设为首页  |  加入收藏  |  联系我们
长龙山密码:水、电、峰、谷,绿色动能!
2022/7/13 22:28:27    新闻来源:三峡集团

 本网讯(谢泽)浙江省安吉县天荒坪镇余村,山似翡翠,竹海延绵,“绿水青山就是金山银山”十个大字刻在村口的巨石上。在“两山”理念的指引下,余村人用十来年时间大力修复生态环境,发展休闲旅游经济,建成了美丽中国生态文明建设的生动样本。在余村东南方不到4公里的长龙山上,一群三峡人,经过十几年筹备,六年多施工,建起一座总装机210万千瓦的大型抽水蓄能电站。电站以绿水做电能的储蓄介质,借助青山形成势能与电能的转换,实现对电网的调节保障,以其强大的绿色效益服务华东地区社会经济发展,以最直观、最形象的方式进行着绿水青山的三峡实践。

  长龙山上,四十载蓝图三峡成就

  

  长龙山电站上水库。摄影:崔徐波

  安吉,位于浙江北部、长三角腹地,其由天目山脉向太湖平原过渡的地势,是建造抽水蓄能电站的绝佳条件。

  “江浙沪三省市中,江苏、上海以平原为主,不适合大规模开发抽水蓄能电站。而'七山一水二分田'的浙江省,特别是安吉这种浙北山区与平原交界区,为抽蓄电站布置上下水库形成发电蓄能水头提供了地理条件。”三峡集团浙江长龙山抽水蓄能公司(以下简称长龙山公司)总经理刘国平说,“加之离上海、杭州、南京等电力负荷中心城市近,早在上世纪70年代国家就考虑在安吉规划抽水蓄能电站。”

  1979年,华东勘测设计研究院认为安吉天荒坪适合建立抽水蓄能电站。80年代中期天荒坪抽水蓄能电站获批立项,1994年电站正式动工,至2000年12月,全部机组投产发电。

  这座当年亚洲单厂房装机容量第一的抽蓄电站的成功建设运营,和电网不断增长的相关需求,让天荒坪第二抽水蓄能电站项目(简称天二项目,即今长龙山抽水蓄能电站)逐渐浮上水面。

  

  长龙山抽水蓄能电站和天荒坪抽水蓄能电站上下水库全景。摄影:崔徐波 毛翔春

  2001年,浙江省委托设计单位查勘天二项目站址,专家经过对比认为,长龙山站址上下库落差大、水头高、水平距离近,适合建设大型抽蓄项目。

  不仅于此,刘国平认为这个站址还是个“节约型”站址:“长龙山上水库东西两侧为天然山岭,只需在南北两侧筑坝,就能'围'成总库容 1099万立方米的'库盆',比天荒坪上水库在山顶修一圈才能'围'成'库盆'要大大节省建筑材料和工程量。长龙山下水库位于天荒坪下水库和潘村水库之间,只需修一道拦河大坝,就能形成总库容1611万立方米的水库。”

  2015年10月29日,长龙山抽水蓄能电站获浙江省发展改革委核准,2017年2月15日,主体工程正式开工。建设者克服了雨雾天气多、地质缺陷和新冠疫情影响等不利条件,将长龙山抽水蓄能电站由一张蓝图一步一步变为现实。至今年“七一”前夕,长龙山电站实现全部机组投产发电。

  吐纳“风光”,长龙山建起巨型“调节器”

  

  长龙山电站主厂房。摄影:崔徐波

  2022年6月30日,长龙山抽水蓄能电站全部机组投产发电。这座装机容量210万千瓦的抽蓄电站并网运行,对电力系统将发挥哪些作用?

  电能的生产和使用是同步的,社会需要多少负荷,电厂就同步相应出力多少。社会用电负荷在不同时段和地区会形成用电高峰和低谷,此时就需要电厂通过改变发电机的出力来调节,维持发电、用电功率平衡,保持系统电压和频率稳定。

  “保持这个稳定并不容易,用电功率变化灵活,但火电、核电等基础负荷能源的发电机组,其启停和出力调节耗时较长,有时长达一两个小时,达不到'随机应变'。”长龙山公司工程管理部主任姚亮说,“而长龙山抽蓄机组可以实现3分钟内由停机态转为发电工况,8分钟内由抽水工况转入发电工况,响应迅速。且通过抽水、发电状态转换,电站对电网短时调节能力可以达到自身总容量的两倍,即420万千瓦,调节能力非常强。这些都将有力维持电网发、用平衡,保障电力系统稳定。”

  抽水蓄能电站替代传统能源对电网进行调节,使得火电、核电等基础负荷能源可以避免机组频繁启停和出力变化,达到更佳的发电能耗效率。“这和驾驶汽车时避免频繁启停和加减速,就能有效降低油耗是一样的道理。”姚亮进行了形象解释。

  新时期建成的长龙山抽水蓄能电站,除了具有传统的保障电网稳定作用,更对构建以新能源为主体的新型电力系统具有重要意义。

  “'十四五'时期我国将加快构建以新能源为主体的新型电力系统。但新能源的随机性、波动性决定了它的并网规模越大、调节需求越大,所有储能方式中,抽水蓄能电站技术最成熟,经济性最优,最具大规模开发条件。”三峡集团董事长、党组书记雷鸣山表示。

  “风电、太阳能等新能源受自然条件影响,出力时间、功率随机性强,难与电网需求实时匹配。”刘国平进一步解释,“而抽水蓄能电站能将这些零散的电'零存'在上水库,在电网需要时再'整取'出来,让风电、太阳能的新能源像传统能源一样按需稳定输出,成为优质电源。”

  总而言之,长龙山电站全部投产后,每年24.35亿度发电量参与调峰,相应的抽水耗电量参与填谷,加之调频、调相、事故备用以及为新能源调节等多种功能,相当于为华东电网装上了一个巨型的“充电宝”和“调节器”,将有效促进电网清洁低碳、安全可靠、智慧灵活、经济高效等目标实现,助力构建以新能源为主体的新型电力系统。

  实战淬炼,三峡强健抽蓄力量

  

  长龙山电站下水库。摄影:崔徐波?

  长龙山抽水蓄能电站的成功建设,对其建设者三峡集团而言,也有着特别的意义。

  “长龙山抽水蓄能电站是三峡集团投资、建设、运营经历全过程的第一个抽水蓄能项目。在项目实施过程中,我们将在三峡工程、金沙江下游水电开发中积累的经验应用到抽蓄电站建设中,掌握了抽蓄电站建设的关键核心技术,破解了抽蓄电站建设过程中的难题,培养了抽蓄方面的建设管理人才。”刘国平说。

  长龙山抽水蓄能电站最大发电水头756米,在已投运抽水蓄能电站中位居世界第一。因为水头高,连接上下水库的单段引水斜井长度435米,位居国内第一。

  “斜井不但长,还陡峭,需要开挖的岩石还特别坚硬。”长龙山公司工程管理部工程师李根介绍道,“斜井坡度58度,人若从斜井滑下,相当于陡降大约120层楼;围岩抗压平均强度170兆帕,相当于每平方米承受1.7万吨的压力,开挖如同在钢板上掘进。”

  这样的长斜井施工,若采用传统由下至上,一边爬行一边开挖的方式,开挖超过200米后,缺氧、溜渣等安全风险极大。

  经过反复调查研究,长龙山建设者们创造性地引入一项在采矿领域成熟应用的“定向钻孔+反井钻反拉”开挖技术。该技术在抽水蓄能电站400米级的长斜井开挖中,尚无成熟经验可借鉴。建设者摸着石头过河,通过加强过程控制,边开挖边纠偏,最终实现6条斜井精准贯通,安全零事故。

  超高水头条件下,为扛住超强水压,引水系统下半段“披”了一身“铠甲”——洞内采用压力钢管衬砌,最大管径5米。下斜井长达415米,倾角58度,而钢管安装管节最大重量达28吨,等同于14辆20尺集装箱的重量。这相当于在一段长陡坡上溜放、焊接巨型重量级钢材,施工难度前所未有。

  建设者创新工艺工法,攻克了高强钢焊接难题,并采用高强钢压力钢管整体卷制工艺,将两张钢板卷制拼焊成圆筒改进为一张钢板卷制成圆筒,减少一条焊缝,省时省材,也更能保证质量。最终,建设者们创造了下斜井压力钢管安装与混凝土回填单循环60米/22天的行业纪录,历时466天完成了1号引水系统压力钢管的制造安装与混凝土回填,钢管安装焊接一次合格率达 99.98%。

  

  俯瞰长龙山电站下水库。摄影:崔徐波

  长斜井、高转速机组等一系列难题的破解,其意义不仅仅在于拿下了多项“国内第一”“世界第一”,更为关键的是,在这一过程中三峡集团对于抽水蓄能关键技术的掌握,以及一批抽水蓄能建设运行管理人才的培养。

  近年来,三峡集团在水能、风能、太阳能等多个领域布局,并深入参与重点区域的新能源大型外送基地开发,这需要在风光水储、源网荷储方面持续发力。长龙山抽蓄电站的成功建设,将大大增强三峡集团在储能业务方面的综合实力,进而助力集团可再生能源业务的高质量发展。当前,三峡集团正在全国26个省区市有序推进一批服务系统能力强、技术经济指标优、发展带动作用大的抽水蓄能项目。这些项目陆续建成投入运行后,将成为保障中国新型能源体系的坚强动能,在实现碳达峰、碳中和目标的过程中发挥重要作用。

地址:北京市海淀区车公庄西路22号院A座11层 电话:010--58381747/2515 传真:010--63547632 
中国水力发电工程学会 版权所有 投稿信箱:leidy5378@126.com
京ICP备13015787号-1 

京公网安备 11010802032961号

 技术支持:北京中捷京工科技发展有限公司(010-88516981)