उच्च अक्षांश आणि थंड प्रदेशांमध्ये पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांट्स सुरक्षितपणे कसे चालवता येतात?

जल-अभियांत्रिकी संरचनांच्या गोठण-प्रतिरोधक अभिकल्प संहितेनुसार, अतिथंड प्रदेशांमध्ये संरचनांच्या महत्त्वाच्या, तीव्रपणे गोठणाऱ्या आणि दुरुस्त करण्यास कठीण असलेल्या भागांसाठी F400 काँक्रीटचा वापर केला जाईल (हे काँक्रीट ४०० गोठण-वितळण चक्रांना तोंड देण्यास सक्षम असले पाहिजे). या विनिर्देशानुसार, हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या वरच्या जलाशयाच्या फेस रॉकफिल धरणाच्या डेड वॉटर लेव्हलच्या वरील फेस स्लॅब आणि टो स्लॅबसाठी, वरच्या जलाशयाच्या इनलेट आणि आउटलेटच्या जलपातळीतील चढ-उतार क्षेत्रासाठी, खालच्या जलाशयाच्या इनलेट आणि आउटलेटच्या जलपातळीतील चढ-उतार क्षेत्रासाठी आणि इतर भागांसाठी F400 काँक्रीटचा वापर केला जाईल. यापूर्वी, देशांतर्गत जलविद्युत उद्योगात F400 काँक्रीटच्या वापराचे कोणतेही उदाहरण नव्हते. F400 काँक्रीट तयार करण्यासाठी, बांधकाम पथकाने देशांतर्गत संशोधन संस्था आणि काँक्रीट ॲडमिक्चर उत्पादकांशी अनेक प्रकारे संपर्क साधला, व्यावसायिक कंपन्यांकडून विशेष संशोधन करवून घेतले, सिलिका फ्युम, एअर एंट्रेनिंग एजंट, उच्च-कार्यक्षम पाणी कमी करणारे एजंट आणि इतर साहित्य घालून F400 काँक्रीट तयार केले आणि त्याचा वापर हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या बांधकामात केला.
याव्यतिरिक्त, अतिथंड प्रदेशात, पाण्याच्या संपर्कात असलेल्या काँक्रीटला जर हलक्या भेगा पडल्या, तर हिवाळ्यात पाणी त्या भेगांमधून आत शिरते. सततच्या गोठणे-विरघळणे चक्रामुळे काँक्रीट हळूहळू खराब होते. पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या वरच्या जलाशयाच्या मुख्य धरणाचा काँक्रीट फेस स्लॅब पाणी रोखून धरण्याचे आणि पाझर रोखण्याचे कार्य करतो. जर त्याला मोठ्या प्रमाणात भेगा पडल्या, तर धरणाची सुरक्षितता गंभीरपणे कमी होते. हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या बांधकाम संघाने एक प्रकारचे भेग-प्रतिरोधक काँक्रीट विकसित केले आहे – काँक्रीट मिसळताना त्यात विस्तारक घटक (expansion agent) आणि पॉलीप्रॉपिलीन फायबर टाकून, काँक्रीटला भेगा पडण्याचे प्रमाण कमी केले आहे आणि फेस स्लॅब काँक्रीटची दंव-प्रतिरोधकता आणखी सुधारली आहे.
धरणाच्या काँक्रीटच्या दर्शनी भागावर तडे गेले तर काय? बांधकाम टीमने पॅनेलच्या पृष्ठभागावर हाताने खरवडलेल्या पॉलीयुरियाचा संरक्षक थर म्हणून वापर करून एक दंव-प्रतिरोधक रेषा देखील तयार केली आहे. हाताने खरवडलेला पॉलीयुरिया काँक्रीट आणि पाणी यांच्यातील संपर्क तोडतो, दर्शनी स्लॅबच्या काँक्रीटवर गोठणे-वितळणे यामुळे होणाऱ्या पापुद्रे गळण्याच्या नुकसानीची प्रक्रिया मंदावतो आणि पाण्यातील इतर हानिकारक घटकांना काँक्रीटची झीज करण्यापासून रोखतो. यात जलरोधक, वृद्धत्व-विरोधी, गोठणे-वितळणे प्रतिरोधक इत्यादी गुणधर्म आहेत.
काँक्रीट फेस रॉकफिल धरणाचा फेस स्लॅब एकाच वेळी ओतला जात नाही, तर तो टप्प्याटप्प्याने बांधला जातो. यामुळे प्रत्येक पॅनल सेक्शनमध्ये एक स्ट्रक्चरल जॉइंट तयार होतो. सामान्य गळती-प्रतिबंधक उपाय म्हणजे स्ट्रक्चरल जॉइंटवर रबर कव्हर प्लेट लावणे आणि त्याला एक्सपान्शन बोल्टने घट्ट करणे. अतिथंड प्रदेशात हिवाळ्यात, जलाशयाच्या परिसरात जाड बर्फाचा थर जमा होतो आणि एक्सपान्शन बोल्टचा उघडा भाग बर्फाच्या थरासोबत गोठून बर्फ खेचला जाऊन नुकसान होते. हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनने नाविन्यपूर्ण पद्धतीने कॉम्प्रेसिबल कोटिंग प्रकारची रचना स्वीकारली आहे, ज्यामुळे बर्फ खेचला जाऊन स्ट्रक्चरल जॉइंट्सना होणाऱ्या नुकसानीची समस्या सुटते. २० डिसेंबर २०२१ रोजी, हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनचे पहिले युनिट वीज निर्मितीसाठी कार्यान्वित केले जाईल. हिवाळ्यातील संचालनाने हे सिद्ध झाले आहे की, ही रचना प्रकार बर्फ खेचला जाऊन किंवा दंव विस्तारामुळे होणाऱ्या दाबामुळे पॅनल स्ट्रक्चरल जॉइंट्सना होणारे नुकसान टाळू शकते.
प्रकल्पाचे बांधकाम शक्य तितक्या लवकर पूर्ण करण्यासाठी, बांधकाम संघाने हिवाळ्यात बांधकाम करण्याचा प्रयत्न केला. जरी बाहेर हिवाळ्यात बांधकाम करण्याची शक्यता जवळजवळ नसली तरी, पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनचे भूमिगत पॉवरहाऊस, पाणी वाहून नेणारा बोगदा आणि इतर इमारती जमिनीखाली खोलवर आहेत आणि तिथे बांधकामासाठी अनुकूल परिस्थिती आहे. पण हिवाळ्यात काँक्रीट कसे ओतायचे? बांधकाम संघाने भूमिगत पोकळ्या आणि बाहेरील जागा यांना जोडणाऱ्या सर्व उघड्या जागांसाठी इन्सुलेशन दरवाजे बसवावेत आणि दरवाज्यांच्या आत ३५ किलोवॅट क्षमतेचे गरम हवेचे पंखे लावावेत; काँक्रीट मिक्सिंग सिस्टीम पूर्णपणे बंद ठेवावी आणि आतमध्ये गरम करण्याची सोय करावी. मिश्रण करण्यापूर्वी, काँक्रीट मिक्सिंग सिस्टीम गरम पाण्याने धुवावी; हिवाळ्यात काँक्रीट ओतण्यासाठी लागणाऱ्या मातीच्या कामाच्या प्रमाणानुसार हिवाळ्यात जाड आणि बारीक खडीचे प्रमाण मोजावे आणि हिवाळ्यापूर्वी ती साठवणुकीसाठी बोगद्यात पोहोचवावी. बांधकाम संघ मिश्रण करण्यापूर्वी खडी गरम करतो आणि काँक्रीट वाहून नेणाऱ्या सर्व मिक्सर ट्रकवर "सुती कापडाचे पॅड" ठेवतो, जेणेकरून काँक्रीटच्या वाहतुकीदरम्यान तापमान कायम राहील याची खात्री करता येते; काँक्रीट ओतल्यानंतर ते सुरुवातीला घट्ट झाल्यावर, काँक्रीटचा पृष्ठभाग उष्णतारोधक पांघरुणाने झाकला जाईल आणि आवश्यक असल्यास, उष्णतेसाठी इलेक्ट्रिक ब्लँकेटनेही झाकला जाईल. अशा प्रकारे, बांधकाम संघाने प्रकल्पाच्या बांधकामावर थंडीच्या हवामानाचा होणारा परिणाम कमी केला.

अतिथंड प्रदेशात पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांट्सचे सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करणे
जेव्हा पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशन पाणी उपसते किंवा वीज निर्माण करते, तेव्हा वरच्या आणि खालच्या जलाशयांमधील पाण्याची पातळी सतत बदलत असते. कडाक्याच्या हिवाळ्यात, जेव्हा पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनमध्ये दररोज कामकाज चालू असते, तेव्हा जलाशयाच्या मध्यभागी बर्फाचा तरंगता थर तयार होतो आणि बाहेरच्या बाजूला बर्फाच्या चुऱ्याचा एक पट्टा तयार होतो. या बर्फाच्या आवरणाचा पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांटच्या कामकाजावर फारसा परिणाम होत नाही, परंतु जर वीज प्रणालीला दीर्घकाळ पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांट चालवण्याची आवश्यकता नसेल, तर वरचे आणि खालचे जलाशय गोठू शकतात. अशा वेळी, पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या जलाशयात पुरेसे पाणी असले तरी, वातावरणाशी संपर्क नसल्यामुळे पाण्याचा प्रवाह होऊ शकत नाही आणि सक्तीच्या कार्यामुळे पाणीपुरवठा संरचना, युनिटची उपकरणे आणि सुविधांना सुरक्षिततेचा धोका निर्माण होतो.
बांधकाम पथकाने पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांट्सच्या हिवाळी कार्यप्रणालीवर एक विशेष अभ्यास केला. या संशोधनातून असे दिसून आले आहे की, हिवाळ्यात पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांट्सचे सुरक्षित संचालन सुनिश्चित करण्यासाठी वीज वितरणाचे नियोजन (डिस्पॅचिंग ऑपरेशन) ही गुरुकिल्ली आहे. कडाक्याच्या हिवाळ्यात, दररोज किमान एक युनिट ८ तासांपेक्षा जास्त वेळ वीज निर्मिती करते किंवा पाणी उपसते, ज्यामुळे जलाशयावर बर्फाचा संपूर्ण थर तयार होण्यास प्रतिबंध होतो; जेव्हा वीज वितरणाचे नियोजन वरील अटींची पूर्तता करू शकत नाही, तेव्हा बर्फ प्रतिबंधक आणि बर्फ फोडण्याचे उपाय योजले पाहिजेत.
सध्या, पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांट्सच्या जलाशयांसाठी आणि गेट विहिरींसाठी बर्फ प्रतिबंधक आणि बर्फ फोडण्याचे तीन मुख्य उपाय आहेत: कृत्रिम बर्फ फोडणे, उच्च-दाब वायूने ​​फुगवणे आणि वॉटर पंप फ्लशिंगद्वारे बर्फ फोडणे.
कृत्रिम बर्फ फोडण्याच्या पद्धतीचा खर्च कमी आहे, परंतु त्यासाठी लागणारा कर्मचाऱ्यांचा वेळ जास्त असतो, धोका जास्त असतो आणि सुरक्षिततेचे अपघात सहज घडू शकतात. उच्च-दाब वायू फुगवण्याच्या पद्धतीमध्ये, खोल पाण्यातील एअर कंप्रेसरद्वारे बाहेर टाकलेल्या संकुचित हवेचा वापर करून गरम पाण्याचा जोरदार प्रवाह सोडला जातो, ज्यामुळे बर्फाचा थर वितळतो आणि नवीन बर्फाचा थर तयार होण्यास प्रतिबंध होतो. हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनमध्ये वॉटर पंप फ्लशिंग आणि बर्फ फोडण्याची पद्धत वापरली जाते, म्हणजेच, सबमर्सिबल पंपाचा वापर करून खोल पाणी वर काढले जाते आणि नंतर जेट पाईपवरील जेट होलद्वारे पाणी बाहेर सोडून पाण्याचा अखंड प्रवाह तयार केला जातो, जेणेकरून पाण्याच्या पृष्ठभागावर स्थानिक ठिकाणी बर्फ गोठण्यास प्रतिबंध होतो.
हिवाळी कामकाजादरम्यान पंप्ड स्टोरेज पॉवर प्लांटमध्ये प्रवाह मार्गात तरंगणाऱ्या बर्फाचा प्रवेश हा आणखी एक धोका आहे, ज्यामुळे हायड्रॉलिक टर्बाइन आणि इतर यांत्रिक उपकरणांचे नुकसान होऊ शकते. हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या बांधकामाच्या सुरुवातीला, मॉडेल चाचण्या घेण्यात आल्या आणि चॅनेलमध्ये तरंगणाऱ्या बर्फाचा प्रवेश करण्याचा क्रांतिक वेग १.०५ मीटर/सेकंद असल्याचे मोजण्यात आले. प्रवाहाचा वेग कमी करण्यासाठी, हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनने इनलेट आणि आउटलेट विभाग पुरेसे मोठे बनवले आहेत आणि इनलेट व आउटलेटच्या वेगवेगळ्या उंचीवर प्रवाह वेग आणि तापमान निरीक्षण विभाग स्थापित केले आहेत. हिवाळी निरीक्षणानंतर, पॉवर स्टेशनच्या कर्मचाऱ्यांना प्रवाह मार्गात तरंगणारा बर्फ आढळला नाही.

हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या तयारीचा कालावधी जानेवारी २०१६ पासून सुरू होतो. पहिले युनिट २० डिसेंबर २०२१ रोजी वीज निर्मितीसाठी कार्यान्वित केले जाईल आणि शेवटचे युनिट २९ जून २०२२ रोजी वीज निर्मितीसाठी कार्यान्वित केले जाईल. या प्रकल्पाचा एकूण बांधकाम कालावधी साडेसहा वर्षांचा आहे. चीनमधील त्याच प्रकारच्या पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशन प्रकल्पांच्या तुलनेत, हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनचा बांधकाम कालावधी मागे राहिलेला नाही, कारण ते अत्यंत थंड प्रदेशात वसलेले आहे. कडाक्याच्या हिवाळ्याची परीक्षा घेतल्यानंतरही, हुआंगगौ पंप्ड स्टोरेज पॉवर स्टेशनच्या सर्व जल-रचना, उपकरणे आणि सुविधा सामान्यपणे कार्यरत आहेत. विशेषतः, वरच्या जलाशयाच्या काँक्रीट फेस रॉकफिल धरणामागील कमाल गळती केवळ ४.२३ लिटर/सेकंद आहे आणि हा गळती निर्देशांक चीनमधील त्याच आकाराच्या मातीच्या खडक धरणांमध्ये अग्रगण्य पातळीवर आहे. युनिट निर्धारित वेळेत सुरू होते, त्वरित प्रतिसाद देते आणि स्थिरपणे कार्यरत राहते. ते उन्हाळा, हिवाळा आणि महत्त्वाच्या सणांमधील सर्वाधिक मागणीची पूर्तता करण्यासाठी ईशान्य वीज ग्रीडची कार्ये हाती घेते आणि ईशान्य वीज ग्रीडचे सुरक्षित व स्थिर संचालन सुनिश्चित करते.