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26年的绿色求索—三峡集团抽水蓄能业务发展纪实

        发布时间:2019-01-10 10:36        编辑:北极电力网

抽水蓄能是一种特殊的发电形式,它将电网低负荷时的多余电能转变为高峰期的高价值电能,具有较强的调频、调相和稳定电力系统的能力,被誉为水电"皇冠上的明珠",不仅具有常规水电站发电的"武功",更身藏低谷储能的"绝技"。

26年来,致力于打造国际一流清洁能源集团的中国水电领军者——三峡集团慧眼识"珠",阔步进军抽水蓄能电站建设领域。从十三陵到呼和浩特再到长龙山,三峡集团在抽水蓄能领域积累了丰富经验,锻炼了建设队伍,取得了长足发展。

 

26年回眸,抽水蓄能求索路

从上世纪50年代开始,抽水蓄能电站便是西欧各国的宠儿,一度引领世界抽水蓄能电站建设潮流。60年代后期,美国抽水蓄能电站装机容量跃居世界第一。进入90年代后,日本超过美国成为抽水蓄能电站装机规模最大的国家,并保持至今。

与世界发达国家相比,我国长期以来抽水蓄能装机明显不足,远不能满足经济社会快速发展和以煤为主的电力系统安全稳定经济运行的需要,不能满足电力系统节能减排、清洁能源大规模远距离输送、分布式发电大规模接入以及智能化电网建设的需要。

抽水蓄能在电力系统中的合理规模与电力系统的电源结构、网架结构、负荷特性等多种因素有关。随着我国节能减排要求的不断提高,产业结构和能源结构调整步伐逐步加快,高耗能企业用电逐渐减少,电力系统峰谷差不断增大;此外,风电、核电等清洁能源的大规模发展,也使得具有相当调峰调频和电网保障能力的抽水蓄能电站建设迫在眉睫。

上世纪80年代末90年代初,国内一些能源开发企业开始认识到,抽水蓄能未来将可能在节能减排和电网智能化发展中发挥重要作用,它是我国实现电力系统节能减排和清洁化、智能化发展的必然选择。

自此,这一片中国清洁能源的"新大陆"开始有了"探路者",他们后来成为中国第一批抽水蓄能先锋队,这其中就有三峡集团的身影。

上世纪80年代末开工建设的北京十三陵抽水蓄能电站是三峡集团参建的第一座抽水蓄能电站,也是我国最早一批抽水蓄能项目之一。

1989年初,十三陵抽水蓄能电站工程前期准备及施工逐步展开。三峡集团下属利源公司负责地下工程的监理工作。这座位于十三陵风景区内的抽水蓄能项目,利用已建成的十三陵水库为下库,在其左岸蟒山山岭后的上寺沟建造上水库,发电厂房洞室开挖于蟒山岩体内。地下厂房共装有4台混流可逆式水轮发电机组,单机容量20万千瓦,电站调节方式为日调节。电厂采用一管双机布置,每条水道分别设置引水调压井和尾水调压井。1992年,电站主体工程全面开工,1996年四台机组全部发电。

十三陵抽水蓄能电站建成后,作为北京地区调峰和紧急事故备用电源,为改善首都供电质量作出重要贡献,其接入华北电力系统后,与京津唐电网联网运行,减少了火电频繁调整出力和开启,改善了运行条件,降低了煤耗,同时兼有填谷、调频和调相等功能。据不完全统计,该电站投入运行后,每年约为电网节省煤炭22.5万吨。

今年6月23日,对三峡集团具有里程碑意义的又一座抽水蓄能项目——内蒙古呼和浩特抽水蓄能电站(以下简称"呼蓄电站")所有机组全部投产发电。呼蓄电站由上水库、下水库和引水发电系统等建筑物组成。工程总装机容量120万千瓦,安装有4台30万千瓦的立轴单级可逆混流式机组,设计年抽水用电量26.77亿千瓦时,年发电量20.07亿千瓦时。

呼蓄电站是内蒙古第一个大型水电工程项目,也是三峡集团在内蒙古实施清洁能源发展战略的切入点,其建设对于内蒙古清洁能源发展具有重要意义,将有效缓解蒙西电网火电机组的调峰压力,优化电源结构,保障电网安全稳定运行。

今年10月29日,三峡集团投资建设的浙江长龙山抽水蓄能电站(以下简称长龙山电站)正式通过浙江省发改委核准,电站进入正式实施阶段,这也标志着三峡集团开始全面进入抽水蓄能领域。

长龙山电站位于浙江省安吉县天荒坪镇境内,该区域为我国华东经济发达地区、华东电网负荷中心。电站为日调节、纯抽水蓄能电站,规划安装6台单机容量35万千瓦的单级单转速立轴混流可逆式抽水蓄能机组,总装机容量为210万千瓦。工程总投资为106.8亿元。

长龙山电站建成后将充分发挥调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等功能,对于提高浙江省电网调峰能力,保障华东电网安全、节能、经济运行,促进区外电力合理消纳,推动长三角经济圈绿色发展具有重要意义。

 

3代建设,技术创新有传承

根据国家《能源发展"十二五"规划》,"十二五"期间,中国抽水蓄能开工规模4000万千瓦,2015年底抽水蓄能装机规模3000万千瓦,2020年底达到7000万千瓦,约占同期全国总装机容量的4.4%。

业内普遍认为,届时,中国将超过美国、日本成为世界抽水蓄能第一大国,抽水蓄能电站未来可期。但相应的,这项独特的清洁能源开发形式的特点和建设难度也将同时显现。

容量大、水头高,是三峡集团三代标志性抽水蓄能电站的共同特点,也是近年来我国高水头抽水蓄能电站建设迈上新台阶的写照。

据了解,十三陵抽水蓄能电站为当时国内第二大抽水蓄能电站,上池有效库容为422万立方米,下池为原有的十三陵水库,总库容7978万立方米,调节库容为3408万立方米,电站设计水头430米,最大水头48l米。呼蓄电站上、下水库总库容分别为679.72万立方米、705.08万立方米,额定水头521米。长龙山电站上下水库总库容将分别达1099万立方米、总库容1611万立方米,额定水头则将达到710米。

"高水头有利于提高机组运行效率,增加电站的经济性,但同时它也带来了机组制造、高压钢板焊接、长斜井和高水头岔管施工难度加大等一系列建设难点。"长龙山电站相关负责人介绍。

为更好地保证工程质量与效率,三峡集团抽水蓄能"特种部队"积极推动技术创新,寻求难点突破,不少关键技术已达到世界领先水平。

早在20余年前,十三陵电站就首次使用了LM-200型反井钻机,成功完成深度为160.8米、直径为1.4米的导井开挖。在下倾角为50度的高压管道金属结构斜管段安装中,首次使用80公斤级5.2米直径钢板,并创造了月制作量980吨、月安装进尺150米的纪录。

在此基础上,呼蓄电站进一步实现创新突破,引水压力钢管首次全国产化,其高压钢岔管HD值为国内同类工程最高值;引水系统四条长斜井开挖施工方案采用阿里马克爬罐配反井钻机进行对接开挖,这是这项技术在国内首次应用。

据了解,长龙山电站建设过程中,也将会在高压管道和钢板焊接、斜井施工等诸多方面采用新技术,力争新突破,其经济指标也将远优于全国近年来开工的抽水蓄能电站。

除了技术难点的创新和突破,从十三陵到长龙山,三峡集团的抽水蓄能项目已悄然实现了电站机组从全部依赖进口到全国产化的蜕变,这是三峡集团走科学发展道路,坚持自主创新,大力推动水电装备国产化的重要成果。

"上世纪90年代初,我国抽水蓄能工程建设起步不久,当时十三陵电站机组主要依赖进口,选定欧洲企业制造的4台可逆式机组",曾参与十三陵电站建设、如今又负责长龙山电站项目的三峡发展公司副总经理、浙江长龙山抽水蓄能有限公司总经理时会良回忆说。

然而,到呼蓄电站建设时,4台30万千瓦立轴单级可逆轮流式水泵水轮发电机组已全部为东方电机生产制造。

"呼蓄项目是国家发改委实施'抽水蓄能机组设备国产化'后续依托的六个项目之一,于2006年11月与东方电机股份有限公司签订机电设备采购合同。即将开工建设的长龙山电站也将实现机组设备国产化",长龙山电站相关负责人表示。

此外,值得一提的是,三代抽水蓄能电站所在地都是风景优美的当地景区,工程与自然美景相得益彰。以项目经济效益最优为目标,三峡集团在这些工程中大胆采用新技术和新工艺,在设计施工中尽量避免对环境造成负面影响,合理配置和使用当地旅游资源,抽水蓄能电站生态环境建设经验得到很好地传承。

 

进入21世纪以来,我国抽水蓄能电站建设驶入快车道,投产装机容量从500 多万千瓦增加到2014年的2185万千瓦,仅次于日本和美国;在建容量2128万千瓦,居世界首位。

随着社会进步、经济发展,建设抽水蓄能电站对调整我国能源结构、保障电力系统安全稳定运行的重要意义日益明显。

三峡集团在抽水蓄能领域坚定探索的26年发展历程,是其开拓自身清洁能源业务的远见卓识,更是其积极发挥水电建设科技、管理和人才优势,努力为我国绿色清洁能源发展作出更大贡献的责任之举。未来,三峡集团还将继续在这条道路上昂首前行,成为行业内外的表率。

京陵起点,求索路远,呼蓄砥砺,坚定向前,长龙山巅,碧水绵延。

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