9月9日，抽水蓄能發展再迎新利好。國家能源局發布《抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035年）》，提出到2035年，形成滿足新能源高比例大規模發展需求的，技術先進、管理優質、國際競爭力強的抽水蓄能現代化產業，培育形成一批抽水蓄能大型骨干企業。
國家電網有限公司高度重視抽水蓄能發展，“十三五”以來開工建設了一批重點項目，今年3月又出臺構建新型電力系統加快抽水蓄能開發建設六項重要舉措。國網新源控股有限公司作為公司集約化、專業化開發建設運營抽水蓄能電站的平臺企業，在抽水蓄能領域積累了豐富的建設、運維經驗，并致力于科技創新，推動設備國產化和標準建設，為促進行業持續健康高質量發展作出積極探索。
創新施工工藝 建設精品工程
“癸丑之三月晦，自寧海出西門。云散日朗，人意山光，俱有喜態。”在《徐霞客游記》開篇第一句描述的浙江寧?？h，青山碧水間，一座抽水蓄能電站正在緊鑼密鼓地建設中。
8月19日凌晨，伴隨著機器的轟鳴聲，超小轉彎半徑硬巖全斷面隧道掘進機（TBM）在181天的掘進作業后，從寧海抽水蓄能電站工程廠房自流排水洞出洞。在直徑3.5米、長2522.4米的隧洞內，巖壁上一環環淺淺的紋理，是TBM穿行的痕跡，也是國網新源公司抽水蓄能電站隧洞施工工藝的體現。
抽水蓄能電站的隧道洞室藏于山體內，是電站的核心區域。洞室和通道的開挖、支護是抽水蓄能電站施工最難的部分之一。與傳統人工鉆爆作業相比，TBM施工技術具有安全風險低、環境影響小、自動化程度高、施工速度快、進度保證率高的優點。
2019年，為山東文登抽水蓄能電站量身定制的超小轉彎半徑TBM研發成功并投入應用。這是我國首次將TBM施工方法引入抽水蓄能工程建設。今年1月20日，TBM從文登抽水蓄能電站運抵寧海抽水蓄能電站，重新組裝、調試后，開始應用于寧海抽水蓄能電站的建設中。“我們在TBM尾部增設了一臺儲渣礦車，在廠房排水洞外布設了兩條軌線和兩臺出渣電瓶車，實現洞室開挖出渣同步作業，明顯提高了掘進速率。”寧海抽水蓄能電站負責人馬明剛介紹，在廠房排水洞開挖過程中，TBM月進尺超過530.76米，單日進尺達26米，創下了國內抽水蓄能行業內的最快紀錄。
目前，國網新源公司在建抽水蓄能電站共有30座。該公司副總經理路振剛說：“在建項目多，就意味著施工中有很多短洞要打，可以通過統一洞徑，用TBM在一個電站打完，再接著打另一個，實現迭代長打，這是管理突破。此外，TBM能夠實現小轉彎，可以把原來上下三層獨立的洞室串到一起變成螺旋形的長洞，實現短洞長打，這是技術突破。”電站群的建設讓TBM利用效率更高，攤薄了單個項目成本，實現經濟效益最大化。
國網新源公司積極推廣機械化施工工藝。目前，除了超小轉彎半徑TBM在推廣應用，大斷面平洞TBM、斜井TBM、可變徑TBM等系列設備應用試點和TBM施工洞室支護方案、定額編制等配套研究工作也在有序推進。針對抽水蓄能電站輸水隧洞布置特點，該公司還創新應用高精度定向鉆結合反井鉆進行陡傾角、長斜井開挖施工，創新了斜井施工新工藝。
針對傳統地質災害排查預警不及時等問題，國網新源公司還引進了地質災害隱患衛星遙感排查與監測預警系統，于2020年在陜西鎮安、重慶蟠龍抽水蓄能電站開展試點應用，實現對試點電站所有工程區域的實時監測分析。今年4月，該系統提前13小時預警了鎮安抽水蓄能電站公路高邊坡塌方，不僅幫助施工人員及時撤離，也為應急處置工作爭取了寶貴時間。
在管控體系方面，國網新源公司以數字化轉型為契機，運用“大云物移智”等技術，開展基建數字化管控系統建設，打造統一、開放、共享的基建數字化管控平臺，目前已完成33個基建數字化模塊的研發和兩級部署；在項目層面全面推廣地質災害隱患衛星遙感監測、非接觸式灌漿監控、施工用電智能監控、工程安全監測、質量驗評、試驗檢測、移動巡檢等模塊，實現對項目建設關鍵環節的智能管控。
推動設備國產化 引領行業技術方向
在有“神仙居所”美譽的浙江省仙居縣，千嶂疊翠，清流湍急，風光秀美。在梧桐山下，永安溪畔，坐落著仙居抽水蓄能電站。這是我國首座自主研發、自主制造、自主安裝、自主調試的抽水蓄能電站。
抽水蓄能機組集水泵和水電機組功能于一體，正向抽水儲能，反向放水發電，其水力、機械、電氣和控制技術與常規水泵、水電機組存在本質差別。2003年以前，我國抽水蓄能機組全部依賴進口，缺乏抽水蓄能技術研究的理論積累、開發能力和實驗研究平臺。
2003年，我國通過打捆招標和技貿結合的方式，從國外引進了30萬千瓦大型抽水蓄能機組設備的設計和制造技術。2010年，在仙居抽水蓄能電站這塊試驗田上，我國開展了40萬千瓦級抽水蓄能機組研發制造，進一步提升抽水蓄能裝備國產化水平。
2016年4月，仙居抽水蓄能電站1號機組成功并網發電，機組的核心水泵水輪機、發電機以及自動控制系統均擁有自主知識產權，實現了40萬千瓦級抽水蓄能機組關鍵技術完全國產自主化。
“國產化道路不會一帆風順，不可能一個坑都踩不到，但我們也要蹚出一條新路，支撐國產化技術進步。”時任仙居抽水蓄能電站負責人姜成海說。
在發現問題、解決問題中，我國抽水蓄能技術取得了長足的進步。位于湖南省長沙市望城區的黑麋峰抽水蓄能電站4號機組存在特定水頭限負荷運行的問題。2015年，國網新源公司開展該機組優化工作。經過32輪模型試驗、8次專題協調會，“6+6”長短葉片轉輪的優化方案被確定下來。作為世界首臺應用“6+6”長短葉片轉輪的抽水蓄能機組，4號機組更換轉輪后，使得整個黑麋峰抽水蓄能電站的穩定性、安全性及服務大電網能力都得到大幅提升。
國網新源公司始終將科技創新擺在突出重要位置，聯合有關高校、科研院所、設計院、制造廠家等單位開展攻關，歷時十余年，在抽水蓄能水泵水輪機、發電電動機、計算機監控系統、靜止變頻系統、調速系統、勵磁系統、繼電保護系統及調試、運行和其他輔助裝備等方面取得全面突破。
6月份，我國首座700米級水頭抽水蓄能電站——吉林敦化抽水蓄能電站1號機組投產發電。工程在電站設計、制造、安裝，機組水力、電機、結構等多方面取得了重大突破：電站設計的出線電纜為國內最長單根無中間接頭500千伏交聯聚乙烯高壓電纜；機組額定水頭655米，最高揚程達712米，是我國首次自主研制的700米級超高水頭、高轉速、大容量抽水蓄能機組；發電機采用“一根軸”結構，解決了高轉速機組擺度控制難題；推力軸承創新采用噴淋式冷卻方式，提高了機組效率和推力軸承的承載能力。
圍繞抽水蓄能“卡脖子”問題，國網新源公司加速關鍵核心技術攻關，累計獲得省部級和行業科學技術獎114項，取得專利授權2101項（其中發明專利270項）；加強技術標準布局，共承擔和參與制定、修訂國際標準2項、國家標準26項以及行業、團體、公司等標準131項，逐步引領國內抽水蓄能行業技術方向。
保障大電網安全 促進新能源消納
9月6日，目前世界在建裝機規模最大的抽水蓄能電站——河北豐寧抽水蓄能電站具備倒送電條件。這座2022年北京冬奧會配套綠色能源重點工程的總裝機容量達到360萬千瓦，12臺機組全部投運后，每年可促進消納風電、太陽能發電超過87億千瓦時。
新能源發電易受天氣變化影響，出力不穩定，需要匯集各種資源參與系統調節，以增強整體靈活性、適應性。抽水蓄能技術成熟，具有調峰、調頻、調相、儲能、系統備用和黑啟動等六大功能和容量大、工況多、速度快、可靠性高、經濟性好等五大技術經濟優勢，在保障大電網安全、促進新能源消納、提升全系統性能等方面發揮著重要作用。
位于遼寧丹東的蒲石河抽水蓄能電站是我國東北地區建成的第一座大型抽水蓄能電站。今年，為助力東北地區風電消納，蒲石河抽水蓄能電站響應調度指令要求，臨時啟動機組抽水516臺次；為保障東北電網運行的穩定性，3臺機組單日最高啟動次數達到19次。
國家電網已經成為全球新能源裝機規模最大、發展最快的電網。公司經營區在運抽水蓄能電站28座、裝機2341萬千瓦，在建35座、裝機4853萬千瓦，保障著大電網的安全穩定運行。
“作為以新能源為主體的新型電力系統的重要組成部分，抽水蓄能電站可以有效應對新能源發電的隨機性和波動性，它的雙倍調節能力能滿足新能源‘靠天吃飯’帶來的靈活調節需求。”國網新源公司發展部主任余賢華說，抽水蓄能電站在2～3分鐘內便可以啟動，迅速響應電網需求，是當前技術最成熟、經濟性最優、最具大規模開發條件的電力系統綠色低碳清潔靈活調節電源。
今年夏天，浙江省全社會最高用電負荷突破1億千瓦，創下新高。抽水蓄能電站面對大負荷考驗也變得“忙碌”起來。8月12日9時，華東電力調度控制分中心要求浙江桐柏抽水蓄能電站啟動3臺機組發電運行。
作為電網調峰的重要手段，抽水蓄能電站能夠有效調節電力生產、供應、使用之間的動態平衡，助力大電網平穩運行。8月12日，桐柏抽水蓄能電站不再采用典型的“兩發一抽”或者“兩發兩抽”運行方式，而是增加運行頻次，采用“三發兩抽”的運行方式：在上午、下午、晚間3個用電高峰時段發電運行，中午、凌晨2個用電低谷時段抽水運行，以補充發電運行時段消耗的上水庫水量，為用電高峰期發電做好準備。
“抽水蓄能電站就像一個用水做成的大型蓄電池，利用上下水庫的落差，在電網負荷低谷時可將電能轉化為水的勢能儲存起來，負荷高峰時再將水能轉化為電能，實現削峰填谷。”余賢華介紹，當各地迎來較高用電負荷時，抽水蓄能電站會根據電網需求改變運行模式。
今年1～8月，國網新源公司全部抽水蓄能機組累計啟動41076次，較去年同期增長19.46%；發電量176.27億千瓦時，較去年同期增長20.92%；促進新能源電量消納162億千瓦時。
評論