中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：4月2日，3號(hào)機(jī)組正式進(jìn)入最后的考核試運(yùn)行；4月4日，最后一臺(tái)機(jī)組——4號(hào)機(jī)組完成甩負(fù)荷試驗(yàn)……我國(guó)西南地區(qū)首座百萬(wàn)千瓦級(jí)抽水蓄能電站，也是我國(guó)首次在軟巖區(qū)建設(shè)的大型抽水蓄能電站——國(guó)網(wǎng)新源重慶蟠龍抽水蓄能電站，日前進(jìn)入全面投產(chǎn)發(fā)電倒計(jì)時(shí)。
蟠龍抽水蓄能電站位于重慶市綦江區(qū)境內(nèi)，地處重慶用電負(fù)荷中心并緊鄰四川水電基地，是落實(shí)成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈建設(shè)的重大工程，也是促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整，助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的一項(xiàng)重要成果。據(jù)了解，電站安裝4臺(tái)單機(jī)容量30萬(wàn)千瓦的混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量120萬(wàn)千瓦，于2015年9月開(kāi)工建設(shè)，設(shè)計(jì)年發(fā)電量20.04億千瓦時(shí)，年抽水電量26.72億千瓦時(shí)。其投產(chǎn)對(duì)當(dāng)?shù)仉娏Ρ９?、促進(jìn)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整有何助益？在被稱為“夾心餅干”的地質(zhì)條件上建設(shè)抽水蓄能電站有哪些難題，建設(shè)者們又是如何攻克這些難題的？記者與您一起探訪這座綠電“倉(cāng)庫(kù)”。
調(diào)峰調(diào)頻調(diào)相、緊急事故備用
抽水蓄能提升清潔能源消納力
驅(qū)車從綦江區(qū)中峰鎮(zhèn)場(chǎng)鎮(zhèn)中心一路向南，溯溪而上，約10分鐘車程，便來(lái)到蟠龍抽水蓄能電站項(xiàng)目入口。從山腳繼續(xù)逶迤上行，車窗外的風(fēng)景在高山和隧道間不斷切換，約40分鐘后，車輛駛出最后一個(gè)隧道，紅土、綠樹(shù)和電站上水庫(kù)碧綠的水面共同組成一道靚麗風(fēng)景線。
很多人不知道的是，靚麗風(fēng)景背后是近9年的攻堅(jiān)克難。
“修建2.6公里的進(jìn)場(chǎng)路就耗時(shí)2年，修建上下庫(kù)連接路的8個(gè)隧道則耗時(shí)3年，去年底1號(hào)機(jī)組總算建成投產(chǎn)?！被貞浧鸾?年的建設(shè)施工，國(guó)網(wǎng)新源重慶蟠龍抽水蓄能電站有限公司工程部工作人員周曙光感嘆良多。之所以施工難、進(jìn)展慢，是由電站所在地的特殊地質(zhì)條件——軟巖地質(zhì)導(dǎo)致的。
據(jù)介紹，蟠龍抽水蓄能電站地處四川盆地東南邊緣，巖性多為泥質(zhì)粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、砂巖等，多呈夾層分布，層與層之間結(jié)合力差，巖石強(qiáng)度低，遇水易軟化。業(yè)內(nèi)人士常用“夾心餅干”來(lái)形容這種軟巖地質(zhì)條件，一旦開(kāi)挖，巖石裸露極易風(fēng)化崩解，加之電站所在地年平均降雨天數(shù)近200天，工程建設(shè)更是難上加難。
難度如此之大，該電站為何一定要建？發(fā)展所需，民之所盼。
重慶，依山傍水，是山城，也是江城。境內(nèi)高低錯(cuò)落的地形和罕見(jiàn)的山水優(yōu)勢(shì)，賦予了這座城市獨(dú)特的魅力。然而，這里卻是西部地區(qū)唯一的能源凈輸入省市，電力生產(chǎn)供應(yīng)以火電為主，系統(tǒng)調(diào)峰主要依賴水電、煤電機(jī)組，風(fēng)、光資源有限，受氣候影響，夏季電力負(fù)荷峰谷差率最大超50%，能源資源供應(yīng)壓力不小。
在“雙碳”目標(biāo)之下，能源保障不僅要解決“缺不缺”的問(wèn)題，還要解決“好不好”的問(wèn)題。重慶全面推進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展綠色轉(zhuǎn)型，加速構(gòu)建清潔能源“外引內(nèi)增”電力供應(yīng)格局，抽水蓄能和其他能源裝機(jī)形成互補(bǔ)，是挖掘調(diào)節(jié)資源的一種思路。
據(jù)介紹，蟠龍抽水蓄能電站在重慶電網(wǎng)中承擔(dān)削峰填谷、調(diào)頻調(diào)相、緊急事故備用等任務(wù)，4個(gè)機(jī)組全部投運(yùn)后，調(diào)節(jié)能力可達(dá)到240萬(wàn)千瓦，將成為西南地區(qū)名副其實(shí)的“超級(jí)充電寶”。
“作為國(guó)家實(shí)施大規(guī)?！麟姈|送’主通道上的中繼電源，這個(gè)電站還是疆電、川電入渝后重慶電網(wǎng)主網(wǎng)架安全穩(wěn)定運(yùn)行的重要保障，通過(guò)統(tǒng)籌配置送端和重慶地區(qū)調(diào)峰資源，充分發(fā)揮削峰填谷功能，能夠有效緩解重慶電網(wǎng)調(diào)峰壓力，提高清潔能源整體消納能力，為遠(yuǎn)距離、大規(guī)模消納跨區(qū)域清潔能源奠定基礎(chǔ)，又被稱為綠電‘倉(cāng)庫(kù)’。”國(guó)網(wǎng)新源重慶蟠龍抽水蓄能電站有限公司副總經(jīng)理陳張華介紹，這座電站發(fā)的電將通過(guò)500千伏輸電線路接入重慶電網(wǎng)，全面投運(yùn)后，預(yù)計(jì)每年可減少標(biāo)準(zhǔn)煤耗15.23萬(wàn)噸，減排二氧化碳39.87萬(wàn)噸。
錨索加固、數(shù)據(jù)仿真
“蟠龍方案”攻克軟巖地質(zhì)難題
蟠龍抽水蓄能電站距重慶市主城區(qū)直線距離約80千米，由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房和地面開(kāi)關(guān)站等部分組成，工程量巨大。
“電站工程建設(shè)最核心的部分當(dāng)屬地下廠房的修建。”國(guó)網(wǎng)新源重慶蟠龍抽水蓄能電站有限公司工程部主任張峰介紹，而這也是最難的?！败泿r變形程度高、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、支護(hù)困難，對(duì)工程建設(shè)與運(yùn)行構(gòu)成巨大威脅，這是該項(xiàng)目工程建設(shè)無(wú)法回避的難題之一?！?
此前，國(guó)內(nèi)在軟巖地質(zhì)條件下修建大型地下洞室群的先例極少，幾乎沒(méi)有可借鑒的施工經(jīng)驗(yàn)。如何在如此脆弱的山體巖層建設(shè)一座結(jié)構(gòu)復(fù)雜又固若金湯的大型抽水蓄能電站？“蟠龍方案”給出了答案。
“我們的地下廠房一共有八層，比地質(zhì)條件好的抽水蓄能電站多1—2層，多出的層數(shù)是為了加強(qiáng)支護(hù)、減少變形?！睆埛逭f(shuō)。
考慮到軟巖層的影響，項(xiàng)目建設(shè)者們?cè)诘叵聫S房的頂部及周邊特意設(shè)置了三層錨固洞，按照間排距4.5米×4.5米來(lái)安裝錨索，通過(guò)“淺層錨噴+深層錨索”，形成有效支護(hù)體系。
為保證地下洞室群平穩(wěn)施工，蟠龍抽水蓄能電站還聯(lián)合高校開(kāi)展軟巖區(qū)大型地下洞室群變形機(jī)理及施工方法研究，采用“地下洞室群圍巖穩(wěn)定評(píng)價(jià)+最佳支護(hù)時(shí)機(jī)確定”技術(shù)，利用“三維地應(yīng)力場(chǎng)”分析模型，模擬地下廠房洞室群施工過(guò)程，通過(guò)數(shù)據(jù)仿真與對(duì)比分析，確定了適應(yīng)電站的地下廠房軟巖變形施工及支護(hù)方案。
“這為國(guó)內(nèi)在軟巖區(qū)建設(shè)大型抽水蓄能電站提供了寶貴經(jīng)驗(yàn)。”張峰說(shuō)，與常規(guī)的電站分析模型不同，該項(xiàng)目的分析模型新增了時(shí)間這一變量，將軟巖區(qū)巖體的流變特性也納入重要考量。模型仿真和施工進(jìn)度是同步的，每挖完一層，模型上也會(huì)及時(shí)調(diào)整，用以驗(yàn)證設(shè)計(jì)成果能不能滿足相應(yīng)的受力需求，從而模擬顯示出最易變形的部位，及時(shí)跟進(jìn)支護(hù)。
軟巖遇水軟化的特點(diǎn)，會(huì)直接影響整個(gè)電站發(fā)電效率和安全。為確保工程萬(wàn)無(wú)一失，施工人員還專程從百余公里外運(yùn)回粗細(xì)骨料、排水料、墊層料等灰?guī)r材料作為筑壩及混凝土施工用料。
此外，在上、下水庫(kù)主壩——混凝土面板堆石壩施工過(guò)程中，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還在填筑料碾壓等關(guān)鍵環(huán)節(jié)運(yùn)用大壩碾壓智能監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)，有關(guān)機(jī)械操作人員和現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理指揮中心、總控中心工作人員均可在線實(shí)時(shí)監(jiān)控碾壓情況，實(shí)現(xiàn)大壩碾壓作業(yè)質(zhì)量的智能可視化監(jiān)控與分析。
隨鉆測(cè)量鉆孔軌跡、實(shí)時(shí)預(yù)警地質(zhì)災(zāi)害
遙感技術(shù)讓施工更安全更精準(zhǔn)
抽水蓄能電站的工作原理是，在電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)利用富余電力，將水從下水庫(kù)抽到上水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái)；在負(fù)荷高峰時(shí)，則將上水庫(kù)儲(chǔ)存的水釋放到下水庫(kù)發(fā)電。
在上、下水庫(kù)水源轉(zhuǎn)換過(guò)程中，引水系統(tǒng)的設(shè)置是關(guān)鍵。
蟠龍抽水蓄能電站的引水系統(tǒng)設(shè)有三級(jí)斜井，最長(zhǎng)斜井261米。因地質(zhì)條件特殊復(fù)雜，斜井施工難度很大。
“遙感隨鉆測(cè)斜儀+定向鉆+反井鉆”的施工方法，為斜井施工精度提供了保障。據(jù)介紹，施工時(shí)，施工人員先用定向鉆，從上往下打一個(gè)直徑20厘米的孔用來(lái)定位，再用反井鉆從下往上反拉將孔徑擴(kuò)至2米左右形成導(dǎo)井，最后再用鉆爆法將導(dǎo)井?dāng)U挖到設(shè)計(jì)尺寸，即為斜井。
“整個(gè)過(guò)程中，導(dǎo)孔是基礎(chǔ)，導(dǎo)孔打得精準(zhǔn)，導(dǎo)井和斜井自然水到渠成。”陳張華表示，導(dǎo)孔精準(zhǔn)與否的關(guān)鍵就是遙感隨鉆測(cè)斜儀。據(jù)介紹，定向鉆打?qū)Э讜r(shí)，通過(guò)布置在鉆具前部的遙感隨鉆測(cè)斜儀測(cè)量鉆孔軌跡參數(shù)，并實(shí)時(shí)上傳至地面的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。當(dāng)鉆進(jìn)軌跡參數(shù)超過(guò)設(shè)置的警戒值時(shí)，可驅(qū)動(dòng)螺桿鉆具進(jìn)行定向糾偏，同時(shí)通過(guò)調(diào)整鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、泥漿濃度和流速等方式，確保鉆機(jī)成功穿越各巖層。
在這一施工方法助力下，蟠龍抽水蓄能電站6條斜井的偏斜率均優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，為復(fù)雜地質(zhì)條件下長(zhǎng)斜井施工提供了典型案例。
挑戰(zhàn)不止這一個(gè)。因電站地處山區(qū)、丘陵地帶，建設(shè)周期長(zhǎng)、作業(yè)范圍廣，為做好建設(shè)期地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防監(jiān)測(cè)，電站在抽水蓄能行業(yè)率先應(yīng)用地質(zhì)災(zāi)害衛(wèi)星遙感監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
該系統(tǒng)自2020年5月開(kāi)始建設(shè)，目前已建成20個(gè)北斗衛(wèi)星形變監(jiān)測(cè)站和13個(gè)圖片視頻監(jiān)測(cè)站，綜合利用氣象衛(wèi)星、雷達(dá)衛(wèi)星、北斗衛(wèi)星等，結(jié)合施工期高危邊坡內(nèi)部變形監(jiān)測(cè)裝置，通過(guò)大數(shù)據(jù)、云計(jì)算及人工智能等技術(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)生產(chǎn)生活營(yíng)地、渣場(chǎng)、邊坡、場(chǎng)內(nèi)道路等重點(diǎn)區(qū)域情況，構(gòu)建形成電站地質(zhì)災(zāi)害一體化智能監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。
專業(yè)監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)的建設(shè)，破解了軟巖地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)難題。截至目前，該系統(tǒng)共發(fā)布邊坡變形預(yù)警5次，經(jīng)參建各方現(xiàn)場(chǎng)查看、處置，及時(shí)消除了隱患，為地質(zhì)災(zāi)害防治和電站建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)管控提供了重要技術(shù)支撐。
多洞挖少明挖、廢水循環(huán)利用
工程建設(shè)和環(huán)境保護(hù)并行
施工現(xiàn)場(chǎng)，灑水車正在灑水降塵；渣場(chǎng)的邊坡上，在土建施工階段就播撒的草籽如今已經(jīng)長(zhǎng)成一片翠綠……蟠龍抽水蓄能電站在設(shè)計(jì)建設(shè)全過(guò)程，始終堅(jiān)持和生態(tài)環(huán)境保護(hù)并行。
“綠色生態(tài)電站建設(shè)理念貫穿于電站選址規(guī)劃、可研設(shè)計(jì)、工程建設(shè)和調(diào)度運(yùn)行等各環(huán)節(jié)。”張峰介紹。比如，在選址規(guī)劃階段，上、下水庫(kù)均選用天然庫(kù)盆蓄水，庫(kù)盆山體的施工開(kāi)挖填筑面積小，最大程度保護(hù)了山體原有生態(tài)。施工建設(shè)中，則堅(jiān)持“多洞挖、少明挖”的思路，在總長(zhǎng)10公里的上下庫(kù)連接路建設(shè)過(guò)程中，優(yōu)化設(shè)計(jì)，減少明挖，隧道占比達(dá)60%，最大限度維持了山體的原始風(fēng)貌。
此外，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還采用智能灌漿技術(shù)，極大減少施工過(guò)程排污。建立一體化污水處理裝置，生產(chǎn)廢水經(jīng)沉淀、凈化處理后全部實(shí)現(xiàn)了循環(huán)利用，用于道路沖洗、綠化用水等。注重保護(hù)生態(tài)多樣性，對(duì)電站建設(shè)區(qū)域的數(shù)百棵珍稀植物，在專業(yè)團(tuán)隊(duì)指導(dǎo)下，采取就地保護(hù)和移栽相結(jié)合的方式進(jìn)行保護(hù)，專門設(shè)置國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)野生植物移栽點(diǎn)，共移栽國(guó)家一級(jí)、二級(jí)保護(hù)植物240余棵，確保紅線范圍內(nèi)的珍稀植物全部“安家落戶”。
“建好一座電站、改善一片環(huán)境、帶動(dòng)一方經(jīng)濟(jì)、造福一方百姓”。蟠龍抽水蓄能電站的建設(shè)，也為鄉(xiāng)村振興注入了新活力、增添了新動(dòng)能。
據(jù)有關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，電站投資大、建設(shè)周期長(zhǎng)，有力帶動(dòng)設(shè)備制造、原材料供應(yīng)等上下游產(chǎn)業(yè)，以及交通、倉(cāng)儲(chǔ)、餐飲、住宿等配套服務(wù)業(yè)的發(fā)展，惠及當(dāng)?shù)?.6萬(wàn)余名山區(qū)群眾。
當(dāng)?shù)卮迕褚哺惺艿搅藢?shí)實(shí)在在的變化：從前，鎮(zhèn)上許多年輕人外出務(wù)工，留下的都是老人和孩子；電站開(kāi)工后，建了新大橋，修了上山路，基礎(chǔ)設(shè)施不斷完善，還帶來(lái)許多就業(yè)崗位，越來(lái)越多的年輕人選擇回鄉(xiāng)就業(yè)。
電網(wǎng)連接巴山渝水，綠電點(diǎn)亮萬(wàn)家燈火。蟠龍抽水蓄能電站的建設(shè)者們充滿期待：“電站全面投產(chǎn)在即，這座綠電‘倉(cāng)庫(kù)’將為成渝地區(qū)雙城經(jīng)濟(jì)圈提供可靠穩(wěn)定的電力供應(yīng)，在新型電力系統(tǒng)、新型能源體系建設(shè)中發(fā)揮重要作用，讓人民群眾用上安全電、放心電、綠色電?！?
