重大电网工程建设跑出加速度(电网超级工程山水间动能澎湃)(1)

滦河蜿蜒,燕山耸立,

灵动的山水之间孕育了一座

超级工程——

国家电网河北丰宁抽水蓄能电站

(以下简称丰宁电站)。

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▲丰宁电站上下水库全貌。图片来源:国网新源集团

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高低落差400多米,

上下两座水库库容

均超过4800万立方米

12台机组,

总装机容量360万千瓦

丰宁电站创造了

装机容量、

储能能力、

地下厂房规模、

地下洞室群规模

四项世界第一

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从开工之日起,

经过3173天建设,

2021年12月30日,

这座山水间的超级工程

首批两台机组投运。

目前,

丰宁电站地下厂房内,

安装、调试、运行……

12台机组、多个工作面

还在同时进行。

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▲丰宁电站地下厂房多工作面同时作业。图片来源:国网新源集团

巍巍峰谷间能量万千。

依山就势筑起大坝,

以水为介,

在机组的轰鸣声中,

电能、动能、势能互相转化,

尽在掌握之中。

01

蓄能山水间

电力系统的稳定运行,

必须保持用电量和发电量的

动态平衡。

目前正在大力发展的

风能、太阳能,

属于靠风吹日晒,

发电要“看天吃饭”。

风能、太阳能的发电情况

与我们的用电习惯

在时间上也大不相同。

抽水蓄能电站利用其

巨大的库容和装机

调和这种不平衡。

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▲丰宁电站上水库。图片来源:国网新源集团

发电用不完,

抽水蓄能。

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发电不够用,

放水发电。

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一抽一放,

熨平了风光的波动,

保障了大电网安全,

提升了全系统性能,

促进了新能源消纳。

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▲丰宁电站与送出线路工程。图片来源:国网新源集团

南靠京津冀负荷中心,

北邻张家口千万千瓦级风电基地,

丰宁电站的位置得天独厚。

电站的投运

可以促进北京、张家口

清洁能源的消纳,

也为京津冀协同发展

提供绿色动力。

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▲张北风电场。邹明 摄

电站首批机组投运恰逢

北京冬奥会、冬残奥会会期。

两台机组有力保障了

冬奥场馆100%绿电供应

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▲2022北京冬奥会在奥运历史上首次实现全部场馆100%绿色电能供应。图片来源:视觉中国

丰宁电站直接接入

新能源近区,

可以从源头上降低

新能源发电的波动性。

这不但开创了抽水蓄能

发展史上的先河,

也为破解新能源大规模开发利用

提供了宝贵的“中国方案”。

在新能源大规模发展以前,

抽水蓄能在电力系统中

主要发挥调峰填谷

配合火电、核电

提高运行经济性等作用。

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▲国家电网辽宁蒲石河抽水蓄能电站。图片来源:国网新源集团

随着我国能源绿色低碳转型的步伐,

风电、光伏发电快速发展,

抽水蓄能凭借技术经济优势,

功能也随之不断拓展。

除了调峰填谷,

抽水蓄能电站还有

调频、调相、储能、

系统备用、黑启动等功能,

紧急事故支撑

系统平衡调节

等方面发挥了重要作用。

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抽水蓄能是目前

技术最成熟、

经济性最优、

最具大规模开发条件

的储能方式,

也是清洁低碳的灵活调节电源。

02

高山出平湖

群山之间,

如何建造一座超级工程?

首先看选址。

20世纪90年代,

在进行华北地区抽水蓄能

电站规划选点时,

设计人员在崇山峻岭中

发现了这块宝地——

四周众峰环抱,

俨然一个天然大库盆;

上下库之间距高比适中,

地形地质条件得天独厚,

适合开发抽水蓄能!

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抽水蓄能电站主要包括

上水库、下水库、输水系统、

厂房系统、专用建筑物几部分。

与常规水电站相比,

除了有两个水库,

抽水蓄能电站的水头较高,

水库水位升降频繁、

对防渗要求高。

在建设世界最大规模的

抽水蓄能电站地下厂房、

地下洞室群过程中,

丰宁电站建设者

首次系统性攻克

复杂地质条件下

超大型地下洞室群建造关键技术

这对后续抽水蓄能建设

有着示范意义。

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▲丰宁电站地下厂房施工现场。图片来源:国网新源集团

回望中国抽水蓄能发展史,

从1968年河北岗南水库安装了

一台装机容量1.1万千瓦的

进口抽水蓄能机组,

开启了中国抽水蓄能的先河,

到今天自主设计、建设

世界装机规模最大的抽水蓄能电站,

中国电力人在50多年里

经过不断学习和探索,

打破国外技术垄断,

抽水蓄能机组关键技术和成套设备

实现从无到有、

由弱到强的根本性跨越。

我国以工程为依托,

不断攻克机组及控制设备关键技术,

形成拥有自主知识产权的核心技术

研制出大型抽水蓄能机组及成套设备。

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▲国家电网辽宁清原抽水蓄能电站钢板数控化切割。图片来源:国网新源集团

国家电网安徽响水涧抽水蓄能电站

是我国第一座机组设备完全自主化

的抽水蓄能电站,

标志着我国掌握了

抽水蓄能机组设备研制的核心技术。

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▲国家电网安徽响水涧抽水蓄能电站。图片来源:国网新源集团

国家电网浙江仙居抽水蓄能电站

是我国自主研发、自主制造、

自主安装、自主调试

的抽水蓄能电站。

我国抽水蓄能机组研发制造取得突破,

实现了40万千瓦级

抽水蓄能机组关键技术自主化。

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▲国家电网浙江仙居抽水蓄能电站。图片来源:国网新源集团

南方电网广东阳江抽水蓄能电站

机组单机容量40万千瓦,

是国内已投运单机容量最大

的抽水蓄能电站。

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▲南方电网广东阳江抽水蓄能电站。图片来源:南网50Hz

国家电网吉林敦化抽水蓄能电站

在国内首次实现700米级

超高水头、高转速、大容量

抽水蓄能机组的完全

自主研发、设计和制造。

电站500千伏交联聚乙烯高压电缆

单根长度超过1500米,

中间没有一个接头,

在国内没有先例可供借鉴。

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▲国家电网吉林敦化抽水蓄能电站。田鹏 摄

国家电网黑龙江荒沟抽水蓄能电站

是目前国内纬度最高的在运抽水蓄能电站,

为严寒地区建设

大型抽水蓄能电站积累了经验。

电站机组应用了

“分数极路比”绕组技术,

发电电动机设计了

绕组对称四支路结构,

进一步优化机组定子线棒布局。

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▲国家电网黑龙江荒沟抽水蓄能电站。何平 摄

在抽水蓄能电站施工中,

钻爆、反井钻、爬罐法开挖工法外,

目前,越来越多的电站开始使用以

多类型硬岩隧道全断面掘进机

(TBM)

为代表的机械化设备施工。

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▲世界首台大直径超小转弯半径TBM在国家电网河北抚宁抽水蓄能电站投用。图片来源:国网新源集团

作为全球最大的抽水蓄能

专业化建设、运营、管理企业,

国网新源集团有限公司在国内率先将

TBM施工方法引入抽水蓄能电站建设,

并提出了适合TBM施工的

抽水蓄能电站平洞、

斜井等建筑物设计理念,

统一了不同电站功能相近隧洞的

开挖断面型式和尺寸。

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▲全球首台紧凑型超小转弯半径TBM“文登号”。 李富春 摄

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▲处于始发状态的“文登号”。图片来源:国网新源集团

03

造福一方百姓

抽水蓄能电站是

电力系统不可或缺的

组成部分。

而建设抽水蓄能电站的意义

又不止于电力系统。

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▲国家电网浙江桐柏抽水蓄能电站上下库全景。褚银银 摄

以丰宁电站建设为例,

截至2021年年底,

电站累计使用

钢筋13.6万吨、

钢板4.3万吨、

承德本地水泥近80万吨,

拉动地方GDP增长超过

422亿元

电站建设高峰期作业人员达

4000人

每年拉动当地消费至少

3000万元

电站附近村庄生活配套设施

逐渐完善,

村民就医、上学、出行等

得到极大改善。

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▲丰宁电站与当地政府合建的丰宁满族自治县医院永利院区。图片来源:国网新源集团

在生态环境方面,

滦河上游生态脆弱,

水土流失严重,

丰宁电站下水库库尾

设置拦沙坝及泄洪排沙设施,

将库区分成拦沙库和

蓄能专用下水库两部分,

通过“蓄清排浑”方式

解决泥沙问题。

同时,电站参与滦河水环境治理,

建设了水质监测站,

定期向环保部门提供

水质监测数据,

助力滦河治理

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▲丰宁电站蓄能专用下水库和拦沙库泾渭分明。图片来源:国网新源集团

电站建设还增加工程区内

湿地面积800余亩

有效改善了当地生态。

这些年,库区常常能看到

黑鹳、白天鹅等珍稀鸟类。

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▲国家电网江西洪屏抽水蓄能电站。图片来源:国网新源集团

从黑龙江到海南、

从新疆到浙江,

40余座抽水蓄能电站

风景各异,姿色万千。

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▲国家电网浙江天荒坪抽水蓄能电站上水库美如画。张佳彬 摄

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▲冬季的国家电网新疆阜康抽水蓄能电站建设现场英姿勃发。图片来源:国网新源集团

截至2021年年底,

我国抽水蓄能电站核准在建

总装机规模为6153万千瓦

在运抽水蓄能电站总装机规模

3639万千瓦

均居世界首位

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随着新型电力系统建设的推进,

抽水蓄能发展速度加快。

“十四五”期间,我国

抽水蓄能电站的建设数量

将超过200个

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▲国家电网山东沂蒙抽水蓄能电站上水库进出水口绽放出水花。图片来源:国网新源集团

落笔在高山之巅,

书写于万里山河,

中国的抽水蓄能事业

正在蓬勃发展。

更清洁的能源供给,

更安全的电力供应,

更幸福美好的未来,

自主创新、不断超越的

中国抽水蓄能技术

将为推动能源清洁低碳转型、

社会可持续发展贡献

中国力量、

中国智慧!

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