为什么选在巴冲县
20世纪80年代后半,泰国的电力需求随经济增长迅速上升,电网需要在用电高峰再增加一批能调度的机组。曼谷都会区用电量大,工程选在曼谷东北约200公里的呵叻府巴冲县,利用当地已有的下库。这里山下已有皇家灌溉部门的水库,新增的是山顶的上池和山体内的厂房。工程把旧库纳入抽蓄水路,发出来的电则经变电设备和高压线路送入电网。
工程在1994年开工时,水路的详细设计还在进行。参与工程的 J-POWER 将可行性研究列在1990至1991年,随后于1992年3月至1993年3月进行深入研究,详细设计则从1994年5月持续到1995年7月。项目概要从一开始就把现有的 Lam Takhong 水库列为下库,把堆石坝围起的山顶水池和地下厂房列为新增设施。
山下借旧库,山顶新建上池
山下的水库原本就建在 Lam Takhong 河上,由泰国皇家灌溉部门管理。抽蓄工程的早期设计文件把这座既有土坝水库的总库容列为3.10亿立方米,有效库容为2.90亿立方米。山上的池子是抽水蓄能工程加建的,池坝采用堆石结构,表层铺沥青防渗。泰国发电局给出的上池库容是1030万立方米,水面面积是0.34平方公里。世界银行在工程第一阶段的文件中写的是约900万立方米的低谷抽水规模。那是项目文件里的设计口径,和发电局所列上池总库容分开看,也没有说明任意一个晚上实际抽了多少水。

上池按正常运行水位可调动的水量为990万立方米,投运后评估将它记作有效库容。发电局给出的1030万立方米是总库容。工程设计另把正常高水位列为海拔660米,低水位为620米,990万立方米是这段水位变化对应的有效库容。上池内侧铺过沥青,施工期间衬面出现裂缝。裂缝每分钟漏水1000升,当时允许的上限是每分钟400升。发电局从2003年11月到2004年2月底,在沥青上加铺高密度聚乙烯衬层。加铺衬层以后,投运评估记载这处裂缝的渗漏已经停止。这项工程也让首期进度延后约五个月。
水怎样经过地下厂房
水走的是隧洞和压力管道。山上的上池、山脚的旧水库和位于岩层内的厂房,用这一段水路连在一起。厂房距地面约350米,宽23米、长175米、高47米。350米说的是厂房埋在地表下多深,水从上池流到机组时究竟有多少水头,还要看两端水位及水路条件。
可逆式机组在两个时段承担不同工作。抽水时机组用电,把下库的水往高处送;发电时水沿水路下行,推动机组,再从尾水隧洞回库。
地下厂房还有一条施工进场隧道。发电局在主体土建和机组安装之前先为这条隧道招标。工程当时的进度安排,把打通厂房入口、开挖厂房洞室和安装机组排成一条先后相接的施工路线。压力管道和尾水隧洞供水往返,进场隧道则通向安装机组的洞室。
两座水库的水位怎样影响机组
山下旧库的设计正常水位从海拔261米到277米。机组放水时,上池的水面往下落,尾水则汇进旧库。上下库的水位都随抽水和放水变化。机组在设计条件下的正常有效水头为357米,随两端水位和水路条件变化。
设计的两条压力管道从上池通往厂房,每条约690米。发完电的水从厂房出口进入尾水隧洞,一路回到山下旧库。设计给尾水隧洞的长度约1470米。压力管道的内径随管段变化。早期工程尺寸表列出的最小内径为2.60米,最大内径为6.00米。
上池按早期设计设两座喇叭形取水口,单座长50.1米,开口处的内径从18米逐渐收至6米。与进水口相接的压力管道采用内衬钢板的混凝土结构,尾水隧洞则用钢筋混凝土。早期设计列了两条尾水隧洞。发电时,上池的水从喇叭口进入压力管道,带动地下机组,随后由尾水隧洞回到旧库。低谷时需要补水,机组便以抽水工况运行,把水送回山顶。
工程早期给两种运行方式分开列了参数。发电工况的单机额定进水量是每秒82.5立方米,正常有效水头357米。抽水工况列的流量是每秒71.4立方米,额定扬程409米。357米对应水下行发电时的正常有效水头,409米则是机组把水从下库送回山顶时的额定扬程。电机一栏写的是三相同步发电电动机,额定频率50赫兹,转速每分钟375转。
从两台机组到四台
工程1994年开工,原定2000年5月完工,实际到2004年7月完成。除了上池补做防渗,水轮机和发电机等设备的供应安装拖了约两年十个月,地下厂房内设备进水后的修复又用了约八个月。首期装的是两台立轴混流式机组,合计500兆瓦,2004年开始向电网送电。地下厂房在首期工程里就按四台布置,首期工程文件也把供全站使用的隧洞和压力管道列入建设范围。发电局现列四台各250兆瓦,合计合同容量1000兆瓦。
3号和4号机组各250兆瓦。世界银行1995年的项目文件把这两台机组的投运排在2003年。后来,电力发展计划把商运时间列为2018年。泰国发电局记录的实际商业投运年份是2019年。
2005年,两台机组合计发电484吉瓦时,约为当年评估所列520吉瓦时目标的93%。484吉瓦时是首期两台机组在发电端的年度总量。低谷运行时,机组从电网取电抽水,这部分耗电另计。
两台机组在2005年的抽水和发电时间各有记录。1号机发电924.80小时,抽水1169.74小时。2号机发电1571.92小时,抽水1219.69小时。这些都是按机组分别累计的年度小时数。两台同时运行时,这段时间会记入两台的记录。计划停机和故障停机分别计时。
首期机组在2005年的抽水效率,1号机为92.5%,略高于92%的目标值,2号机为91.3%,低于同一目标值。这些数只对应抽水工况。水抽到上池后还要经过放水和发电,才能把电送回电网,抽水这一环的效率不能当成整轮能取回的电量比例。首期两台机组还曾因水轮机轴封损坏而非计划停机。故障发生在保修期内,设备供应方负责维修。评估人员到现场时,两台机组已经恢复运行。
首期建了地下厂房,也把一座露天开关站列入工程范围。电站用四回230千伏线路接入原有电网。泰国发电局列出的接入线路长15公里,通往北标第二与呵叻第二高压变电站所在的既有线路。第二期另用双回230千伏线路连接 Tha Lan 第三高压变电站,线路长95公里。
从孔敬远程控制机组
投运后的早期评估记下,电站机组由位于孔敬府的水电运行总部远程控制。这套远程操作安排见于首期投运后的调查,当时地下厂房没有常驻操作人员。
山下的水太少,抽水就得停
山上有没有水可放,还得看山下旧库能不能供水。项目投运初期的评估把抽水下限写成3000万立方米,下库的存水跌破这条线,机组就得停止抽水。2004年遇上旱情等因素,下库水量一度降到4000万立方米。到2006年9月的现场调查,下库蓄水已回到1.18亿立方米。4000万和1.18亿立方米都指库中蓄水,上游流入旧库的水量另有记录。早期评估援引泰国发电局的数据,入流量由2000年平均3600万立方米降到2005年的1400万立方米,并把下降与上游开发联系起来。旱年的存水量和上游流进来的水是两项记录。前者直接关系到眼下能否继续抽水,后者影响旧库随后能补回多少水。下库本是灌溉部门管理的旧水库,评估因此提出,发电局要和负责水库的部门协作,避免下库水位低到影响抽蓄。

泰国环境研究所2024年刊出的现场介绍还给了水量充足时的做法。下库超过1亿立方米,每天可抽水补上池,抽取量以旧库蓄水量的10%为上限。那是抽水上限,山顶池实际能装的水仍受上池库容约束。下库一旦低于3000万立方米,介绍写的是立即停抽。
Lam Takhong 河往下汇入蒙河,蒙河再入湄公河。抽蓄在山顶水池与河上的旧库之间循环,下游河道并不经过地下机组。首期投运评估建议泰国发电局和皇家灌溉部门一起掌握降雨量和上下游的用水计划,把这些因素纳入下库管理,以免库水降到机组必须停抽的程度。



