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    奮進(jìn)強(qiáng)國(guó)路 闊步新征程·重大項(xiàng)目巡禮|豐寧抽水蓄能電站:世界最大“超級(jí)充電寶”這樣建成

    2024-11-19 18:42:14  來(lái)源:河北新聞網(wǎng)

      近日拍攝的國(guó)網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站內(nèi)世界單體規(guī)模最大的地下廠房。 河北日?qǐng)?bào)記者 陳寶云攝

      11月14日,豐寧壩上,光照正好,風(fēng)力充足,風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電量持續(xù)攀升。

      “請(qǐng)立即開(kāi)啟2臺(tái)機(jī)組抽水運(yùn)行?!?時(shí)47分,接到華北網(wǎng)調(diào)調(diào)度電話指令,國(guó)網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站中控室主值班員田亞平隨即展開(kāi)操作:輸入指令值,按下啟動(dòng)鍵。10分鐘內(nèi),9號(hào)機(jī)、3號(hào)機(jī)相繼抽水并網(wǎng)。

      當(dāng)天,電站陸續(xù)啟動(dòng)8臺(tái)定速機(jī)組抽水,消納新能源電量1069.95萬(wàn)千瓦時(shí),保證了電網(wǎng)的平穩(wěn)、高效運(yùn)轉(zhuǎn)。

      憑借豐富的風(fēng)能、太陽(yáng)能資源,張承壩上地區(qū)風(fēng)電、光伏裝機(jī)規(guī)模均突破千萬(wàn)千瓦級(jí)。然而,風(fēng)機(jī)、光伏發(fā)電具有波動(dòng)性、隨機(jī)性,當(dāng)“追風(fēng)逐日”有了規(guī)模,隨之產(chǎn)生的消納和儲(chǔ)能問(wèn)題凸顯出來(lái)。

      如何削峰填谷?抽水蓄能電站給出了把風(fēng)光電轉(zhuǎn)化為水勢(shì)的解決方案。

      灤河?xùn)|去,流淌至豐寧滿族自治縣四岔口鄉(xiāng)永利村,四周高山聳立,峰嶺成群,水流湍急。豐寧抽水蓄能電站在建設(shè)上合理利用了當(dāng)?shù)氐牡乩憝h(huán)境優(yōu)勢(shì)。

      “電站上水庫(kù)位于山谷中央,如同一個(gè)天然水盆,通過(guò)在山體深處修建的6條直徑約7米的雙向水道,與下水庫(kù)相連。兩座水庫(kù)高差達(dá)到425米?!眹?guó)網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司機(jī)電部主任陳磊說(shuō)。

      用電低谷時(shí),電站用富余電能將水從下水庫(kù)抽至上水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái);用電高峰時(shí),將水從上水庫(kù)放至下水庫(kù)發(fā)電。

      一抽一放,這座世界裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站馴服了“不聽(tīng)話”的風(fēng)光資源,把低谷過(guò)剩電能轉(zhuǎn)為高峰優(yōu)質(zhì)電能,被譽(yù)為“超級(jí)充電寶”。

      自2021年12月30日首臺(tái)機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電以來(lái),截至今年11月13日,豐寧抽水蓄能電站累計(jì)發(fā)電82.39億千瓦時(shí),消納新能源電量103.97億千瓦時(shí),削峰填谷效果顯現(xiàn)。

      早在1995年,豐寧抽水蓄能電站就開(kāi)始了布局規(guī)劃。由于豐寧地處燕山山脈,地質(zhì)條件復(fù)雜,電站的建設(shè)勘測(cè)等前期工作,前后經(jīng)過(guò)了18年。2013年,電站正式開(kāi)工建設(shè)。

      水面如鏡,波光粼粼,站在電站下水庫(kù)大壩上俯視,國(guó)網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司工程部工程師賈晉感觸良多。誰(shuí)能想到,這里曾是遠(yuǎn)近聞名的“流沙河”。

      下水庫(kù)是在原豐寧水庫(kù)基礎(chǔ)上修建的。由于上游生態(tài)脆弱,水土流失嚴(yán)重,當(dāng)時(shí)豐寧水庫(kù)年均入庫(kù)沙量達(dá)171萬(wàn)立方米。賈晉清晰地記得湍急的河水裹挾著泥沙滾滾而來(lái)的場(chǎng)景。

      “按當(dāng)時(shí)預(yù)計(jì),如不解決泥沙問(wèn)題,庫(kù)容4100多萬(wàn)立方米的下水庫(kù),24年后將被填平?!辟Z晉說(shuō),平均每立方米9.43公斤的含沙量,也將對(duì)機(jī)組造成嚴(yán)重磨損,大大降低使用壽命。

      為降服“流沙河”,電站委托武漢大學(xué)、中國(guó)水科院開(kāi)展了泥沙淤積數(shù)學(xué)模型技術(shù)和物理模型實(shí)驗(yàn)。通過(guò)分析對(duì)比,確定了在原豐寧水庫(kù)庫(kù)尾設(shè)置攔沙壩及泄洪排沙設(shè)施,將庫(kù)區(qū)分成攔沙庫(kù)和蓄能專用下水庫(kù)兩部分的可行性。

      “需要蓄水時(shí),先關(guān)上泄洪排沙洞閘門(mén),河水中的泥沙得到沉淀后,再打開(kāi)溢洪道閘門(mén),河水流入蓄能專用下水庫(kù)?!辟Z晉說(shuō),加上溢洪道、導(dǎo)沙明渠等水工建筑設(shè)施,可保障發(fā)電用水幾乎沒(méi)有泥沙。

      但因?yàn)榈刭|(zhì)條件復(fù)雜,開(kāi)挖施工難度非常大,一不小心就有坍塌的危險(xiǎn),建設(shè)團(tuán)隊(duì)不得不邊開(kāi)挖邊調(diào)整支護(hù)方案。

      經(jīng)過(guò)7年的奮戰(zhàn),賈晉他們克服了一系列施工技術(shù)難題,終于建成了我國(guó)抽水蓄能電站中泄洪排沙建筑物布置最復(fù)雜的下水庫(kù),累計(jì)清理灤河底部泥沙180余萬(wàn)立方米,還將校核洪水標(biāo)準(zhǔn)提高到2000年一遇。工程區(qū)內(nèi)濕地面積增加800余畝,黑鸛、白天鵝等珍稀鳥(niǎo)類在庫(kù)區(qū)安了家。

      驅(qū)車沿著山路行至一座巨大的山門(mén)。大門(mén)緩緩打開(kāi),蜿蜒的隧道四通八達(dá),向內(nèi)行駛一段,方才豁然開(kāi)朗。

      這里是世界上單體規(guī)模最大的抽水蓄能電站地下廠房,長(zhǎng)414米、跨度25米、高54.5米,可同時(shí)停放11架波音737客機(jī),被譽(yù)為電站的心臟。

      在千山萬(wàn)壑中建造如此復(fù)雜結(jié)構(gòu)的超大型地下洞室群,參與其中的國(guó)網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司工程部主任王蘭普至今難掩激動(dòng)。

      他回憶,建設(shè)之初,地下廠房出現(xiàn)了以往抽水蓄能電站地下廠房沒(méi)有遇到過(guò)的較大圍巖變形,給廠房開(kāi)挖施工帶來(lái)了較大困擾。其中,洞壁上雕刻出用于安裝吊車的巖錨梁是必須克服的關(guān)鍵問(wèn)題之一。

      巖錨梁是地下廠房的重要承重構(gòu)件,將承擔(dān)后期發(fā)電機(jī)組全部的安裝及檢修任務(wù)。與普通的現(xiàn)澆梁相比,它不設(shè)立柱,而是懸空嵌于巖壁,如“巖石之肩”。巖錨梁開(kāi)挖一直是業(yè)內(nèi)難題,被比作“雕刻藝術(shù)”和“巖石上繡花”。

      電站所在的山體內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,裂隙平均每30厘米出現(xiàn)一組,爆破開(kāi)挖時(shí),巖石極易發(fā)生碎裂。如何讓不規(guī)則的巖壁支撐起上千噸重的鋼筋混凝土梁?

      通過(guò)反復(fù)梳理分析試驗(yàn),王蘭普和同事們精心計(jì)算細(xì)化爆破設(shè)計(jì)參數(shù),采用玻璃纖維錨桿加固軟弱巖體,首次系統(tǒng)性攻克復(fù)雜地質(zhì)條件下超大型地下洞室群建造關(guān)鍵技術(shù),用“工筆畫(huà)”雕琢出“巖梁之花”。

      歷經(jīng)110天,一條線條流暢的巖錨梁,順利開(kāi)挖完成,工期比原計(jì)劃縮短2個(gè)多月,為電站首臺(tái)機(jī)組投用奠定了基礎(chǔ)。

      “5、4、3、2、1,開(kāi)始!”隨著指令下達(dá),一陣轟隆隆的聲音傳來(lái),地下廠房里,陳磊和同事正在對(duì)11號(hào)變速機(jī)組進(jìn)行整組啟動(dòng)調(diào)試。

      廠房中央,一排白色圓頂形機(jī)組一字排開(kāi),連接地下輸水系統(tǒng),這正是整座抽水蓄能電站的關(guān)鍵——12臺(tái)30萬(wàn)千瓦可逆式水泵水輪機(jī)發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。

      8月11日,12號(hào)變速機(jī)組順利完成15天試運(yùn)行,正式投產(chǎn)發(fā)電。11號(hào)、12號(hào)兩臺(tái)變速機(jī)組為國(guó)內(nèi)首次引進(jìn)。

      “就響應(yīng)速度來(lái)說(shuō),定速機(jī)組是分鐘級(jí),變速機(jī)組則可做到秒級(jí),而且功率可大可小,相當(dāng)于可快充、可慢充?!标惱谡f(shuō),兩臺(tái)變速機(jī)組投入使用后,電力發(fā)送將更加靈活,更好平衡新能源大規(guī)模接入對(duì)電網(wǎng)穩(wěn)定性造成的影響。

      相比火電、核電機(jī)組,電站發(fā)電機(jī)組有個(gè)獨(dú)門(mén)“絕活”——黑啟動(dòng)。在電網(wǎng)發(fā)生異常情況時(shí),蓄能機(jī)組可在3到5分鐘內(nèi)迅速響應(yīng),為斷電區(qū)域提供電能,被稱為“電網(wǎng)最后一根火柴”。

      北京冬奧會(huì)、冬殘奧會(huì)期間,豐寧抽水蓄能電站接入柔性直流電網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了新能源多點(diǎn)匯集、風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)、源網(wǎng)荷協(xié)同,在源頭上降低了新能源發(fā)電的波動(dòng),保障了北京冬奧場(chǎng)館100%綠電供應(yīng),為破解新能源大規(guī)模開(kāi)發(fā)利用難題提供了“中國(guó)方案”。

      以山為勢(shì),化水為能,山水之間,動(dòng)能澎湃。

      今年年底,12臺(tái)機(jī)組將全部投運(yùn),屆時(shí),豐寧抽水蓄能電站年發(fā)電量將達(dá)66.12億千瓦時(shí),可滿足260萬(wàn)戶家庭一年的用電。(河北日?qǐng)?bào)記者 賈楠 陳寶云)

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