保设计产品质量的前提下,尽可能快速决策进而缩短设计周期,达到满足快速供图需要的目的,在工程布置、地质勘探、创新设计思路、关键技术研究、优化工程量等一系列设计工作中进行了大量方案比选及精心优化,比如大坝下游边坡由1:1优化为1:0.75,坝顶宽由7m变为5m,节省混凝土约2.7万m3,将原来的四期导流优化为二期导流,使得导流程序变得更加简单,在工期控制上有更多的主动,大大减少围堰数量。另外优化大坝上游防渗钢筋网,基础灌浆,进场道路等等,节省工程投资约万美元。由于近60m的发电水头有40m是由凯乐塔瀑布借来的,因此电站进水口的淹没深度仅约20m,这样就可能会形成贯通式漏斗漩涡,虽然按照规范计算,理论上应该不会产生吸气漩涡。但是实践是检验真理的唯一标准,我们通过模型试验发现,电站进水口右侧漩涡很频繁,直径也较大,约1.2m。漩涡挟带空气进入进水口后,一方面增强了水流紊动,恶化水流条件,加剧水流脉动,引起机组和结构物的振动,另一方面缩小了过流面积,增大了过流阻力,从而导致流量减小,水流中夹杂的气泡在压力改变时体积缩胀,使水力机械效率降低。总之,进水口前的漩涡现象是水力发电工程中一个比较严重的危害现象,应该尽量消除。
黄河设计人利用聪明才智和辛勤的汗水创造性的提出了使用消涡梁来解决这个问题。通过这几年的运行实践来看,很好地消除了进水口的漩涡问题。(从上面的图片可以看出来,消涡梁在水面下若隐若现,没有漩涡的出现)
类似的技术问题还有很多。比如凯乐塔电站厂坝区土壤电阻率和水电阻率均超出正常范围值数倍至数十倍,属于超高电阻率地区。跨步电压和接触电压直接影响着人的生命安全,凯乐塔水电站的接地系统的降阻任务很严峻,但是黄河设计人通过CDEGS软件对接地网进行仿真,提出了超高土壤电阻率地区的集成化设计方案,包括电站各区域水平接地方案、垂直接地方案及高电阻率地区多岩石河床接地方案的研究,最终解决了这一难题。
又比如水电站在孤立电网运行条件下稳定运行问题,凯乐塔水电站单台机组容量为78.2MW,首台机并网时,占全国装机总容量的23%,已经远超孤网定义的8%界限,对于几内亚当地电网,在系统无规划地增减负荷、系统故障频发的情况下,要求调速器完全适应所有的负荷变动,显然不是容易解决的问题。在机组试运行期间,多次发生系统频率摆动过大,而导致的保护动作停机。黄河设计人通过对水电站项目进行PID参数仿真计算,研究分析及择优配置PID参数,确保系统运行稳定性,同时对机组在孤网运行时,协联关系的配置原则,研究分析动作时限,制定了相应的处理措施,最终于年5月对其余两台机进行的甩负荷试验,成功!
黄河设计院锲而不舍地追随工程始终:面对中国规范与国际标准的交锋,设计人员遍览典籍,融会贯通,设计出科学合理、业主满意的方案;克服几内亚物资匮乏困境,多方协调确保机械物资落实到位;在文化语言迥异的陌生环境下向法国咨询公司及几内亚业主解释设计理念;施工时遇到地质条件改变,潜心研究变更方案......
万千心血浇灌下,"西非水塔"熠熠生辉,在黄河人手中华丽转身,以"西非电塔"的全新身份被载入史册。
年9月28日,注定是一个砌筑历史不朽丰碑的日子。这一天,在几内亚总统、刚果(布)总统、尼日尔总统以及法国、尼日利亚、加纳、塞拉利昂、阿联酋等10余国家领导人和使节的共同见证下,凯乐塔水电站工程顺利竣工发电。河水幻化出的电流精灵在输电线上欢快地奔跑,点亮沿途灯火,将几内亚首都科纳克里的苍穹照亮如同白昼,黝黑的面庞终于从黑夜中解脱,喜悦在人们脸上跳跃。
没有电,非洲将很难发展。
这个历经近4年建设的水电站,相当于几内亚此前全国水电、火电的装机总量,为几内亚首都及其周边共11个省(区)万几内亚民众送去福祉,满足人们"让家里的灯泡一直亮着"的朴素愿望。
凯乐塔项目投入运营后,能源潜力转变为现实动力,几内亚国家的总装机容量翻番,改善了电力供应紧张的局面,进入能源自给自足的时代,为工业、矿业的发展提供了坚实的能源保障,为经济社会的长远发展注入了强劲动力。
鉴于凯乐塔水电站为几内亚社会发展做出的突出贡献及水电站本身设计效果的艺术性与观赏性,在年5月28日凯乐塔水电站首台3号机组提前半年并网发电后,凯乐塔水电站登上了该国新发行的最大面值几内亚法郎货币,成为了黄河设计公司走向世界的又一张精美"名片"。
年9月5日,中央电视台科教频道承制的六集大型纪录片《一带一路》在CCTV-1正式播出。凯乐塔在纪录片第三集《光明纽带》中隆重亮相,讲述了中国水电建设者与"一带一路"沿线国家在产能合作领域所取得的辉煌成果。在年第二届"一带一路"国际合作高峰论坛开幕之际,新华社制作推出微视频《"中国智造"为何印上几内亚纸币?听设计者讲述背后的故事》。年2月14日,由中国建筑业协会开展的“年度中国建设工程鲁班奖(境外工程)”入选工程评选结果揭晓,由黄河设计公司承担设计的几内亚凯乐塔水利枢纽工程荣获鲁班奖。
年10月4日中几建交60周年纪念日之际,几内亚邮政局为纪念两国建交60周年,发行纪念邮票一套4枚,同时发行小全张一枚。几内亚凯乐塔水电站形象荣登中华人民共和国与几内亚共和国建交60周年纪念邮票,成为中几建交友好“文化使者”。凯乐塔水电站形象从走上货币到荣登“国家名片”,既是几内亚对中国海外建设成就的充分肯定,也是对中几两国人民友谊的崇高礼赞。
中几建交60周年纪念邮票内页
中几建交60周年纪念邮票凯乐塔水电站多次荣获几内亚的国家级殊荣,不仅表明了几内亚对能源和发展的热切渴望,更说明了几内亚对中国建设强劲实力的充分肯定。凯乐塔水利枢纽工程被誉为“西非三峡工程”。年,由非洲联盟、非洲开发银行和德国技术合作机构组成的联合考察团团长CheikhDiakehate表示“凯乐塔水电站是非洲大陆能源项目的一个成功典范,为非洲其它国家树立起一个样板……”。凯乐塔水电站让孔库雷河不只流淌诗和乐章,更闪耀着光明和希望。电站点亮了首都,也点亮了人们的眼眸,快要盛不下的笑,在不同肤色的嘴角荡漾开去,中国和几内亚的情谊同"黄河设计"的标签一起,成为孔库雷河永恒的印记。预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇