抽蓄建設(shè)技術(shù)向定制化發(fā)展

“2021年，《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃》發(fā)布實施，標志著我國抽水蓄能（簡稱“抽蓄”）進入一個新發(fā)展階段”“抽蓄工程建設(shè)技術(shù)在各種挑戰(zhàn)中不斷突破”“我國抽蓄實現(xiàn)了從學習借鑒到自主創(chuàng)新的跨越式發(fā)展”“如今，建設(shè)企業(yè)不斷探索抽蓄工程建設(shè)新技術(shù)”……這是記者在3月22日中國電建集團和中國水力發(fā)電工程學會共同舉辦的“‘雙碳’目標下新能源與抽水蓄能科技論壇”上多次聽到的聲音。

業(yè)內(nèi)專家一致認為，在碳達峰碳中和、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的背景下，我國抽蓄建設(shè)迎來跨越式發(fā)展。隨著抽蓄范圍不斷擴大、建設(shè)條件更趨復雜多變，工程技術(shù)將面臨更多困難，工程技術(shù)和建設(shè)管理創(chuàng)新發(fā)展更具緊迫性和挑戰(zhàn)性。

抽蓄技術(shù)逐漸精細化

隨著機組設(shè)計和施工裝備制造的進步，以及國內(nèi)抽蓄電站建設(shè)快速發(fā)展，高水頭、大容量、軟弱破碎地質(zhì)條件的抽蓄電站增多，尤其給水道系統(tǒng)的設(shè)計帶來一系列新挑戰(zhàn)。經(jīng)過多年實踐，設(shè)計施工企業(yè)在結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)、水力學計算、分析能力、新材料應用、復雜體型建筑物設(shè)計等方面均取得一批創(chuàng)新成果。

“針對不同工程地質(zhì)條件和特殊問題，我們形成了一套精細定制化筑壩成庫技術(shù)?！敝袊娊ㄊ紫夹g(shù)專家馮樹榮介紹，針對水庫水位漲落頻繁、耐久性要求高、運行條件惡劣的特點，通過發(fā)明改性瀝青配合比設(shè)計方法，創(chuàng)新提出瀝青和鋼筋混凝土面板防滲耐久定量設(shè)計技術(shù)，解決了極端最高氣溫43攝氏度高溫流淌、極端最低氣溫零下45攝氏度低溫抗凍斷問題，并先后在寶泉、呼蓄、西龍池等工程上成功應用。

抽蓄上水庫一般位于高山之巔，地形零亂，地下水位較低，巖體透水性強，地質(zhì)條件復雜多樣，防滲問題突出。“經(jīng)研究實踐，我們形成了復雜多樣化庫盆防滲技術(shù)。目前，已建抽蓄中有18項工程上水庫為全庫盆防滲?！瘪T樹榮表示，“此外，我們還創(chuàng)新提出土石壩壩身泄洪成套技術(shù)，在桐柏抽蓄實現(xiàn)70米級高面板堆石壩壩身泄洪，技術(shù)為世界之最。”

多位業(yè)內(nèi)人士認為，未來抽蓄工程技術(shù)需要重點攻關(guān)超高水頭、大容量可逆式機組設(shè)計制造國產(chǎn)化，提升勵磁、調(diào)速器、變頻裝置、成套開關(guān)設(shè)備等輔機設(shè)備國產(chǎn)化水平。另外，還需要研究海水抽蓄機組穩(wěn)定運行技術(shù)、海水腐蝕與防護技術(shù)等?！拔覀冋谘芯克畾怦詈铣樾铍娬荆壳耙验_展理論研究、概念設(shè)計。研究顯示，水氣耦合抽蓄電站啟動時間短，能量轉(zhuǎn)換效率高，建議進行示范工程建設(shè)?！瘪T樹榮說。

智能規(guī)劃實現(xiàn)抽蓄自動選點

如今，我國抽蓄電站選址涵蓋平原、丘陵和高山峽谷，地質(zhì)條件復雜多樣促使我國抽蓄建設(shè)技術(shù)不斷提檔升級。抽蓄電站水頭從200米發(fā)展到700米，轉(zhuǎn)速從250rpm發(fā)展到500rpm，未來將向高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量發(fā)展。在業(yè)內(nèi)人士看來，為適應抽蓄業(yè)務高速度和高質(zhì)量發(fā)展，迫切需要推行抽蓄電站勘測設(shè)計向智能化轉(zhuǎn)變。

“為解決人工選點工作量大、易漏選、效率低的問題，我們將抽蓄規(guī)劃選點工程技術(shù)與地理信息系統(tǒng)（GIS）空間分析算法深度融合，創(chuàng)新研發(fā)選點成套技術(shù)，開發(fā)了智慧選點系統(tǒng)，如今已成功應用于湖南、湖北等十余個省區(qū)抽蓄規(guī)劃?！瘪T樹榮介紹，“實現(xiàn)抽蓄自動選點技術(shù)突破后，普查范圍更全面，工作效率提升10倍以上?！?/SPAN>

據(jù)悉，我國抽蓄智能建造成績已初現(xiàn)。例如，“文登號”抽蓄電站，硬巖全斷面隧道掘進機（TBM）施工技術(shù)首次在我國抽蓄電站應用，為行業(yè)建設(shè)注入新理念，填補施工空白。又如五岳電站數(shù)字智慧管理系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)字化設(shè)計、智能化建造和數(shù)字化移交。

目前，設(shè)計施工一體化數(shù)字管理系統(tǒng)已應用于多個抽蓄電站并不斷改進。隨著人工智能技術(shù)快速發(fā)展，未來抽蓄電站將由工程數(shù)字化向工程智能化轉(zhuǎn)變，并實現(xiàn)數(shù)字化映射、智慧化決策、精細化管理。

仍需完善相關(guān)技術(shù)標準

我國抽蓄工程建設(shè)技術(shù)在各種挑戰(zhàn)中不斷突破，實現(xiàn)從學習借鑒到自主創(chuàng)新發(fā)展的跨越式進步。截至2022年12月底，我國在運抽蓄電站41座，總裝機規(guī)模達4549萬千瓦；在建及核準抽蓄電站80座，裝機規(guī)模達12143萬千瓦。

中國工程院院士馬洪淇表示：“預計‘十四五’期間，我國將建設(shè)超過200座抽水蓄能電站；到2025年，抽水蓄能裝機容量將達到6200萬千瓦以上；到2035年，抽水蓄能裝機容量將達到3億千瓦。”

“抽蓄行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展需要不斷完善和提升技術(shù)標準體系。”馮樹榮坦言，目前，我國抽蓄現(xiàn)行國家標準11項、行業(yè)標準18項、團體標準7項，但仍然面臨核心標準總量不足、標準體系存在結(jié)構(gòu)性欠缺、標準生成效率與實際需求不匹配、標準落地機制不夠成熟等問題?！半S著抽蓄電站建設(shè)進程不斷加快，在統(tǒng)籌規(guī)劃、規(guī)范建設(shè)、統(tǒng)一運維等方面，技術(shù)標準引領(lǐng)需求愈發(fā)突出。建議國家盡快協(xié)調(diào)統(tǒng)一現(xiàn)有標準，擴展完善現(xiàn)行標準，加快標準國際化進程。”