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5.雅砻江二滩水电站左岸有6台55万千瓦总计330万千瓦的发电厂全部置于山体内,厂房跨度25.5m,长度280.29m,开挖高度65.38m,2000年已全部投产运行。
6.正在做前期工作的金沙江白鹤滩水电站设计有左右岸各7台共14台100万千瓦(总计1400万千瓦)的发电厂全部置于山体内。
还有很多已建、在建、和设计过程中的水电站把发电厂房布置在山体内(地下),主要原因是水电站大都位于深山峡谷中,大坝(挡水建筑物)占据了主河道,坝体内要留出泄洪孔的位置,很难再为发电厂房留出空间,转而设计于山体内(地下)。这也是国内(特别是西部山区)大部分水电站基本的设计模式,是安全经济的选择。地下发电厂房在长期的建设实践中积累了丰富的地下工程施工经验,在技术上已十分成熟。
可行性分析
1. 造价
表1为已建和在建部分水电站地下厂房的基本参数和造价情况。由表1可知:
a) 地下厂房造价在水电站总投资(含大坝主体工程、移民等)中所占比重较小,溪洛渡水电站为23.68%;小湾水电站为8.7%;二滩水电站为16%(以上3个水电站的发电厂房均为地下厂房)。
b) 地下厂房造价中,洞室开挖、混凝土工程、支护、灌浆等土建工程造价会受水电站所处地理位置、地形地质条件、物价水平等因素影响,其在地下厂房总造价中所占比重约在40%-60%左右。2000年投产的二滩水电站地下厂房土建工程造价占总造价的63%,2010年投产的小湾水电站为45.3%;而将于2012年蓄水发电的向家坝水电站地下厂房土建工程造价占总造价的比重下降为38%,将于2013年蓄水发电的溪洛渡水电站也仅有40%;三峡水电站地下厂房土建工程造价占总造价的比重较小,为25%。
c) 地下厂房洞室单位体积土建工程造价约在0.05-0.15亿元/万立方米。二滩水电站单位体积土建工程造价约为0.152亿元/万立方米、三峡水电站约为0.074亿元/万立方米、向家坝水电站约为0.087亿元/万立方米、溪洛渡水电站约为0.050亿元/万立方米、小湾水电站约为0.077亿元/万立方米。
2. 岩体结构安全性
通过详细的地质勘探、选择良好的岩体、避开岩体内较大的断层、裂隙和软弱带,并设计良好的厂房体形,地下洞室的围岩应力是很小的。同时,核电站的核岛安全壳无论是二代还是三代EPR或AP1000都是直径40m左右的圆筒型结构,对降低围岩应力极为有利。
3. 抗(地)震性能
事实证明,地下建筑物的抗震性能远优于地面建筑物,已建和在建水电站的地下厂房抗震设计烈度均在7-8度左右。
4. 厂房起重设备能力
水电站地下厂房因要起吊发电机的定子、转子(70-100万千瓦级的发电机转子重约2000t),均采用2×1250t的桥式起重机抬吊,具备起吊核电站反应堆压力容器的能力。
5. 地下水污染问题
若将核反应堆置于地下,存在污染地下水的可能性。而根据地下水电站的施工经验,地下厂房四周及周边岩体内均可通过固结灌浆和帷幕灌浆来阻隔地下水,形成封闭的、独立的空间,以确保放射性物质处于全封闭的状态。
6. 地下厂房密闭性
核电站的地下安全壳及相伴的辅属厂房与地面设施之间将设有各种连通通道(交通洞、压力管道、电缆管道、信息仪表通道、通风竖/斜井等),为确保发生核泄漏等事故时地下厂房的密闭性,可在上述通道口设计密闭闸门,紧急情况下予以关闭。核反应堆的乏燃料和低放射性排放物都可在地下设计专门的储存室予以保存。
7. 选址
内陆核电站的选址是非常困难的,电站建设需要大面积平坦的土地,难免要占用农耕用地、影响居民生活。我国有大量的崇山峻岭和不可耕种或生活的山地,将核电站置于此类地区的地下,避免破坏地表,可节约农耕用地,减少对居民生活的影响。
8. 冷却水
核电站的常规岛汽轮机需要大量的冷却水。若将核电站建在山区,可在山沟内配合修建小型水库,以提供冷却水,是完全可操作的。
更进一步地设想,可把水电站与核电站组合在一起,利用河流梯级水电站的库水作为冷却水,可以节省水循环的耗能。水电站与核电站都是高效的能源利用电站,将其组合在一起,核电站承担电力负荷基本负荷,水电站承担电力负荷曲线中的腰荷和峰荷,从而形成强大的、无排放的清洁电源。
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