金坛盐穴压缩空气储能发电站施工方案

金坛盐穴压缩空气储能发电站施工方案1施工总部署1.1项目基础参数本项目为金坛盐穴压缩空气储能国家示范项目，位于江苏省常州市金坛区薛埠镇，一期装机规模60MW/300MWh，设计年发电量1.02亿kWh，配套110kV升压站接入江苏电网。项目采用先进绝热非补燃技术路线，利用金坛茅山区域废弃采卤盐穴作为储气载体，目标盐穴平均埋深950m，盐岩渗透率≤1×10^-17m²，单腔有效容积10.2万m³，设计储气最高压力14MPa、最低压力7MPa，系统额定转换效率≥60%，设计使用寿命30年。1.2施工总体目标质量目标：达到国家优质工程金奖（鲁班奖）验收标准，单位工程合格率100%，关键工序优良率100%；安全目标：实现施工期零死亡、零重伤、零火灾、零高压介质泄漏事故，职业病发生率为0；工期目标：总工期24个月，其中地下盐穴改造工期12个月，地上系统安装调试工期12个月，满足并网节点要求；环保目标：施工期废水、废气、噪声达标排放，固废无害化处置率100%，盐穴施工无新增地下水污染。1.3施工组织机构配置设立项目总承包部，下设5个专职事业部、2个管控中心：（1）地下工程事业部：负责盐穴探测、井筒改造、气密性试验施工；（2）机电安装事业部：负责压缩机组、透平发电机组、蓄热系统、输气管道安装施工；（3）电气自控事业部：负责升压站、监控系统、并网系统施工调试；（4）安全质量管控中心：负责全流程安全、质量监督验收；（5）物资供应中心：负责设备、材料采购及运输调度；（6）调试运维事业部：负责单体调试、分系统调试、整套启动及试运行；（7）应急管控中心：负责应急预案编制、演练及突发事件处置。2地下盐穴改造及气密性试验施工方案2.1盐穴腔体精准探测施工采用超声成像测井+三维激光扫描组合技术开展腔体探测，施工参数如下：（1）采用型号为USIT的井下超声成像测井仪，探测精度±0.1m，沿井筒轴向每0.5m采集1组腔体截面轮廓数据，共采集1900组截面数据，构建腔体三维数字模型，核实有效容积、围岩损伤区范围、腔体最大直径等参数；（2）采用光纤布拉格光栅应力传感器，在腔体顶部、中部、底部围岩各布设7个监测点，共21个应力监测点位，采集盐岩初始应力数据，评估腔体稳定性；（3）探测完成后出具盐穴可用性评估报告，要求腔体有效容积≥10万m³，围岩损伤区深度≤3m，无贯穿性裂隙，满足储气要求后方可开展后续施工。2.2井筒改造施工2.2.1废弃采卤井封堵对原有采卤井实施段塞式封堵：首先清除井筒内残留卤水、岩屑，采用密度1.9g/cm³的高强度油井水泥配制封堵浆，初凝时间4h、终凝时间12h，封堵段长度150m，位于盐层以上盖层段，封堵完成后开展声波测井检测，要求固井胶结质量合格率100%，无窜槽、空隙。2.2.2生产井筒钻井及固井施工新钻Φ311.2mm口径生产井，钻井轨迹偏差≤0.5°/100m，井底位置误差≤1m，确保精准贯通盐穴腔体；下套管作业分两级实施：第一级下Φ339.7mm表层套管，下深200m，采用普通硅酸盐水泥固井，水泥返高至地面，表层套管承载能力≥200t；第二级下Φ244.5mm抗盐生产套管，下深960m，到达腔体顶部1m位置，采用抗盐硫酸盐水泥固井，水泥浆密度1.95g/cm³，返高至盐层顶部以上300m，固井完成后开展CBL/VDL声波测井，要求套管胶结合格率100%，确保井筒密封性。2.2.3井筒附件安装在井筒100m、500m、950m位置各安装1套压力变送器，测量精度0.1级，实时监测井筒压力分布；在生产套管顶部安装双密封液压安全阀，起跳压力15MPa，超压时自动泄压；沿井筒轴向每10m布设1套温度传感器，共95个点位，监测泄漏引发的温度异常。2.3盐穴气密性试验施工采用干燥氮气作为试验介质，分三个阶段开展试验：（1）井筒气密性试验：关闭腔体入口阀门，向井筒内注入氮气至压力16MPa（超设计压力14.3%），稳压24h，压降率≤0.5%为合格，同步监测温度变化，排除温度波动对压降的干扰；（2）腔体低压气密性试验：打开腔体入口阀门，向腔体内注入氮气至压力3MPa，稳压72h，压降率≤1%为合格，同步监测围岩应力变化，应力波动≤0.2MPa为符合要求；（3）腔体高压气密性试验：持续注气至压力14.5MPa（超设计压力3.6%），稳压168h，压降率≤0.8%为合格，试验期间安排专人24h值守，每1h记录1次压力、温度、应力数据，试验合格后出具气密性验收报告，要求腔体年泄漏率≤0.1%，满足30年使用寿命要求。2.4围岩加固施工若探测发现围岩损伤区深度≥3m，采用注盐浆工艺开展加固：配制浓度300g/L的饱和盐浆，加入0.5%的缓凝剂，采用高压注浆泵注入围岩裂隙，注浆压力12MPa，注浆深度5-10m，注浆完成后养护72h，再次开展超声探测，要求损伤区完全填充，围岩承载力≥20MPa后方可验收。3地面工艺系统施工方案3.1压缩机组安装施工本项目采用3级多级离心压缩机，总轴功率78MW，进气压力0.1MPa、排气压力14MPa，单级压缩比2.4，配套级间冷却器，施工流程及要求如下：（1）基础施工：采用C35抗渗混凝土（抗渗等级P8）浇筑设备基础，基础尺寸12m×8m×2.5m，预埋地脚螺栓位置偏差≤1mm，基础平整度偏差≤2mm/m，基础养护28d后开展抗压强度检测，强度≥35MPa为合格；（2）本体吊装：采用300t汽车吊实施吊装作业，吊装半径8m、臂长24m，吊装承载力满足1.2倍设备重量要求，就位后采用激光对中仪开展同轴度找正，压缩机轴系同轴度偏差≤0.02mm，联轴器径向偏差≤0.03mm、轴向偏差≤0.02mm；（3）辅助系统安装：润滑系统采用46号抗磨液压油，管道采用氩弧焊焊接，焊缝做100%渗透探伤，冲洗后洁净度达到NAS8级，试压压力为1.25倍工作压力，稳压2h无渗漏；级间冷却器采用管壳式结构，冷却水进水温度≤30℃、出水温度≤40℃，冷却器试压压力1.6MPa，稳压2h无渗漏，热回收效率≥98%。3.2透平发电机组安装施工采用2级轴流透平机组，额定发电功率60MW，进气压力7MPa、进气温度620℃，排气压力0.1MPa，施工要求如下：（1）基础施工：采用C40混凝土浇筑基础，加装弹簧隔振器，基础振动烈度≤2.8mm/s，避免振动传导至周边设备；（2）本体安装：吊装就位后开展轴系动平衡试验，动平衡精度达到G0.4级，轴系轴向窜动量≤0.1mm，安装完成后开展手动盘车试验，连续盘车4h无卡涩、无异响为合格；（3）配套系统安装：励磁系统采用静态励磁方式，响应时间≤20ms，并网开关采用真空断路器，分闸时间≤50ms，安装完成后开展空载试验，转速偏差≤1%为合格。3.3绝热蓄热系统施工采用填充床式蓄热装置，共2台，单台容积2800m³，蓄热介质为Φ20-30mm耐高温氧化铝陶瓷球，工作温度最高650℃，蓄热效率≥95%，施工要求如下：（1）蓄热罐体安装：罐体采用Q345R压力容器钢制造，壁厚24mm，现场焊接完成后做100%射线探伤，Ⅰ级合格，罐体内侧敷设150mm厚硅酸铝耐火纤维保温层，导热系数≤0.03W/(m·K)，罐体外侧敷设50mm厚聚氨酯保温层，整体散热损失≤0.5%/24h；（2）蓄热介质填充：采用分层填充工艺，每层厚度500mm，采用振动器压实，压实度≥98%，填充完成后开展气密性试验，压力1MPa，稳压24h压降率≤0.5%为合格；（3）换热管道安装：采用耐高温铬钼合金钢管，壁厚12mm，焊接完成后做100%射线探伤，Ⅰ级合格，试压压力为1.5倍工作压力，稳压4h无渗漏，管道外敷设200mm厚硅酸铝保温层，散热损失≤5W/m²。3.4高压输气管道系统施工输气管道连接井筒与压缩、透平机组，采用X70钢级无缝钢管，管径Φ508mm、壁厚12.7mm，设计压力16MPa，施工要求如下：（1）管道焊接：采用氩弧焊打底、手工电弧焊填充盖面工艺，所有焊缝做100%超声波探伤+20%射线探伤，Ⅰ级合格，焊缝余高≤2mm；（2）防腐及阴极保护：管道外侧采用3PE防腐层，厚度≥3mm，每50m布设1组镁合金牺牲阳极，接地电阻≤1Ω，保护电位保持在-0.85V~-1.5V之间；（3）试验检测：安装完成后开展通球清管，采用直径为管径95%的聚氨酯清管球，连续通球3次无卡涩、无杂质带出为合格，随后开展水压试验，压力18MPa，稳压4h压降率≤0.5%为合格，最后开展气压试验，压力16MPa，稳压24h压降率≤0.2%为合格。4电气及自控系统施工方案4.1110kV升压站施工配套建设110kV升压站，主变容量100MVA，接线方式为单母线分段，接入江苏电网110kV薛埠线，施工要求如下：（1）GIS设备安装：安装作业环境湿度≤80%，无尘等级达到百万级，母线筒对接偏差≤0.5mm，SF6气体充装压力0.6MPa，检漏率≤0.05%/年，安装完成后开展耐压试验，电压220kV，耐压时间1min无击穿为合格；（2）接地网施工：采用铜覆钢材料，接地极埋深2.5m，接地网电阻≤0.5Ω，所有设备外壳、金属构架均可靠接地，接触电势≤48V、跨步电势≤60V，满足安全要求；（3）二次系统安装：继电保护装置采用南瑞集团PCS-900系列，动作时间≤20ms，安装完成后开展传动试验，保护动作正确率100%。4.2储能监控系统施工采用三级架构SCADA系统，涵盖现场控制层、站控层、调度层，施工要求如下：（1）传感器布设：全系统共布设1260个监测点位，其中地下压力、形变、温度传感器120个，地面工艺温度、压力、流量、振动传感器840个，电气电压、电流、功率传感器300个，模拟量采集精度0.1级，开关量采集精度1ms；（2）系统组网：采用工业以太网冗余架构，数据传输速率1000Mbps，数据采样频率最高100Hz，控制响应时间≤100ms，支持本地、远程双控制模式，断点续传时间≤1s；（3）功能调试：实现数据采集、设备控制、参数调节、故障报警、历史数据存储等功能，历史数据存储时长≥10年，报警响应时间≤1s，调试完成后连续运行72h无故障为合格。4.3并网控制系统施工配置一次调频、一次调压、低电压穿越、零电压穿越功能，满足江苏电网并网要求，施工要求如下：（1）一次调频功能：死区±0.03Hz，调差系数4%，响应时间≤150ms，调节精度≤1%，满足电网调频需求；（2）低电压穿越功能：电压跌落至20%额定电压时可连续运行1s，电压恢复至90%额定电压时可在200ms内恢复出力；（3）零电压穿越功能：电压跌落至0时可连续运行0.625s，不脱网，符合GB/T19964《光伏发电站接入电力系统技术规定》要求；（4）调试完成后开展并网性能试验，由电网公司出具并网验收合格报告后方可并网。5安全文明及环保施工管控方案5.1安全施工管控5.1.1地下作业安全管控井下作业人员必须持证上岗，佩戴正压式呼吸器，井下通风量≥3m³/(人·min)，井口设置防坠装置，承载力≥10kN，井筒作业人员佩戴双重安全绳，安全绳断裂强度≥20kN；井下动火作业必须办理特级动火票，作业点配备2台8kg干粉灭火器+1台泡沫灭火器，设置可燃气体监测仪，可燃气体浓度低于爆炸下限的10%方可作业。5.1.2高压系统施工安全管控所有压力设备试压时划定10m警戒区，设置警示标识，无关人员严禁进入，试压过程采用远程压力传感器监测，严禁人员靠近试压设备；高压管道安装完成后开展冲击试验，压力为1.5倍工作压力，连续3次冲击无损坏、无渗漏为合格；高压系统操作实行“双人双检”制度，操作前确认阀门状态、压力参数，无误后方可操作。5.1.3高空作业安全管控高空作业（高度≥2m）人员必须佩戴安全带，安全带高挂低用，作业平台设置1.2m高防护栏杆，承载力≥2kN/m²，遇6级以上大风、暴雨、大雾天气严禁高空作业。5.2环保施工管控（1）废水处理：盐穴施工产生的卤水采用“沉淀+过滤+反渗透”工艺处理，处理后废水含盐量≤1000mg/L，满足《污水综合排放标准》一级要求，回用率≥60%，用于场地洒水降尘、设备冲洗；生活污水采用一体化污水处理设备处理，达标后排放。（2）固废处置：钻井产生的岩屑、废弃泥浆经固化处理后运至指定工业固废填埋场处置，填埋场防渗层厚度≥2mm，渗透系数≤1×10^-12m/s，无渗漏；生活垃圾集中收集后由环卫部门清运处置。（3）噪声管控：施工期昼间噪声≤65dB、夜间≤55dB，高噪声设备（钻机、空压机）设置2.5m高隔声屏障，降噪量≥25dB，敏感点（周边居民点）布设噪声监测点位，每2h监测1次，超标时采取停工、增加隔声设施等措施。（4）生态保护：施工区域占地严格控制在红线范围内，表土剥离单独存放，施工完成后开展生态复绿，复绿面积≥破坏面积的1.2倍，植被成活率≥90%。6施工进度及质量验收方案6.1施工进度节点管控总工期24个月，关键节点如下：（1）节点1（第1-3个月）：完成场地平整、临时设施搭建、盐穴探测，出具盐穴可用性评估报告；（2）节点2（第4-12个月）：完成井筒改造、盐穴气密性试验，出具验收合格报告，地下工程完工；（3）节点3（第13-18个月）：完成地面设备安装、管道敷设、电气系统施工，完成设备单体试验；（4）节点4（第19-22个月）：完成分系统调试、整套启动试验、并网性能试验，取得并网验收报告；（5）节点5（第23-24个月）：完成72h满负荷试运行、性能试验、竣工验收，交付运营。进度管控采用P6项目管理软件，每周更新进度数据，滞后超过3d时采取增加人员、加班作业、调整工序等措施赶工，确保总工期不延误。6.2质量验收方案实行三级验收制度：（1）一级验收：班组自检，所有工序完成后由施工班组开展自检，合格率100%，填写自检记录后方可报检；（2）二级验收：项目部复检，由安全质量管控中心对自检合格的工序开展复检，合格率100%，填写复检记录后方可报监理单位验收；（3）三级验收：业主及监理终检，关键工序由业主、监理、设计单位共同验收，合格率100%，一般工序合格率≥98%。关键工序验收清单：盐穴可用性评估报告、井筒固井质量检测报告、盐穴气密性试验报告、压缩机组同轴度检测报告、透平机组动平衡检测报告、蓄热罐探伤及保温性能检测报告、高压管道探伤及试压报告、升压站耐压及SF6检漏报告、并网性能检测报告、72h满负荷试运行报告。6.3性能验收指标项目完工后需满足以下性能指标方可交付：（1）系统额定转换效率≥60%；（2）额定发电功率≥60MW，连续满负荷发电时长≥5h；（3）储气腔体年泄漏率≤0.1%；（4）年可用率≥95%；（5）并网性能满足江