由中國(guó)電建設(shè)計(jì)施工的河北豐寧抽水蓄能電站，將為北京冬奧會(huì)實(shí)現(xiàn)100%綠色電能供應(yīng)提供可靠保障
□ 鐘洪明 李俊敏
2021年12月30日，由中國(guó)電建設(shè)計(jì)施工的世界最大抽水蓄能電站——河北豐寧抽水蓄能電站首批機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電，將為北京冬奧會(huì)歷史上首次實(shí)現(xiàn)100%綠色電能供應(yīng)提供可靠保障。
該項(xiàng)目總裝機(jī)容量360萬(wàn)千瓦，分兩期開(kāi)發(fā)，同期建設(shè)，一二期各180萬(wàn)千瓦，被譽(yù)為世界最大的“充電寶”和抽蓄電站領(lǐng)域的“百科全書(shū)”。電站樞紐建筑物主要由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房及開(kāi)關(guān)站組成，共安裝12臺(tái)單機(jī)容量為30萬(wàn)千瓦的單級(jí)混流可逆式水泵水輪發(fā)電電動(dòng)機(jī)組。其中兩臺(tái)為變速機(jī)組。
豐寧電站建設(shè)創(chuàng)造了抽水蓄能電站四項(xiàng)“第一”：裝機(jī)容量世界第一。共安裝12臺(tái)30萬(wàn)千瓦單級(jí)可逆式水泵水輪發(fā)電電動(dòng)機(jī)組，總裝機(jī)360萬(wàn)千瓦，為世界抽水蓄能電站之最。儲(chǔ)能能力世界第一。12臺(tái)機(jī)組滿發(fā)利用小時(shí)數(shù)達(dá)10.8小時(shí)，是華北唯一具有周調(diào)節(jié)性能的抽水蓄能電站。地下廠房規(guī)模世界第一。地下廠房單體總長(zhǎng)度414米，高度54.5米，跨度25米，是最大的抽水蓄能地下廠房。地下洞室群規(guī)模世界第一。豐寧電站地下洞室多達(dá)190條，總長(zhǎng)度50.14千米，地下工程規(guī)模龐大。
中國(guó)電力建設(shè)集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱“中國(guó)電建”）旗下有8家成員企業(yè)參加了工程建設(shè)。其中，北京院承擔(dān)了勘測(cè)設(shè)計(jì)工作，水電三局承擔(dān)了引水系統(tǒng)及金屬結(jié)構(gòu)安裝，水電七局、水電十四局承擔(dān)了地下廠房工程，水電三局、水電七局聯(lián)合體承擔(dān)了機(jī)電安裝，華東院承擔(dān)了工程監(jiān)理工作，西北院承擔(dān)了安全監(jiān)測(cè)和土建試驗(yàn)，成都院和中南院承擔(dān)了物探檢驗(yàn)檢測(cè)工作。
項(xiàng)目一二期工程分別于2013年5月29日、2015年9月23日開(kāi)工建設(shè)。建設(shè)過(guò)程中，中國(guó)電建設(shè)計(jì)施工團(tuán)隊(duì)踐行“兩山”理論，積極建設(shè)環(huán)境友好型抽水蓄能電站典范，最大限度保護(hù)現(xiàn)有自然生態(tài)，通過(guò)景觀表現(xiàn)傳承和延伸草原電站文化，提升電站整體視覺(jué)效果。設(shè)計(jì)方北京院推動(dòng)采用交流勵(lì)磁變速機(jī)組，配合張北柔性直流電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)孤網(wǎng)運(yùn)行，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)水電行業(yè)空白；水電三局在斜井導(dǎo)井開(kāi)挖中，在國(guó)內(nèi)抽水蓄能行業(yè)率先采用定向鉆精確開(kāi)孔，反井鉆反拉形成導(dǎo)井施工技術(shù)，出鉆點(diǎn)偏差在50厘米以內(nèi)，達(dá)到世界先進(jìn)水平；水電七局在地下廠房頂拱支護(hù)中，采用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)倒掛方式加強(qiáng)支護(hù)，開(kāi)創(chuàng)了國(guó)內(nèi)水電先例，確保了廠房穩(wěn)定和后續(xù)施工安全，成功解決了超大規(guī)模地下洞室群穩(wěn)定問(wèn)題；水電三局水電七局聯(lián)合體推廣使用布料機(jī)澆筑機(jī)組混凝土，使用BIM軟件進(jìn)行電纜敷設(shè)，在我國(guó)抽水蓄能行業(yè)尚屬首次。
該電站建設(shè)實(shí)現(xiàn)了三個(gè)“首次”。首次實(shí)現(xiàn)抽蓄電站接入柔性直流電網(wǎng)。電站接入張北柔直換流站，發(fā)揮負(fù)荷調(diào)節(jié)和區(qū)域穩(wěn)定協(xié)調(diào)控制作用，有效實(shí)現(xiàn)新能源多點(diǎn)匯集、風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)、時(shí)空互補(bǔ)、源網(wǎng)荷協(xié)同，支撐具有網(wǎng)絡(luò)特性的直流電網(wǎng)高可靠高效率運(yùn)行。首次在國(guó)內(nèi)采用大型變速抽水蓄能機(jī)組技術(shù)。電站二期工程采用兩臺(tái)交流勵(lì)磁變速機(jī)組，與傳統(tǒng)定速機(jī)組相比，具有水泵功率有效調(diào)節(jié)、運(yùn)行效率更高、調(diào)度更靈活等優(yōu)越性。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)，為今后抽蓄大規(guī)模開(kāi)發(fā)建設(shè)提供了技術(shù)保障和工程示范。
作為京津冀電網(wǎng)的主要調(diào)節(jié)電源，具有調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相、儲(chǔ)能、系統(tǒng)備用和黑啟動(dòng)等“六大功能”，被譽(yù)為托起京津冀能源電力轉(zhuǎn)型的“金鑰匙”，是該區(qū)域電網(wǎng)構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。電站的建設(shè)對(duì)于確保電網(wǎng)安全、促進(jìn)新能源消納、促進(jìn)首都經(jīng)濟(jì)圈生態(tài)環(huán)境保護(hù)、助力實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)具有重要意義。
據(jù)了解，豐寧抽水蓄能電站12臺(tái)機(jī)組將于2024年全部實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)發(fā)電，每年可消納過(guò)剩電能87億千瓦時(shí)，年發(fā)電量62.88億千瓦時(shí)，可滿足260萬(wàn)戶家庭一年的用電，年節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48萬(wàn)噸，減少碳排放120萬(wàn)噸，相當(dāng)于造林24萬(wàn)余畝。
評(píng)論