כיצד יכולות תחנות כוח עם אגירה שאובה לפעול בבטחה באזורים קרים וברוחב רוחב גבוה?

על פי הקוד לתכנון נגד קיפאון של מבנים הידראוליים, יש להשתמש בבטון F400 עבור חלקים חשובים של מבנים קפואים מאוד וקשים לתיקון באזורים קרים מאוד (הבטון יהיה מסוגל לעמוד ב-400 מחזורי הקפאה-הפשרה). על פי מפרט זה, יש להשתמש בבטון F400 עבור לוח הפנים והלוח התחתון מעל מפלס המים המתים של סכר מילוי הסלעים של חזית המאגר העליון של תחנת הכוח שאובה הואנגגו, אזור תנודות מפלס המים של כניסת ויציאת המאגר העליון, אזור תנודות מפלס המים של כניסת ויציאת המאגר התחתון וחלקים אחרים. לפני כן, לא היה תקדים ליישום בטון F400 בתעשיית האנרגיה ההידרואלקטרית הביתית. על מנת להכין בטון F400, צוות הבנייה חקר מכוני מחקר מקומיים ויצרני תוספי בטון בדרכים רבות, הפקיד בידי חברות מקצועיות לבצע מחקר מיוחד, הכין בטון F400 על ידי הוספת אדי סיליקה, חומר סופג אוויר, חומר מפחית מים יעיל במיוחד וחומרים אחרים, ויישם אותו בבניית תחנת הכוח שאובה הואנגגו.
בנוסף, באזורים קרים מאוד, אם הבטון במגע עם מים מופיע בסדקים קלים, המים יחדרו לסדקים בחורף. עם מחזור ההקפאה-הפשרה המתמשך, הבטון ייהרס בהדרגה. חזית הבטון של הסכר הראשי של המאגר העליון של תחנת הכוח שאובה ממלאת את תפקיד החזקת המים ומניעת חלחול. אם ישנם סדקים רבים, בטיחות הסכר תפחת באופן משמעותי. צוות הבנייה של תחנת הכוח שאובה הואנגגו פיתח סוג של בטון עמיד לסדקים - הוספת חומר התפשטות וסיבי פוליפרופילן בעת ​​ערבוב בטון כדי להפחית את התרחשות סדקי הבטון ולשפר עוד יותר את עמידות הבטון בפני כפור.
מה קורה אם יש סדקים על פני הבטון של הסכר? צוות הבנייה גם הציב קו עמידות בפני כפור על פני הפאנל - תוך שימוש בפוליאוריאה שנגרדה ידנית כציפוי מגן. פוליאוריאה שנגרדה ידנית יכולה לנתק את המגע בין בטון למים, להאט את התפתחות נזקי הקפאה-הפשרה של בטון משטחי חזית, וגם למנוע מרכיבים מזיקים אחרים במים לשחוק את הבטון. יש לו את הפונקציות של איטום, אנטי אייג'ינג, עמידות בפני הקפאה-הפשרה וכו'.
לוח החזית של סכר מילוי סלעים מבטון אינו נוצק בבת אחת, אלא נבנה בקטעים. כתוצאה מכך נוצר חיבור מבני בין כל מקטע פאנל. הטיפול הנפוץ למניעת חלחול הוא כיסוי לוח כיסוי גומי על החיבור המבני וקיבועו באמצעות ברגי התפשטות. בחורף, באזורים קרים מאוד, אזור המאגר יהיה נתון לציפוי קרח עבה יותר, והחלק החשוף של בורג ההתפשטות יקפא יחד עם שכבת הקרח ויגרום נזק כתוצאה מפרישת קרח. תחנת הכוח לאגירת שאיבות הואנגגו מאמצת באופן חדשני מבנה מסוג ציפוי דחיס, הפותר את בעיית המפרקים המבניים שניזוקו כתוצאה מפרישת קרח. ב-20 בדצמבר 2021, היחידה הראשונה של תחנת הכוח לאגירת שאיבות הואנגגו תופעל לייצור חשמל. מבצע חורף הוכיח שסוג מבנה זה יכול למנוע נזק למפרקי מבנה פאנלים הנגרם כתוצאה ממשיכת קרח או התפשטות כפור.
על מנת להשלים את בניית הפרויקט בהקדם האפשרי, ניסה צוות הבנייה לבצע בנייה בחורף. למרות שכמעט ואין אפשרות לבנייה בחורף בחוץ, תחנת הכוח התת-קרקעית, מנהרת הולכת המים ומבנים אחרים של תחנת הכוח לאגירת שאיבה קבורים עמוק מתחת לאדמה ויש להם תנאי בנייה. אבל איך יוצקים בטון בחורף? צוות הבנייה יתקין דלתות בידוד לכל הפתחים המחברים את המערות התת-קרקעיות לחוץ, ויתקין מאווררי אוויר חם של 35 קילוואט בתוך הדלתות; מערכת ערבוב הבטון סגורה לחלוטין, ומתקני החימום מותקנים בתוך הבית. לפני הערבוב, יש לשטוף את מערכת ערבוב הבטון במים חמים; יש לחשב את כמות האגרגטים הגסים והעדינים בחורף בהתאם לכמות עבודות העפר של הבטון הנדרשות ליציקת החורף, ולהעבירם למנהרה לאחסון לפני החורף. צוות הבנייה גם מחמם את האגרגטים לפני הערבוב, ומכסה "בגדים מרופדים בכותנה" על כל משאיות המערבלות המובילות בטון כדי להבטיח שהטמפרטורה תישמר במהלך הובלת הבטון; לאחר ההתקשות הראשונית של יציקת הבטון, יש לכסות את משטח הבטון בשמיכת בידוד תרמית, ובמידת הצורך, לכסות בשמיכה חשמלית לחימום. בדרך זו, צוות הבנייה מזער את השפעת מזג האוויר הקר על בניית הפרויקט.

הבטחת הפעלה בטוחה של תחנות כוח אגירה שאובה באזורים קרים קשים
כאשר תחנת כוח לאגירה שאובה שואבת מים או מייצרת חשמל, מפלס המים במאגרים העליונים והתחתונים ישתנה ללא הרף. בחורף הקר, כאשר תחנת הכוח לאגירה שאובה פועלת מדי יום, ייווצר יריעת קרח צפה במרכז המאגר, ומחוץ לו ייווצר טבעת של חגורת קרח כתוש. כיסוי הקרח לא ישפיע רבות על פעולת תחנת הכוח לאגירה שאובה, אך אם מערכת החשמל אינה זקוקה לתחנת הכוח לאגירה שאובה למשך זמן רב, המאגרים העליונים והתחתונים עלולים להקפא. בשלב זה, למרות שיש מספיק מים במאגר של תחנת הכוח לאגירה שאובה, גוף המים אינו יכול לזרום עקב חוסר יכולת להתחבר לאטמוספרה, והפעולה הכפויה תביא סיכוני בטיחות למבני אספקת מים, ציוד ומתקנים של היחידות.
צוות הבנייה ביצע מחקר מיוחד על אופן הפעלת תחנות כוח באגירה שאובה בחורף. המחקר מראה כי פעולת השיגור היא המפתח להבטחת הפעלה בטוחה של תחנות כוח באגירה שאובה בחורף. בחורף קר, לפחות יחידה אחת מייצרת חשמל או שואבת מים במשך יותר מ-8 שעות בכל יום, מה שעלול למנוע יצירת כיפת קרח שלמה במאגר; כאשר שיגור רשת החשמל אינו יכול לעמוד בתנאים הנ"ל, יש לנקוט באמצעים נגד קרח ושבירת קרח.
נכון לעכשיו, ישנם שלושה אמצעים עיקריים למניעת קרח ושבירת קרח במאגרים ובארות סף של תחנות כוח אגירה שאובה: שבירת קרח מלאכותית, ניפוח גז בלחץ גבוה ושטיפת משאבות מים.
עלות שיטת שבירת הקרח המלאכותית נמוכה, אך זמן הפעולה של כוח האדם ארוך, הסיכון גבוה ותאונות בטיחות קלות להתרחש. שיטת ניפוח גז בלחץ גבוה היא שימוש באוויר דחוס הנפלט על ידי מדחס האוויר במים העמוקים כדי לפלוט זרימת מים חמים חזקה, שיכולה להמיס את שכבת הקרח ולמנוע היווצרות שכבת קרח חדשה. תחנת הכוח השאובה הואנגגו מאמצת את שיטת שטיפת משאבות המים ושבירת הקרח, כלומר, משאבה צוללת משמשת לשאיבת המים העמוקים, ולאחר מכן המים נפלטים דרך חור הסילון בצינור הסילון ליצירת זרימת מים רציפה, כדי למנוע קרח על פני המים המקומיים.
כניסת קרח צף למעבר הזרימה היא סיכון נוסף של תחנת כוח לאגירה שאובה במהלך הפעלת החורף, דבר שעלול לפגוע בטורבינות הידראוליות ובציוד מכני אחר. בתחילת בניית תחנת הכוח לאגירה שאובה הואנגגו, נערכו ניסויי מודל, והמהירות הקריטית של כניסת קרח צף לתעלה חושבה כ-1.05 מטר/שנייה. על מנת להפחית את מהירות הזרימה, תחנת הכוח לאגירה שאובה הואנגגו תכננה את מקטע הכניסה והיציאה לגדולים מספיק, וקבעה את מקטעי ניטור מהירות הזרימה והטמפרטורה בגבהים שונים של הכניסה והיציאה. לאחר ניטור חורף, צוות תחנת הכוח לא מצא את הקרח הצף שנכנס למעבר הזרימה.

תקופת ההכנה של תחנת הכוח לאגירת שאיבות הואנגגו מתחילה מינואר 2016. היחידה הראשונה תופעל לייצור חשמל ב-20 בדצמבר 2021, והיחידה האחרונה תופעל לייצור חשמל ב-29 ביוני 2022. תקופת הבנייה הכוללת של הפרויקט היא שש וחצי שנים. בהשוואה לפרויקטים דומים של תחנות כוח לאגירת שאיבות בסין, תקופת הבנייה של תחנת הכוח לאגירת שאיבות הואנגגו לא מפגרת מאחור משום שהיא ממוקמת באזורים קרים קשים. לאחר שחוו את מבחן החורף הקר, כל המבנים ההידראוליים, הציוד והמתקנים של תחנת הכוח לאגירת שאיבות הואנגגו פועלים כרגיל. בפרט, הדליפה המקסימלית מאחורי סכר הסלעים של פני הבטון של המאגר העליון היא רק 4.23 ליטר/שנייה, ומדד הדליפה נמצא ברמה המובילה בקרב סכרי סלע עפר באותו קנה מידה בסין. היחידה מתחילה לפעול בבת אחת, מגיבה במהירות ופועלת ביציבות. היא מבצעת את משימותיה של רשת החשמל הצפון-מזרחית כדי לעמוד בשיא הקיץ, בחורף ובפסטיבלים חשובים, ומבטיחה את הפעילות הבטוחה והיציבה של רשת החשמל הצפון-מזרחית.