PDF《电力工程技术之回顾与展望》

中兴工程季刊.

第107期.2010年4月.PP. 19-38 http://www.sinotech.org.tw/journal/

19 SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. 工程技术电力工程技术之回顾与展望 赵芳成* 摘要中兴工程顾问在水力发电及核能、火力发电工程,不论在调查、规划、设计及施工监造上,均 能务实从工作中体验或开发了许多新技术和工法,并将所吸取之工程经验及技术再予回馈,因而发 电工程技术有长足之进步、成长与精进.本文旨在说明

40 年来所承办较具代表性水力及核能、火 力发电工程等及其所获工程经验及技术,作为

40 年来之电力工程技术发展之回顾与展望. 关键字:电力工程、水力发电工程、核能火力发电工程

一、前言中兴工程顾问社於民国

59 年成立及至民国

82 年转投资成立中兴工程顾问公司以来,电力工 程技术服务,即为中兴工程顾问之核心业务之 一,迄今已承办了三百多件水力、核能及火力发 电工程技术服务案件.其中以水力发电工程之设 计技术最为突出,并将此技术输出至国外,如菲 律宾、印尼、多明尼加及宏都拉斯等.此外,输电、变电及配电工程之相关技术因系配合发电工 程设计业务需要,而亦有相当发展.随著社经环 境之需要,也曾参与压缩空气蓄能发电及海洋温 差发电等新技术之研发,惟其技术本身之发展, 尚未达到商业化之境界殊为可惜,但会继续关注 并参与研发.至於垃圾焚化发电及汽电共生,亦 获相当多设计经验及技术,近年更积极涉入再生 能源之离岸风力发电领域并逐渐建立技术.

二、水力发电工程技术

(一)工程经验 中兴工程顾问

40 年来已承办水力发电工程 之技术服务共计约

183 个计画,包括国内

175 个 计画及国外

8 个计画.其中较具代表性之水力发 电工程依可行性研究及设计分列於表

1 至表 3, 大致可反映中兴工程顾问拥有不同类型水力发电 工程之开发及其调查之经验,与可行性研究、设 计及施工阶段所需之工程技术.

(二)工程技术 1.工程项目及技术 水力发电工程系於河川筑坝引水至电厂发 电,发电尾水再排回河川.工程所需兴建之主要土 建结构物及机电设备包含下列项目:(1)土建结 构物:水库、坝及进水口、头水路(隧道或明 渠)、沉砂池、平压塔或前池、压力钢管路、电厂 (地上或地下)及变压器室、尾水路及尾水出口及 开关场;

控制大楼(室)及修理工场;

(2)水工 机械:闸阀及压力钢管,以及(3)电厂机电相关 设备:水轮机及发电机与辅机及杂项机电设备. 因此,水力发电工程兴建所需工程技术大致 上可归纳为四大类:(1)一般工程技术 (表4);

(2)水力发电工程核心技术(表5);

(3)水工机械设备技术(表6);

及(4)电厂 机电设备技术(表6). * 中兴工程顾问公司顾问 中兴工程季刊.第107期.2010年4月.PP. 19-38 http://www.sinotech.org.tw/journal/

20 SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. 工程技术表1水力发电工程可行性研究计画 坝 电厂 编号 工程名称 工程概要 型式 坝高 (公尺) 型式 尺寸(公尺) (宽x高x长) 装置容量 (MW) 服务 期间 La Diferencia Project

24 地上式 9.0x19.0x23.5 [email protected] 1. 多明尼加水 力发电工程 之可行性研 究 本计画兴建调整 池坝、明渠水路、前池、压力 钢管路及电厂 Arroyo Gallo Project 混凝土 重力坝 12.7 地上式 9.0x19.0x23.5 [email protected]

70 年9月~72 年9月(含基本 设计) 2. 乌山头发电 研究 本计画拟於送水管增设计画,利 用落差

24 公尺及放水阀调节放 水68CMS,设电厂发电. (乌山头 水库) 56.4 半 地下式 27.6x30x29.5 2@4=8

73 年8月~76 年7月3. 浊水溪上游 支流引水发 电可行性研 究 本计画原系以开发浊水溪集集上 游郡大、峦大、丹大、卡社及栗 栖溪等五支流水力资源为主,并 为能充分利用水源预计引入日月 潭水库集中调配.由於投资庞大 且对环境冲击较大,后来调整为 仅开发部分支流引水.本计画拟 於栗栖溪建坝引水

9 秒立方公 尺,并於武界调整池左岸新设武 界进水口,设计取水量 41.6 秒 立方公尺流经新建武界引水隧道 后建过河桥横跨浊水溪再引水至 日月潭以替代既有武界引水隧道 之功能,而确保日月潭之水源. 新武界引水隧道之设计通水量扩 增为 45.6 秒立方公尺,引水隧 道总长约

15 公里.本计画完成 后,年平均引水量 8.32 亿立方 公尺,增加日月潭发电系统净尖 峰能力 6,900KW,年发电量约 7,615 万度. 混凝土 重力坝

21 - - -

79 年2月~82 年5月4. 大甲溪发电 厂青山分厂 复建计画可 行性研究 青山分厂位於大甲溪谷关坝上 游,因民国

93 年7月2日敏督 利台风及

8 月26 日艾利台风陆 续来袭,河床严重淤积,致地下 厂房及变压器室淹水,导致严重 损害.本计画拟将地下厂房整 建;

移设开关场为地下式;

既有 尾水隧道向下游延长 2,093 公尺 至谷关水库上游左岸;

新建厂区 对外联络通道约 5,620 公尺. (青山坝)

85 地下式 17.5x36x89.5 4@92=368

94 年5月~97 年2月5. 宏都拉斯Patuca-3 水 力发电计画 可行性研究 本计画拟於宏都拉斯首都东方约

180 公里之 Patuca 河兴建大坝, 并於大坝右岸下游兴建电厂.厂 内装设竖轴卡普兰式水轮发电机 二部.依前期之研究,本计画水 库之集水面积达 12,330 平方公 里,水库有效容量约 5.8 亿立方 公尺. 混凝土 重力坝 54.5 地上式 27.9x52.8x57.9 2@52=104

96 年11 月~98 年8月(含基本 设计) 中兴工程季刊.第107期.2010年4月.PP. 19-38 http://www.sinotech.org.tw/journal/

21 SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. 工程技术表2-A 国内水力发电工程设计 坝 服务围 编号工程 名称 工程概要 型式 坝高 (公尺) 电厂 型式 尺寸(公尺) (宽x高x长) 总装置 容量 (MW) 基本 设计 详细 设计 施工 监造 服务 期间 办理完成 1. 翡翠电厂(翡翠 水库工程) 本工程位於新店溪支流 北势溪,利用翡翠水库 之水位落差及公共给水 之放水量新增设水力电 厂以提高水库工程效 益.发电进水口位於大 坝右侧,分设三层取水 口以备引用较佳水质之 库水,兴建内径 4.8 公 尺约

264 公尺压力钢管 至位於副坝下游约

30 公尺之发电厂发电. 双向弯曲变厚度混凝土拱坝(翡翠大坝) 122.5 半 地下式 33x47.6x35

70 3

3 3

70 年7月~75 年6月2. 新天轮水力发电工程 本工程位於大甲溪中 游,利用既有天轮坝拦 蓄谷关分厂尾水及溪水 发电,兴建一条内径

5 公尺约 10.57 公里长头 水隧道及地下厂房. (天轮坝) 54.0 地下式 19.8x40.3x 50.5 105.5

3 3

3 76 年8月~85 年9月3. 乌山头水力发电计画 本工程位於台南县官田 乡,利用嘉南农田水利 会乌山头水库新设送水 路兴建之小水力电厂. (乌山头 水库) 56.4 半 地下式 27.6x30x 29.5 8.5

3 - -

84 年9月~86 年10 月4. 水里电厂(明潭 抽蓄水力发电工程) 本工程位於南投县水里 乡,系利用明潭抽蓄发 电工程下池坝之水位落 差及水里溪天然流量余 水所附增小水力电厂. 混凝土 重力坝 (水里坝) (下池) 61.5 地上式 31x16x29 12.89

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76 年3月~87 年6月5. 马鞍水力发电工程 本工程位於大甲溪中 游,兴建马鞍坝拦蓄新 天轮电厂尾水及溪水, 经一条内径 6.4 公尺约 7.5 公里长头水隧道至 电厂发电.本工程成功 引进鱼道设计技术. 混凝土 重力坝 41.0 半 地下式 20.6x50.7x

59 [email protected] =133.50

3 3

3 80 年7月~89 年4月6. 鲤鱼潭士林水力发电工程 本工程位於大安溪上 游,兴建士林坝拦蓄溪 水,经一条内径 3.5 公 尺约 6.5 公里长头水隧 道至电厂,发电尾水越 域引入景山溪至鲤鱼潭 水库.本工程为台湾使 用TBM 工法开挖隧道 之第一个成功案例. 混凝土 重力坝 21.0 地下式 14x36.9x 49.2 [email protected] =81.5

3 3

3 81 年2月~91 年9月7. 新武界隧道及栗栖溪引水工程本工程於浊水溪武界调 整池左岸与其支流栗栖 溪上游右岸,分别兴建 引水隧道,合流后经过 河桥及倒虹吸管横跨浊 水溪再引水至日月潭, 以增加发电效益,引水 隧道长约 13.4 公里. 本工程亦成功使用TBM 工法开挖隧道. 混凝土 重力坝 (栗栖坝) 24.3 - - -

3 3 人力 支援

86 年9月~97 年6月中兴工程季刊.第107期.2010年4月.PP. 19-38 http://www.sinotech.org.tw/journal/

22 SINOTECH ENGINEERING CONSULTANTS,INC. 工程技术坝服务围 编号工程 名称 工程概要 型式 坝高 (公尺) 电厂 型式 尺寸(公尺) (宽x高x长) 总装置 容量 (MW) 基本 设计 详细 设计 施工 监造 服务 期间 8. 大甲溪发电厂谷关分厂复建工程 本工程位於大甲溪中 游,因民国

90 年桃芝 台风豪雨引发土石流淤 积河道,致尾水出口及 地下厂房受损无法发 电.本复建工程为整建 地下厂房,右岸新建尾 水隧道延长段 1,991 公 尺至天轮调整池,左岸 新建厂房通道 2,098 公 尺至上谷关,发电机组 及变压器等全部换新并 迁建开关场. (谷关坝) 85.1 地下式 13.8x34.5x 86.5 [email protected] =212.80

3 3 人力 支援

91 年5月~98 年6月9. 名间水力发电厂工程 本工程位於南投县名间 乡,系利用集集拦河堰 北岸现有灌溉渠道之引 水量及跌水工约

30 公 尺落差发电,为台湾第 一座以 BOT 方式兴建 完成之小水力电厂. (集集拦 河堰) - 半 地下式 27.6x40.6x 45.5 [email protected] =16.7

3 3

3 93 年4月~97 年3月办理中 1. 和平溪碧海水力发电工程 本工程位於宜兰县与花 莲县交界之和平溪,兴 建南溪坝拦蓄溪水,经 一条内径 2.7 公尺长约 7.1 公里之头水隧道至 电厂,厂内装佩尔顿水 轮机,其设计流量17cms , 设计水头416.8 公尺. 混凝土 重力坝 43.0 地下式 16x33x22 61.2

3 3 人力 支援

86 年12 月~100 年12 月44.0 (西宝 坝) 2. 西宝水力发电工程 本工程於花莲县万里溪 建西宝坝,经一条长约 5.9 公里头水隧道至电 厂,并於马鞍溪筑大马 拦河堰引水经长约 4.5 公里隧道合并发电. 混凝土 重力坝 29.0 (大马 拦河 堰) 地........