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为绿色发展蓄势赋能——长龙山抽水蓄能电站建设纪实

中国电力网 发布时间:2021-06-26 00:00:00

  本网讯(向珊)长三角腹地,竹海浩瀚。

  山之巅,1000米海拔以上,大坝围峡谷成库。

  山体内,3条隧洞齐头并进,高压水流,俯冲而下。

  山脚下,挡水大坝一夫当关,两岸青山渐出平湖。

  ▲ 长龙山电站上水库 摄影:崔徐波

  这里是浙江省安吉县天荒坪镇,三峡集团在此建设的长龙山抽水蓄能电站,总装机210万千瓦,最大发电水头756米,位居世界第一,属于“高水头、高转速、大容量”日调节纯抽水蓄能电站,拥有多项“世界之最”和“国内第一”。

  红色、黄色、白色、蓝色……6月,主厂房内,头戴不同颜色安全帽的建设者来回穿梭,机组调试进入最紧张阶段,他们在向第一度电冲刺。

  “安家落户”始末

  时间拨回到1994年。

  早在长龙山电站“落户”安吉前,当时单个厂房装机容量位居亚洲第一的天荒坪抽水蓄能电站就在此“安家”。此后,天荒坪镇以世界级抽水蓄能电站、竹海浩瀚的幽谷旷坪为特色,打造“竹海浮玉、地老天荒”的小镇名片。

  不同于传统电站,抽水蓄能电站由上下两个水库组成,在用电负荷低谷时,用电把水从下库抽到上库储存,等用电高峰时,从上库向下库放水发电。

  “它就像电网的充电宝。”三峡集团所属三峡建工集团长龙山公司(以下简称“长龙山公司”)总经理刘国平说,“一抽一放间,用电低谷时的过剩电能就转换为用电高峰的优质电能。”

  ▲ 长龙山电站工程设计鸟瞰图

  2001年,浙江省各级政府委托设计单位查勘站址,拉开了安吉县内第二个抽水蓄能电站项目诞生的序幕。经过对比,专家发现,长龙山站址是一处绝佳之地——

  它地处华东电网负荷中心,并网条件优越;距500千伏浙北妙西变电站仅65公里,上网条件方便;上、下库成库条件好,落差大,水头高达756米,而水平距离只有2.5公里。

  2004年4月27日,一份关于加快项目推进的请示,得到了时任浙江省委书记习近平同志的批示,要求积极推动项目建设。

  2006年1月,浙江省政府与三峡集团签署战略合作协议,同意并支持三峡集团作为投资主体,开发浙江省内的抽水蓄能电站。同年6月,三峡集团作为项目业主,正式启动长龙山电站的开发。

  长龙山电站上水库,位于山河港右岸横坑坞大型冲沟源头,东西两侧为天然山岭,只需在南北两侧筑坝,便能“围”成总库容 1099万立方米的“库盆”。下水库位于山河港中下游河段,只需拦河修一道大坝,就能形成总库容 1611万立方米的水库。

  有高位,有低点,也有水源。完美!2015年10月29日,长龙山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。

  ▲ 长龙山电站1号机组 摄影:崔徐波

  “‘十四五’时期,新能源将在我国新型电力系统中占据主体地位,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为成熟,最具大规模开发潜力。”三峡集团党组书记、董事长雷鸣山说。

  “长龙山电站建成后,将在新型电力系统中发挥调峰、填谷、调频、调相及事故备用等作用,促进风电、光伏等新能源安全送出、及时消纳,保障华东电网平稳运行。”三峡建工集团党委书记、董事长王世平说。

  勇攀科技高峰

  陈晓江说,自己与长龙山电站有缘,不单是因为跟它同一天“生日”。

  41岁的陈晓江,现任华东勘测设计研究院长龙山设计副总工程师、设代处副处长。2005年他大学毕业刚入职,就曾协助老同事零星地做过长龙山电站的辅助性设计,不久后被调走参与西部水电站建设。

  十年后,他重新面临选择时,毫不犹豫地为长龙山“转身”。“兜兜转转10年,没想到长龙山还在等我。”

  在陈晓江看来,长龙山工程最大的难点,在于超高水头带来的一系列技术难题。

  长龙山电站引水系统,采用“三洞六机斜井”式布置。通俗讲,就是为连通上下水库,在山体里建了3条长约2100米的引水隧道,由平段和斜井组成。斜井,是其中最难啃的一块“硬骨头”。

  “长,陡,硬!”被问及斜井施工难点,长龙山公司工程部主任胡兴汉脱口而出。

  因为水头高,单段引水斜井长度435米,居于国内第一;斜井坡度58度,人若从斜井滑下,相当于陡降大约120层楼;围岩抗压强度大,平均强度170兆帕,相当于每平米承受1.7万吨的压力,开挖如同在钢板上掘进。

  ▲ 长龙山电站引水上斜井 摄影:崔徐波

  针对这类长斜井施工,国内一般采用“爬罐”方式,工作台由下至上,一边爬行一边开挖。但作业空间狭小,开挖超过200米后,缺氧、溜渣等安全风险大。

  一项名为“定向钻孔+反井钻反拉”的“穿山术”,在采矿领域已成熟利用,但在抽水蓄能电站400米级的长斜井中,尚无成熟经验可借鉴。

  大伙儿摸着石头过河,加强过程控制,边开挖边纠偏,6条斜井精准贯通,安全零事故。

  发电时,水流将顺着引水隧洞向下奔腾。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。

  一般说来,直径较大的压力钢管,由两张钢板分别卷制成半圆,再拼焊成圆筒状。两张钢板卷制成筒,产生两条焊缝,而一张钢板卷制,只有一条焊缝,省时又省材。

  ▲ “整板卷制”的压力钢管 摄影:崔徐波

  最终,高强钢压力钢管整体卷制工艺在长龙山电站成功应用,减少了252条纵缝,减少一类焊缝总长度749.4米。

  不变的“绿色情怀”

  抽水蓄能电站是电力系统中最可靠、最经济、寿命周期长、容量大、技术最成熟的储能装置,是新能源发展的重要组成部分。

  刘国平介绍,长龙山电站全部建成投产后,年平均发电量24.35亿度,每年生产的清洁电能可减少燃煤消耗量约21万吨、二氧化碳排放量约42万吨、二氧化硫排放量0.28万吨,将进一步优化华东地区电源结构、改善华东电网运行条件,是三峡集团助力“碳达峰、碳中和”目标的又一重要成果,对推动新型电力系统建设、服务国家能源安全战略具有重要意义。

  ▲ “两山”理念发源地——浙江省安吉县余村 摄影:崔徐波

  除拥有天荒坪电站、长龙山电站“绿电双子星”,天荒坪镇还有一处特殊的村落——余村。

  2005年仲夏,时任浙江省委书记习近平同志在余村考察,“两山”理念历史性登场:生态资源是最宝贵的资源,绿水青山就是金山银山。

  “在保护中发展,在发展中保护,一直贯穿我们整个建设过程。”刘国平说。

  上水库具有天然库盆地形,凭借东西侧天然山岭和南北侧人工筑坝,“盆口”就形成了。但仅靠天然库容无法满足发电需求,须向深处扩挖库盆,且西侧山脊单薄,东侧相对较厚,故需对东库岸大规模开挖,西库岸仅作适当整形,减少开挖对山体扰动。同时,挖出来的石料也不能“闲着”,直接用于南北两侧筑坝,刘国平说,这叫挖填平衡、物尽其用。

  工程用地方面,长龙山很“抠门”。

  建设者尽量利用荒地、滩地、坡地以及毗邻的天荒坪电站原施工场地,减少不必要的开垦。

  但有时候,出手又很“阔绰”。

  上下库连接公路总长16.34公里,最初设计的全是明线盘山公路,三峡集团将多条明线改为隧道和桥梁,隧道14条、总长9.13公里,桥梁2座,桥隧比达 57%。

  “我们在建设中尽可能减少征地,减少工程对自然环境的破坏。”长龙山公司副总经理谢永英介绍,长龙山电站原计划征地3786亩,实际征地3518亩,是目前国内用地面积最少的抽水蓄能电站。

  ▲ 长龙山电站施工区隔声屏带 摄影:毛翔春

  以人民为中心,建设美丽中国。

  赤坞渣场距离村庄较近,考虑到场内砂石骨料运输,会产生噪声,影响村民生活,长龙山公司修了一条专门运渣的隧道,在隧道洞口加装隔声帘,在明线段增设隔声屏。

  场内安装自动喷淋装置,洒水降尘,在村道设置洗车平台,避免工程车辆“拖泥带水”污染村庄。

  ▲ 长龙山电站营地边坡绿化 摄影:崔徐波

  下库拦水坝背水面,工人们正在给大坝披上“绿色外衣”。随着首机发电临近,长龙山电站环境整治和生态复绿工程“干得火热”,生活办公营地、上下库连接公路带以及水库环境区,正被逐渐“染绿”。

  电站建成后,依托上下水库形成独特的景观,也将带动当地商业、旅游业配套发展,成为推动区域绿色发展的重要“抓手”。

  倚万重青山,临千顷竹海。“我们要打造一座生态型、园林式、现代化的景观电站。”建设者对绿水青山的敬意只增不减。

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