ضمان التشغيل الآمن لمحطات تخزين الطاقة المضخوخة في المناطق شديدة البرودة

وفقًا لمدونة تصميم الهياكل الهيدروليكية المقاومة للتجمد، تُستخدم خرسانة F400 في الأجزاء المهمة من الهياكل شديدة التجمد والتي يصعب إصلاحها في المناطق شديدة البرودة (يجب أن تتحمل الخرسانة 400 دورة تجمد وذوبان). ووفقًا لهذه المواصفة، تُستخدم خرسانة F400 في بلاطة الواجهة وبلاطة المقدمة فوق مستوى المياه الميتة لسد خزان المياه العلوي المملوء بالصخور في محطة هوانغو لتوليد الطاقة الكهربائية بالتخزين بالضخ، ومنطقة تذبذب مستوى المياه عند مدخل ومخرج الخزان العلوي، ومنطقة تذبذب مستوى المياه عند مدخل ومخرج الخزان السفلي، وأجزاء أخرى. قبل ذلك، لم تكن هناك سابقة لاستخدام خرسانة F400 في صناعة الطاقة الكهرومائية المحلية. من أجل إعداد الخرسانة F400، قام فريق البناء بالبحث في معاهد البحوث المحلية ومصنعي إضافات الخرسانة بعدة طرق، وعهد إلى شركات متخصصة بإجراء أبحاث خاصة، وأعد الخرسانة F400 عن طريق إضافة دخان السيليكا، وعامل احتجاز الهواء، وعامل اختزال الماء عالي الكفاءة ومواد أخرى، وتطبيقها على بناء محطة هوانجو لتوليد الطاقة بالتخزين والضخ.

بالإضافة إلى ذلك، في المناطق شديدة البرودة، إذا كانت الخرسانة الملامسة للماء بها شقوق طفيفة، فسوف يتسرب الماء إليها في الشتاء. ومع استمرار دورة التجمد والذوبان، ستتعرض الخرسانة للتلف تدريجيًا. تلعب بلاطة الواجهة الخرسانية للسد الرئيسي للخزان العلوي لمحطة تخزين الطاقة بالضخ دورًا في حجز المياه ومنع التسرب. في حال وجود شقوق كثيرة، ستنخفض سلامة السد بشكل كبير. وقد طور فريق البناء في محطة تخزين الطاقة بالضخ في هوانغغو نوعًا من الخرسانة المقاومة للتشققات، وذلك بإضافة عامل تمدد وألياف البولي بروبيلين عند خلط الخرسانة لتقليل حدوث الشقوق الخرسانية وتحسين مقاومة الصقيع لخرسانة الواجهة.
ماذا لو كانت هناك شقوق في الواجهة الخرسانية للسد؟ قام فريق البناء أيضًا بتركيب طبقة مقاومة للصقيع على سطح اللوح، باستخدام البولي يوريا المكشطة يدويًا كطبقة واقية. تعمل البولي يوريا المكشطة يدويًا على قطع اتصال الخرسانة بالماء، وإبطاء تطور أضرار التقشر الناتجة عن التجمد والذوبان في بلاطة الواجهة الخرسانية، كما تمنع المكونات الضارة الأخرى في الماء من تآكل الخرسانة. تتميز هذه الطبقة بخصائص مقاومة للماء، ومقاومة الشيخوخة، ومقاومة التجمد والذوبان، وغيرها.
لا تُصبّ بلاطة واجهة سد الخرسانة الصخري دفعةً واحدة، بل تُبنى على أجزاء. ينتج عن ذلك وصلة هيكلية بين كل قسم من أقسام اللوحة. وتتمثل المعالجة الشائعة لمنع التسرب في تغطية الوصلة الهيكلية بغطاء مطاطي وتثبيتها بمسامير تمدد. في الشتاء، وفي المناطق شديدة البرودة، تتعرض منطقة الخزان لطبقة جليدية أكثر سمكًا، ويتجمد الجزء المكشوف من مسمار التمدد مع طبقة الجليد مسببًا ضررًا ناتجًا عن سحب الجليد. تتبنى محطة هوانغغو لتوليد الطاقة باستخدام الضخ والتخزين هيكلًا مبتكرًا من نوع الطلاء القابل للضغط، مما يحل مشكلة تلف المفاصل الهيكلية بسبب سحب الجليد. في 20 ديسمبر 2021، سيتم تشغيل الوحدة الأولى من محطة هوانغغو لتوليد الطاقة باستخدام الضخ والتخزين لتوليد الطاقة. وقد أثبتت التجربة الشتوية أن هذا النوع من الهياكل قادر على منع تلف المفاصل الهيكلية للوحات الناتجة عن سحب الجليد أو بثق التمدد الناتج عن الصقيع.
من أجل إكمال بناء المشروع في أسرع وقت ممكن، حاول فريق البناء تنفيذ البناء الشتوي. وعلى الرغم من أنه لا توجد إمكانية تقريبًا للبناء الشتوي في الهواء الطلق، فإن محطة الطاقة تحت الأرض ونفق نقل المياه والمباني الأخرى لمحطة الطاقة المخزنة بالضخ مدفونة بعمق تحت الأرض ولها ظروف بناء. ولكن كيف يتم صب الخرسانة في الشتاء؟ يجب على فريق البناء وضع أبواب عازلة لجميع الفتحات التي تربط الكهوف تحت الأرض والخارج، وتركيب مراوح هواء ساخن بقوة 35 كيلو وات داخل الأبواب؛ نظام خلط الخرسانة مغلق تمامًا، ومرافق التدفئة موجودة في الداخل. قبل الخلط، اغسل نظام خلط الخرسانة بالماء الساخن؛ احسب كمية الركام الخشن والناعم في الشتاء وفقًا لكمية أعمال الحفر الخرسانية المطلوبة للصب الشتوي، وانقلها إلى النفق للتخزين قبل الشتاء. يقوم فريق البناء أيضًا بتسخين الركام قبل الخلط، ويضع "ملابس مبطنة بالقطن" على جميع شاحنات الخلاط التي تنقل الخرسانة لضمان الحفاظ على درجة الحرارة أثناء نقل الخرسانة؛ بعد صب الخرسانة، يُغطى سطحها بطبقة عازلة حرارية، وعند الحاجة، يُغطى ببطانية كهربائية للتدفئة. بهذه الطريقة، خفّف فريق البناء من تأثير الطقس البارد على بناء المشروع.