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电建集团北京院:丰宁电站是巅峰之作

日期:2022-01-10    来源:中国电力报

国际储能网

2022
01/10
11:18
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关键词: 抽水蓄能电站 丰宁电站 电建集团

2021年12月30日,丰宁抽水蓄能电站首批2台机组(1号、10号)正式投产发电。至此,万众瞩目的北京冬奥配套绿色能源重点工程、世界最大抽水蓄能电站、能源领域之“大国重器”,终于揭开其神秘的面纱。

慧眼识珠发现“蓄能宝藏”

河北丰宁满族自治县地处燕山北麓和内蒙古高原南缘,地势由东南向西北呈阶梯状增高,境内群山绵亘,河谷纵横,闻名遐迩的坝上草原天高地阔、景色宜人。这里是汇成北京主要水源地密云水库的两条河流潮河和白河的发源地,也是天津市主要供水来源滦河的发源地,丰宁抽水蓄能电站这座世界级工程就坐落于丰宁县北部连绵起伏的群山之中。

20世纪90年代,中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司(以下简称“北京院”)受命进行华北地区抽水蓄能电站规划选点。独具慧眼的设计人员在人迹罕至的崇山峻岭中发现了丰宁抽水蓄能电站这块“宝”:位于四岔口乡永利村上游滦河左岸的灰窑子沟顶部,三条支沟交汇,众峰环抱形成一片开阔地,俨然一个天然大库盆;上下库之间距高比适中,地形地质条件得天独厚,作为蓄能电站站址,各方面条件十分优越。于是,一座“超级抽水蓄能电站”迅速在设计师的脑海中形成雏形。

彼时的丰宁,还是典型的塞外荒漠,远近闻名的国家级贫困县,经济十分落后。凭借敏锐的市场目光,北京院提出了建设丰宁抽水蓄能电站的设想,并在当地政府和有关部门的大力支持下付诸行动。

迎着朔朔北风卷起的漫天黄沙,怀揣着造福一方百姓的初心和梦想,北京院人从此开始了“丰蓄”建设的漫漫征程。

这一干就是二十五年。

匠心独运成就“巅峰之作”

凭借多年潜心抽水蓄能技术研究积累的丰富经验,以及对国际抽水蓄能发展趋势的深度把握,在丰宁抽水蓄能电站设计过程中,北京院人大胆创新设计理念,科学优化设计,成功解决了复杂枢纽调度运行、超大规模地下洞室群稳定、大型交流励磁变速机组应用、下水库泥沙淤积等多项关键技术问题,为工程施工建设和首批机组顺利投产发电奠定了坚实的基础。

在工程参建各方的共同努力下,丰宁抽水蓄能电站创造了蓄能领域多项世界第一:总装机360万千瓦,居世界首位;12台机组满发利用小时数达到10.8小时,一次最大储能近4000万千瓦时,储能能力世界第一;地下厂房单体总长度414米,高度54.5米,跨度25米,是目前最大的抽水蓄能地下厂房;地下洞室群规模世界第一,丰宁电站地下洞室多达190条,总长度逾50千米,地下工程规模庞大,令人叹为观止。毫不夸张地说,丰宁抽水蓄能电站不仅是当今世界上最大的“充电宝”,而且堪称抽水蓄能电站的“百科全书”!

二十五年,弹指一挥间。几代北京院人披荆斩棘、呕心沥血,终于成就了丰宁抽水蓄能电站——这个世界最大的抽水蓄能“地标”工程今日之风姿!电站顺利投产发电,凝聚着几代北京院人的艰辛付出。此时此刻,回首北京院投身抽水蓄能电站建设的不平凡历程以及取得的卓越成就,令人无比欣慰,更倍感荣耀和自豪!

抽水蓄能领域的先行者

北京院是国内最早从事抽水蓄能电站技术研究的勘测设计单位,早在20世纪60年代,即已开启对抽水蓄能电站建设的研究,60年代中叶,成功设计了我国第一座抽水蓄能电站——河北岗南混合式抽水蓄能电站,填补了我国抽水蓄能电站建设的空白。

进入20世纪70年代以后,北京院相继开展了华北地区(含山东地区)、东北地区的抽水蓄能电站选点规划,并先后参与了江苏、安徽等省的抽水蓄能电站选点规划工作。期间重点开展了北京地区抽水蓄能电站调查和规划选点工作,通过综合比较,最终推荐十三陵作为北京地区蓄能电站建设的首选工程。20世纪80年代末至21世纪初期,北京院先后完成了《华北地区抽水蓄能电站规划选点报告》《山东抽水蓄能电站资源普查报告》《山东省抽水蓄能电站规划选点报告》《江苏省抽水蓄能电站选点规划报告》等系列成果。

与此同时,北京院翻译了大量国外有关抽水蓄能电站的资料,提出多项研究报告,并编辑出版了《抽水蓄能电站信息动态》等专业刊物,大力宣传、介绍抽水蓄能电站。1995年3月,北京院牵头组建了“电网调峰与抽水蓄能电站专业委员会”,专委会成立后,每年召开大型学术交流会,为推动抽水蓄能电站的发展发挥了重要作用。

经历了20世纪70年代初期的探索和80年代的深入研究,我国抽水蓄能电站建设于90年代进入蓬勃发展时期。北京院抓住机遇,先后开展了十三陵、琅琊山、张河湾、西龙池等国内第一批大型抽水蓄能电站的勘测设计工作,这些电站相继投产发电,为我国抽水蓄能电站建设积累了宝贵的经验,北京院也通过工程实践掌握了抽水蓄能电站建设的关键技术,为后续深耕蓄能市场、形成核心竞争力奠定了坚实基础。

五十多年来,北京院先后完成了华北、东北、山东、江苏等地多轮次抽水蓄能规划选点和十三陵、琅琊山、张河湾、西龙池、文登、敦化、沂蒙、丰宁、清原等几十座抽水蓄能电站的勘测设计工作,掌握了抽水蓄能规划、设计及总承包等一大批关键核心技术,建立了一整套技术标准体系,培养了一大批专业技术骨干人才,成为我国抽水蓄能建设领域的中坚力量。

抽水蓄能技术之“集大成者”

致力于完成工程勘测设计任务的同时,北京院始终专注抽水蓄能电站前沿科技和关键技术的研究,依托工程开展科技创新,取得了丰硕的成果。北京院主编完成了《抽水蓄能电站设计规范》《抽水蓄能电站经济评价规范》等行业技术标准,编辑出版《抽水蓄能电站工程技术》等技术刊物,形成了一整套抽水蓄能电站勘测设计的核心技术和理论成果,代表着国内抽水蓄能电站建设的最新技术水平。

经过多年工程实践和积累,目前北京院拥有包括北方寒冷冰冻、多泥沙地区在内的不同地区抽水蓄能电站勘测设计经验;掌握了沥青混凝土和钢筋混凝土面板全库防渗设计以及岩溶地区水库防渗设计、大PD值高压钢岔管设计、复杂地质条件下超大地下洞室的开挖支护设计等核心技术;开展了700米级和高水头大容量抽水蓄能机组选型、机组稳定性和输水发电系统调节保证设计,大型交流励磁变速抽水蓄能机组的工程应用关键技术,TBM技术在抽水蓄能电站地下洞室中的应用,以及全功率变频机组在抽水蓄能中的应用等国际先进技术的工程应用研究,并取得了突破性的成果。

深耕细作五十余载,北京院在抽水蓄能领域创造了多个国内或世界第一,其中丰宁抽水蓄能电站是世界装机规模最大的周调节抽水蓄能电站,并在国内首次应用大型交流励磁变速机组,填补了国内空白;清原抽水蓄能电站是国内首批采用EPC模式,且合同金额最大、产业链最全的抽水蓄能总承包项目;敦化抽水蓄能电站是国内首座完全自主设计、制造、安装、调试、运行管理的700米级抽水蓄能电站;沂蒙抽水蓄能电站是业内首例高转速“零配重”抽水蓄能机组,并首次全站应用智能巡检系统……

绿色低碳发展理念的践行者

随着“双碳”目标和能源结构转型战略的提出,在“构建以新能源为主体的新型电力系统”的改革蓝图中,抽水蓄能的作用日益凸显。

根据规划,到2030年我国风电、太阳能总装机将达到12亿千瓦以上。由于风电、光伏等新能源的随机性、波动性,决定了其并网规模越大,平衡调节的需求也就越大。而抽水蓄能电站以其启停时间短、调节速度快、工况转换灵活、具有双倍调节能力等独特优势,成为最为经济可靠的调节电源和储能电源,加快发展抽水蓄能电站是构建以新能源为主体的新型电力系统的迫切要求。

2021年9月,国家能源局印发《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》,为我国抽水蓄能发展按下了“快进键”。作为我国抽水蓄能领域的排头兵,北京院肩负着新的历史使命,也迎来了新的发展机遇。

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