近日拍攝的國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站內(nèi)世界單體規(guī)模最大的地下廠房,。 河北日報記者 陳寶云攝
11月14日,，豐寧壩上，光照正好,，風(fēng)力充足,，風(fēng)機,、光伏發(fā)電量持續(xù)攀升。
“請立即開啟2臺機組抽水運行,。”9時47分,，接到華北網(wǎng)調(diào)調(diào)度電話指令，國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站中控室主值班員田亞平隨即展開操作：輸入指令值,，按下啟動鍵,。10分鐘內(nèi)，9號機,、3號機相繼抽水并網(wǎng),。
當天，電站陸續(xù)啟動8臺定速機組抽水,，消納新能源電量1069.95萬千瓦時,，保證了電網(wǎng)的平穩(wěn)、高效運轉(zhuǎn),。
憑借豐富的風(fēng)能,、太陽能資源，張承壩上地區(qū)風(fēng)電,、光伏裝機規(guī)模均突破千萬千瓦級,。然而，風(fēng)機,、光伏發(fā)電具有波動性,、隨機性，當“追風(fēng)逐日”有了規(guī)模,，隨之產(chǎn)生的消納和儲能問題凸顯出來,。
如何削峰填谷？抽水蓄能電站給出了把風(fēng)光電轉(zhuǎn)化為水勢的解決方案,。
灤河?xùn)|去,，流淌至豐寧滿族自治縣四岔口鄉(xiāng)永利村，四周高山聳立,，峰嶺成群,，水流湍急。豐寧抽水蓄能電站在建設(shè)上合理利用了當?shù)氐牡乩憝h(huán)境優(yōu)勢,。
“電站上水庫位于山谷中央,，如同一個天然水盆,，通過在山體深處修建的6條直徑約7米的雙向水道，與下水庫相連,。兩座水庫高差達到425米,。”國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司機電部主任陳磊說。
用電低谷時,，電站用富余電能將水從下水庫抽至上水庫儲存起來,；用電高峰時，將水從上水庫放至下水庫發(fā)電,。
一抽一放,，這座世界裝機容量最大的抽水蓄能電站馴服了“不聽話”的風(fēng)光資源，把低谷過剩電能轉(zhuǎn)為高峰優(yōu)質(zhì)電能,，被譽為“超級充電寶”,。
自2021年12月30日首臺機組投產(chǎn)發(fā)電以來，截至今年11月13日,，豐寧抽水蓄能電站累計發(fā)電82.39億千瓦時,，消納新能源電量103.97億千瓦時，削峰填谷效果顯現(xiàn),。
早在1995年,，豐寧抽水蓄能電站就開始了布局規(guī)劃。由于豐寧地處燕山山脈,，地質(zhì)條件復(fù)雜,，電站的建設(shè)勘測等前期工作，前后經(jīng)過了18年,。2013年,，電站正式開工建設(shè)。
水面如鏡,，波光粼粼,，站在電站下水庫大壩上俯視,，國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司工程部工程師賈晉感觸良多,。誰能想到，這里曾是遠近聞名的“流沙河”,。
下水庫是在原豐寧水庫基礎(chǔ)上修建的,。由于上游生態(tài)脆弱，水土流失嚴重,，當時豐寧水庫年均入庫沙量達171萬立方米,。賈晉清晰地記得湍急的河水裹挾著泥沙滾滾而來的場景。
“按當時預(yù)計,，如不解決泥沙問題,，庫容4100多萬立方米的下水庫,，24年后將被填平。”賈晉說,，平均每立方米9.43公斤的含沙量,，也將對機組造成嚴重磨損，大大降低使用壽命,。
為降服“流沙河”,，電站委托武漢大學(xué)、中國水科院開展了泥沙淤積數(shù)學(xué)模型技術(shù)和物理模型實驗,。通過分析對比,，確定了在原豐寧水庫庫尾設(shè)置攔沙壩及泄洪排沙設(shè)施，將庫區(qū)分成攔沙庫和蓄能專用下水庫兩部分的可行性,。
“需要蓄水時,，先關(guān)上泄洪排沙洞閘門，河水中的泥沙得到沉淀后,，再打開溢洪道閘門,，河水流入蓄能專用下水庫。”賈晉說,，加上溢洪道,、導(dǎo)沙明渠等水工建筑設(shè)施，可保障發(fā)電用水幾乎沒有泥沙,。
但因為地質(zhì)條件復(fù)雜,，開挖施工難度非常大，一不小心就有坍塌的危險,，建設(shè)團隊不得不邊開挖邊調(diào)整支護方案,。
經(jīng)過7年的奮戰(zhàn)，賈晉他們克服了一系列施工技術(shù)難題,，終于建成了我國抽水蓄能電站中泄洪排沙建筑物布置最復(fù)雜的下水庫,，累計清理灤河底部泥沙180余萬立方米，還將校核洪水標準提高到2000年一遇,。工程區(qū)內(nèi)濕地面積增加800余畝,，黑鸛、白天鵝等珍稀鳥類在庫區(qū)安了家,。
驅(qū)車沿著山路行至一座巨大的山門,。大門緩緩打開，蜿蜒的隧道四通八達,，向內(nèi)行駛一段,，方才豁然開朗。
這里是世界上單體規(guī)模最大的抽水蓄能電站地下廠房,，長414米,、跨度25米,、高54.5米，可同時停放11架波音737客機,，被譽為電站的心臟,。
在千山萬壑中建造如此復(fù)雜結(jié)構(gòu)的超大型地下洞室群，參與其中的國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能有限公司工程部主任王蘭普至今難掩激動,。
他回憶,，建設(shè)之初，地下廠房出現(xiàn)了以往抽水蓄能電站地下廠房沒有遇到過的較大圍巖變形,，給廠房開挖施工帶來了較大困擾,。其中，洞壁上雕刻出用于安裝吊車的巖錨梁是必須克服的關(guān)鍵問題之一,。
巖錨梁是地下廠房的重要承重構(gòu)件,，將承擔后期發(fā)電機組全部的安裝及檢修任務(wù)。與普通的現(xiàn)澆梁相比,，它不設(shè)立柱,，而是懸空嵌于巖壁，如“巖石之肩”,。巖錨梁開挖一直是業(yè)內(nèi)難題,，被比作“雕刻藝術(shù)”和“巖石上繡花”。
電站所在的山體內(nèi)部結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,，裂隙平均每30厘米出現(xiàn)一組,，爆破開挖時，巖石極易發(fā)生碎裂,。如何讓不規(guī)則的巖壁支撐起上千噸重的鋼筋混凝土梁,？
通過反復(fù)梳理分析試驗，王蘭普和同事們精心計算細化爆破設(shè)計參數(shù),，采用玻璃纖維錨桿加固軟弱巖體,，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)，用“工筆畫”雕琢出“巖梁之花”,。
歷經(jīng)110天,，一條線條流暢的巖錨梁，順利開挖完成,，工期比原計劃縮短2個多月,，為電站首臺機組投用奠定了基礎(chǔ),。
“5,、4、3,、2,、1,，開始！”隨著指令下達,，一陣轟隆隆的聲音傳來,，地下廠房里，陳磊和同事正在對11號變速機組進行整組啟動調(diào)試,。
廠房中央,，一排白色圓頂形機組一字排開，連接地下輸水系統(tǒng),，這正是整座抽水蓄能電站的關(guān)鍵——12臺30萬千瓦可逆式水泵水輪機發(fā)電電動機組,。
8月11日，12號變速機組順利完成15天試運行,，正式投產(chǎn)發(fā)電,。11號、12號兩臺變速機組為國內(nèi)首次引進,。
“就響應(yīng)速度來說,，定速機組是分鐘級，變速機組則可做到秒級,，而且功率可大可小,，相當于可快充、可慢充,。”陳磊說,，兩臺變速機組投入使用后，電力發(fā)送將更加靈活,，更好平衡新能源大規(guī)模接入對電網(wǎng)穩(wěn)定性造成的影響,。
相比火電、核電機組,，電站發(fā)電機組有個獨門“絕活”——黑啟動,。在電網(wǎng)發(fā)生異常情況時，蓄能機組可在3到5分鐘內(nèi)迅速響應(yīng),，為斷電區(qū)域提供電能,，被稱為“電網(wǎng)最后一根火柴”。
北京冬奧會,、冬殘奧會期間,，豐寧抽水蓄能電站接入柔性直流電網(wǎng)，實現(xiàn)了新能源多點匯集,、風(fēng)光儲多能互補,、源網(wǎng)荷協(xié)同，在源頭上降低了新能源發(fā)電的波動，保障了北京冬奧場館100%綠電供應(yīng),，為破解新能源大規(guī)模開發(fā)利用難題提供了“中國方案”,。
以山為勢，化水為能,，山水之間,，動能澎湃。
今年年底,，12臺機組將全部投運,，屆時，豐寧抽水蓄能電站年發(fā)電量將達66.12億千瓦時,，可滿足260萬戶家庭一年的用電,。（河北日報記者 賈楠 陳寶云）
