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加拿大卡斯尔溪径流式水电站概况

[加拿大] J.惠勒

加拿大不列颠哥伦比亚省的卡斯尔溪径流式水电站由卡斯尔山水电公司开发，于2015年6月开始运营。回顾了该公司的创立过程及股东组成，并从发电与输电设备、电力用途、环境保护、工程建设、社区关系、项目运营和业主投入等方面对该项目进行了介绍。

径流式水电站；水电项目；卡斯尔溪；加拿大

BC水电公司是一家电力公用事业公司，主要服务于加拿大不列颠哥伦比亚省(简称BC省)，自20世纪90年代末起协助私营企业售电给综合电力系统。卡斯尔山水电公司(CMHL)最初的创立者在之前的15 a里分别在不同公司工作，而后决定一起做项目，其中有3人目前仍是CMHL的股东。2005年，团队开始收集资料，考察BC省麦克布莱德(McBride)南部25 km处的一条溪流。2010年，CMHL公司成功与BC水电公司达成能源购买协议。接下来的4 a里，团队完成了工程设计、许可审批、融资等工作，使卡斯尔溪(Castle Creek)水电项目达到了开工条件。 新的投资者加入该团队之后，项目的施工和融资能力得到提高。D.科尔以及第一民族(勒塔克和鲁斯库兹)之后也作为投资者加入了该团队。

1 项目概况

卡斯尔溪水电项目位于卡斯尔溪的一条支流上，是一座利用290 m水头的径流式水电站(卡斯尔溪是弗雷泽河的支流)。项目离电力输送设施较远，且由于该地区输电线的容量有限，该项目实际装机容量小于可利用的水电资源，但该电站的容量系数高(约为75%)，对现有输电线路的利用率较高。设备每年可足额运行约7个月，在短暂的极寒天气时，流量最小，可以额定功率的20%运行，大多数年份最小流量出现在3月中旬。水库集水区面积约167 km2，包括25 km2的冰川。

取水口位于2条大小相当的支流交汇处。2条支流的径流都来自于12 km以外的昆士特伦(Quanstrom)山冰川融水。其中，东侧一条较小，由于上游弯多水缓，全年大多数时候泥沙含量极低；南侧一条通常含有大量泥沙，只有在秋、冬季较少。为了处理泥沙，取水口在2条支流上都设置了闸门，夏季水流量大时，关闭泥沙量大的南支流闸门，只利用东支流；10月流量减小，电站需要同时利用2条支流的径流，以达到额定功率，而此时南支流泥沙含量较低。

2 发电及输电设备

该电站采用2台BC省萨里(Surrey)市可信涡轮公司(Dependable Turbines)生产的双喷嘴冲击式水轮机，与5 MVA发电机相连，发电机由美国俄亥俄州曼斯菲尔德(Mansifield)市现代理想电气(Hyundai-Ideal Electric)公司制造。工程中运用了总长 4.6 km的引水管，大多采用美国路易斯安那州扎克里(Zachary)市全美复合管业有限责任公司(Flowtite)生产的直径 1.1 m和 1.2 m的玻璃纤维增强聚合物(GRP玻璃纤维)。高压段采用直径1.2 m的钢管，取水系统下方的600 m采用高密度聚乙烯(HDPE)管。

电站安装了2台单机4 MW的发电机组，但是由于BC水电公司电力线路容量的约束，限制输出容量为6 MW。如果电力线路容量足够大，水电站可以达到额定出力。BC水电公司利用自有的25 kV输电线沿着卡斯尔溪森林便道输电至罗伯森(Robson)河谷(即弗雷泽河的源头)。线路全长22 km，采用传统的336MCM ACSR木质杆架设。

2台发电机各设计有一个升压变压器，无需人工切换。变电所采用2个特瑞德(Tavrida)OSM25-630断路器提供保护和切换控制。发电厂房内没有断路器或者其他开关，使员工维护和操作更加安全。采用施伟策(Schweitzer)工程公司SEL700G继电器为发电机-变压器组合提供差动保护。SEL311和SEL387继电器通过单模光纤中继通信为输电线提供线路差动保护。在与BC水电公司线路连接处的变电所设置有第三个特瑞德断路器、电量统计系统、用于管理电力质量的SEL751继电器以及BC水电公司线路保护装置。整个工程采用施耐德莫迪康(Schneider Modicon)M340 PLC光纤网络通信。输水管沿线均装有光纤线路用以监测和控制输水系统。

每台发电机组及其相关组件都独立运行，只有在需要控制水流、平衡负荷以及处理故障和警报时才协同运行。系统一般不需要人工操作，但当警报和故障发生时，系统设计为可同时通知4名员工。与BC水电系统中断连接后需要人工重启发电机。在BC水电供应系统大面积中断时，该发电站可通过孤网向山谷地区供电。

3 电力用途

卡斯尔溪水电站发出的电输送到BC水电系统后，就成为BC省电力的一部分。由于该省电网属于西部电力协同理事会区域，其电力将在北美西部电力市场上交易。BC水电系统通过连接该电站的发电机改善电压调节，使区域内的社区受益。连接方式如下：该区域通过辐射半径达300 km的139 kV线路与BC水电系统其他发电机连接，然后通过90 km的25 kV线路与麦克布莱德区域连接并向西延伸70 km。除该水电站外，还有4台发电机与馈电线连接，所以夏天本地输出电能，冬天则相反，本地用电负荷大于发电容量。所有新发电机(包括卡斯尔溪项目)都必须在电压控制模式下运行，以便通过馈电线输电在整个系统中保持电压稳定。

4 环境保护

卡斯尔溪项目位于无人居住的溪谷，由于100 a前铁路开通，本区有不少伐木和锯木厂。径流式电站对环境的影响非常小，因为这类项目不需要超大水坝或者水库。环保条例要求支流流域径流量足够保护水生物种。事实上在1a中大多数时间里，电站所需水量远小于溪流总水量，所以水电站几乎不影响溪流。然而，溪流交汇处和取水口附近的河边区域不可避免受到影响，因此CMHL公司决定开发生态栖息地进行补偿，并得到环保部的同意。项目工程师在卡斯尔溪谷规划了一片区域作为鱼类栖息地。

5 项目建设

CMHL公司即是该项目的建设总承包方，部分工程分包给分包商。公司作为业主进行总体规划，详细设计由BC省乔治王子城(Prince George)的DWB咨询公司承担。输水管安装施工分包给BC省甘露(Kamloops)市的甘哥(Kamco)建设公司。雷米勒(Ray Miller)建设公司承担混凝土工程，克里登公司(Croydon)负责混凝土拌和，在现场有一台移动式混凝土搅拌设备。豪尔溪能源公司(Hauer Creek Power Inc)提供施工机械，包括几台大型挖掘机、运输车等。业主负责施工中的各项协调工作。

CMHL公司引进一台破碎机来存储混凝土和管道基床的骨料。由于2014年冬天在严寒天气下施工，工程采用一套水暖装置(在软胶管中注入热水)加热骨料防止冰冻。除此之外，在混凝土浇筑前1 d，还采用了一个热水池为混凝土保温。浇筑完成之后，马上铺上保温油布，并用水暖系统为混凝土养护提供适宜的保温温度。

6 社区关系

在2 a的建设期内，该项目为当地居民提供了大量就业岗位，解决了当时就业机会稀缺的问题，同时也促进了当地多家公司的发展，这些公司涉材料供应、设备维修、旅馆和餐饮等服务。电站投运后，成为该区域内大型纳税企业之一，而且一直与维修公司保持业务往来。

7 电站运营

2015年6月16日，该电站开始运营。2016年，继续开展了土地复垦、地表恢复(包括播撒草种、植树、沟渠开挖和道路回填)、环境影响审查和工程建设的收尾工作。

业主投入了大量资产到该项目中，另一部分资金来自于蒙特利尔银行提供的商业贷款。

8 业主投入

由于开发商不是大公司，该项目非常依赖于各业主的个人贡献。业主表示，当决定开发这样一个大型项目时，大家都必须有极大的热情和奉献精神。尽管他们希望项目能成功，但其过程非常漫长，需要每个业主付出巨大的努力。事实上，所有业主及其家人在项目开发的几年时间里，的确投入了大量精力和资源。他们也期待电站投运后能运行良好，并带来丰厚收益。

马雅文译

(编辑：陈紫薇)

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2017-06-02

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