उच्च अक्षांश और ठंडे क्षेत्रों में पंप स्टोरेज पावर प्लांट सुरक्षित रूप से कैसे संचालित हो सकते हैं?

हाइड्रोलिक संरचनाओं के एंटी-फ्रीजिंग डिज़ाइन के लिए संहिता के अनुसार, F400 कंक्रीट का उपयोग उन संरचनाओं के महत्वपूर्ण, अत्यधिक जमे हुए और अत्यधिक ठंडे क्षेत्रों में मरम्मत में मुश्किल हिस्सों के लिए किया जाना चाहिए (कंक्रीट 400 फ्रीज़-थॉ चक्रों को सहन करने में सक्षम होना चाहिए)। इस विनिर्देश के अनुसार, हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन के ऊपरी जलाशय के रॉकफिल बांध के डेड वाटर लेवल से ऊपर के फेस स्लैब और टो स्लैब, ऊपरी जलाशय के इनलेट और आउटलेट के जल स्तर में उतार-चढ़ाव वाले क्षेत्र, निचले जलाशय के इनलेट और आउटलेट के जल स्तर में उतार-चढ़ाव वाले क्षेत्र और अन्य हिस्सों के लिए F400 कंक्रीट का उपयोग किया जाना चाहिए। इससे पहले, घरेलू जलविद्युत उद्योग में F400 कंक्रीट के उपयोग का कोई उदाहरण नहीं था। एफ400 कंक्रीट तैयार करने के लिए, निर्माण दल ने घरेलू अनुसंधान संस्थानों और कंक्रीट मिश्रण निर्माताओं से कई तरीकों से पूछताछ की, विशेष अनुसंधान करने के लिए पेशेवर कंपनियों को नियुक्त किया, सिलिका फ्यूम, वायु संवहन एजेंट, उच्च दक्षता वाले जल अपचायक एजेंट और अन्य सामग्री मिलाकर एफ400 कंक्रीट तैयार किया, और इसे हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन के निर्माण में लागू किया।
इसके अलावा, अत्यधिक ठंडे क्षेत्रों में, यदि पानी के संपर्क में आने वाले कंक्रीट में हल्की दरारें हों, तो सर्दियों में पानी इन दरारों में प्रवेश कर जाता है। लगातार जमने और पिघलने के चक्र से कंक्रीट धीरे-धीरे नष्ट हो जाता है। पंप स्टोरेज पावर स्टेशन के ऊपरी जलाशय के मुख्य बांध की कंक्रीट की सतह जल धारण और रिसाव रोकथाम का कार्य करती है। यदि इसमें बहुत सारी दरारें हों, तो बांध की सुरक्षा गंभीर रूप से कम हो जाती है। हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन की निर्माण टीम ने एक प्रकार का दरार-रोधी कंक्रीट विकसित किया है - कंक्रीट मिलाते समय विस्तारक और पॉलीप्रोपाइलीन फाइबर मिलाकर कंक्रीट में दरारों की संख्या को कम किया जाता है और सतह के कंक्रीट की ठंड प्रतिरोधक क्षमता को और बेहतर बनाया जाता है।
बांध की कंक्रीट की सतह पर दरारें होने पर क्या होगा? निर्माण दल ने पैनल की सतह पर एक पाला-रोधी परत भी बनाई है – जिसके लिए उन्होंने हाथ से खुरची हुई पॉलीयूरिया की सुरक्षात्मक परत का इस्तेमाल किया है। हाथ से खुरची हुई पॉलीयूरिया कंक्रीट और पानी के बीच संपर्क को रोकती है, जिससे कंक्रीट की सतह पर जमने और पिघलने से होने वाली क्षति धीमी हो जाती है, और पानी में मौजूद अन्य हानिकारक तत्व भी कंक्रीट को नष्ट नहीं करते। इसमें जलरोधक, जीर्णता रोधी और जमने-पिघलने से सुरक्षा आदि गुण हैं।
कंक्रीट से बने चट्टानी बांध की सतह एक बार में नहीं डाली जाती, बल्कि अलग-अलग खंडों में बनाई जाती है। इसके परिणामस्वरूप प्रत्येक पैनल खंड के बीच एक संरचनात्मक जोड़ बन जाता है। रिसाव रोकने के लिए आमतौर पर इस संरचनात्मक जोड़ पर रबर की प्लेट लगाई जाती है और इसे विस्तार बोल्ट से कस दिया जाता है। अत्यधिक ठंडे क्षेत्रों में सर्दियों के दौरान, जलाशय क्षेत्र में मोटी बर्फ जम जाती है, और विस्तार बोल्ट का खुला हुआ हिस्सा बर्फ की परत के साथ जम जाता है, जिससे बर्फ के खिंचाव से होने वाले नुकसान का खतरा बढ़ जाता है। हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन ने एक नवीन संपीड़ित कोटिंग प्रकार की संरचना को अपनाया है, जिससे बर्फ के खिंचाव से क्षतिग्रस्त होने वाले संरचनात्मक जोड़ों की समस्या का समाधान हो गया है। 20 दिसंबर, 2021 को हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन की पहली इकाई बिजली उत्पादन के लिए चालू हो गई। शीतकालीन संचालन से यह सिद्ध हो गया है कि इस प्रकार की संरचना बर्फ के खिंचाव या पाले के कारण होने वाले विस्तार से पैनलों के संरचनात्मक जोड़ों को होने वाले नुकसान को रोक सकती है।
परियोजना का निर्माण जल्द से जल्द पूरा करने के लिए, निर्माण दल ने शीतकालीन निर्माण करने का प्रयास किया। हालांकि सर्दियों में खुले में निर्माण करना लगभग असंभव है, लेकिन भूमिगत विद्युत केंद्र, जल परिवहन सुरंग और पंप स्टोरेज विद्युत स्टेशन की अन्य इमारतें जमीन में काफी गहराई में स्थित हैं और निर्माण के लिए उपयुक्त परिस्थितियाँ मौजूद हैं। लेकिन सर्दियों में कंक्रीट कैसे डाला जाए? निर्माण दल भूमिगत गुफाओं और बाहरी वातावरण को जोड़ने वाले सभी खुले स्थानों पर इंसुलेशन दरवाजे लगाएगा और दरवाजों के अंदर 35 किलोवाट के गर्म हवा के पंखे लगाएगा; कंक्रीट मिश्रण प्रणाली पूरी तरह से बंद रहेगी और अंदर हीटिंग की व्यवस्था की जाएगी। मिश्रण से पहले, कंक्रीट मिश्रण प्रणाली को गर्म पानी से धोया जाएगा; सर्दियों में कंक्रीट डालने के लिए आवश्यक मिट्टी की मात्रा के अनुसार मोटे और महीन एग्रीगेट की मात्रा की गणना की जाएगी और सर्दियों से पहले उन्हें भंडारण के लिए सुरंग में ले जाया जाएगा। निर्माण दल मिश्रण से पहले एग्रीगेट को गर्म भी करेगा और कंक्रीट परिवहन के दौरान तापमान बनाए रखने के लिए कंक्रीट ले जाने वाले सभी मिक्सर ट्रकों पर सूती गद्देदार कपड़े लगाएगा; कंक्रीट डालने के बाद, कंक्रीट की सतह को थर्मल इंसुलेशन रजाई से ढका जाएगा और यदि आवश्यक हो, तो हीटिंग के लिए इलेक्ट्रिक कंबल से भी ढका जाएगा। इस तरह, निर्माण दल ने परियोजना निर्माण पर ठंडे मौसम के प्रभाव को कम से कम किया।

अत्यधिक ठंडे क्षेत्रों में पंप स्टोरेज पावर प्लांटों के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करना
जब पंप स्टोरेज पावर स्टेशन पानी पंप करता है या बिजली पैदा करता है, तो ऊपरी और निचले जलाशयों का जलस्तर लगातार बदलता रहता है। कड़ाके की ठंड में, जब पंप स्टोरेज पावर स्टेशन प्रतिदिन काम करता है, तो जलाशय के बीच में बर्फ की एक तैरती हुई परत बन जाती है और उसके बाहर बर्फ की एक पतली परत बन जाती है। बर्फ की परत से पंप स्टोरेज पावर प्लांट के संचालन पर कोई खास असर नहीं पड़ता, लेकिन अगर बिजली आपूर्ति प्रणाली को लंबे समय तक पंप स्टोरेज पावर प्लांट की आवश्यकता नहीं होती है, तो ऊपरी और निचले जलाशय जम सकते हैं। ऐसे में, भले ही पंप स्टोरेज पावर स्टेशन के जलाशय में पर्याप्त पानी हो, लेकिन वातावरण से संपर्क न होने के कारण पानी का प्रवाह रुक जाता है, और जबरन संचालन से जल आपूर्ति संरचनाओं और यूनिट के उपकरणों और सुविधाओं के लिए सुरक्षा जोखिम पैदा हो सकते हैं।
निर्माण दल ने पंप स्टोरेज पावर प्लांटों के शीतकालीन संचालन मोड पर एक विशेष अध्ययन किया। शोध से पता चलता है कि शीतकालीन परिस्थितियों में पंप स्टोरेज पावर प्लांटों के सुरक्षित संचालन को सुनिश्चित करने के लिए डिस्पैचिंग ऑपरेशन महत्वपूर्ण है। कड़ाके की ठंड में, प्रतिदिन कम से कम एक इकाई द्वारा 8 घंटे से अधिक समय तक बिजली उत्पादन या पानी पंप करना आवश्यक है, जिससे जलाशय में पूरी तरह से बर्फ जमने से रोका जा सके; यदि पावर ग्रिड डिस्पैचिंग उपरोक्त शर्तों को पूरा नहीं कर पाती है, तो बर्फ रोधी और बर्फ तोड़ने के उपाय किए जाने चाहिए।
वर्तमान में, पंप स्टोरेज पावर प्लांट के जलाशयों और गेट कुओं के लिए बर्फ रोधी और बर्फ तोड़ने के तीन मुख्य उपाय हैं: कृत्रिम बर्फ तोड़ना, उच्च दबाव वाली गैस से बर्फ फुलाना और पानी के पंप से बर्फ तोड़ना।
कृत्रिम बर्फ तोड़ने की विधि की लागत कम है, लेकिन इसमें कर्मियों का परिचालन समय लंबा होता है, जोखिम अधिक होता है और सुरक्षा संबंधी दुर्घटनाएँ होने की संभावना अधिक होती है। उच्च दाब वाली गैस से बर्फ पिघलाने की विधि में, गहरे पानी में वायु संपीडन द्वारा उत्सर्जित संपीड़ित वायु का उपयोग करके गर्म पानी का एक तीव्र प्रवाह उत्पन्न किया जाता है, जो बर्फ की परत को पिघला सकता है और नई बर्फ की परत बनने से रोक सकता है। हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन में जल पंप द्वारा बर्फ को पिघलाने और तोड़ने की विधि अपनाई जाती है, अर्थात्, जलमग्न पंप का उपयोग करके गहरे पानी को ऊपर पंप किया जाता है, और फिर जेट पाइप पर बने जेट होल के माध्यम से पानी को लगातार प्रवाहित किया जाता है, जिससे सतह पर बर्फ जमने से रोका जा सके।
शीतकालीन परिचालन के दौरान पंप स्टोरेज पावर प्लांट में बर्फ का प्रवाह मार्ग में प्रवेश करना एक अन्य जोखिम है, जिससे हाइड्रोलिक टर्बाइन और अन्य यांत्रिक उपकरण क्षतिग्रस्त हो सकते हैं। हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन के निर्माण की शुरुआत में, मॉडल परीक्षण किए गए और चैनल में बर्फ के प्रवेश की क्रांतिक गति 1.05 मीटर/सेकंड निर्धारित की गई। प्रवाह वेग को कम करने के लिए, हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन ने प्रवेश और निकास अनुभागों को पर्याप्त रूप से बड़ा बनाया है और प्रवेश और निकास के विभिन्न स्तरों पर प्रवाह वेग और तापमान निगरानी अनुभाग स्थापित किए हैं। शीतकालीन निगरानी के बाद, पावर स्टेशन के कर्मचारियों को प्रवाह मार्ग में बर्फ का प्रवेश नहीं मिला।

हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन की तैयारी का काम जनवरी 2016 से शुरू हुआ। पहली इकाई 20 दिसंबर 2021 को बिजली उत्पादन के लिए चालू हो जाएगी और आखिरी इकाई 29 जून 2022 को चालू हो जाएगी। परियोजना की कुल निर्माण अवधि साढ़े छह वर्ष है। चीन में इसी प्रकार की पंप स्टोरेज पावर स्टेशन परियोजनाओं की तुलना में, हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन की निर्माण अवधि पिछड़ी नहीं है, भले ही यह अत्यधिक ठंडे क्षेत्रों में स्थित है। कड़ाके की ठंड का सामना करने के बाद, हुआंगगौ पंप स्टोरेज पावर स्टेशन की सभी हाइड्रोलिक संरचनाएं, उपकरण और सुविधाएं सामान्य रूप से काम कर रही हैं। विशेष रूप से, ऊपरी जलाशय के कंक्रीट फेस रॉकफिल बांध के पीछे अधिकतम रिसाव केवल 4.23 लीटर/सेकंड है, और रिसाव सूचकांक चीन में इसी पैमाने के मिट्टी और चट्टान के बांधों में अग्रणी स्तर पर है। इकाई तेजी से चालू होती है, तुरंत प्रतिक्रिया देती है और स्थिर रूप से काम करती है। यह पूर्वोत्तर विद्युत ग्रिड के ग्रीष्म, शीत और महत्वपूर्ण त्योहारों के दौरान चरम मांग को पूरा करने के कार्यों को पूरा करता है, और पूर्वोत्तर विद्युत ग्रिड के सुरक्षित और स्थिर संचालन को सुनिश्चित करता है।