4月1日，黃河流域在建海拔最高、裝機(jī)最大的水電工程——國(guó)家能源集團(tuán)瑪爾擋水電站首臺(tái)機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電，這意味著黃河上游青海段首個(gè)千萬千瓦級(jí)“水風(fēng)光蓄”多能互補(bǔ)全清潔能源一體化項(xiàng)目的核心工程向全面投產(chǎn)邁出關(guān)鍵一步。
4月1日，瑪爾擋水電站外景。 新華社記者張 龍攝
在高海拔地區(qū)建設(shè)水電站并非易事?，敔枔跛娬镜慕ㄔO(shè)者們?nèi)绾慰朔щy、為電站建設(shè)提速?瑪爾擋水電站的順利建成能為其他高海拔地區(qū)提供哪些經(jīng)驗(yàn)?該電站并網(wǎng)發(fā)電對(duì)于當(dāng)?shù)啬茉崔D(zhuǎn)型有何意義?本報(bào)記者日前在瑪爾擋水電站進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)采訪。
水電站建設(shè)刷新多項(xiàng)紀(jì)錄
——同類工程機(jī)電安裝工期通常需60個(gè)月，瑪爾擋水電站僅用36個(gè)月就完成全部機(jī)組安裝
3月31日，國(guó)家能源集團(tuán)瑪爾擋水電站首臺(tái)機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電前一天。站在上游處遠(yuǎn)眺，一座高200余米、長(zhǎng)340余米、壩頂寬10余米的大壩格外醒目——這正是瑪爾擋水電站的“外衣”，有“高原第一壩”之稱。
瑪爾擋水電站位于青海省海南藏族自治州同德縣和果洛藏族自治州瑪沁縣交界處，是國(guó)家重點(diǎn)能源項(xiàng)目。國(guó)家能源集團(tuán)青?，敔枔豕靖笨偨?jīng)理李紅心告訴記者，瑪爾擋水電站的大壩工程是國(guó)內(nèi)在建海拔最高的200米級(jí)特高混凝土面板堆石壩，填筑總量約1055萬立方米。
“在高海拔地區(qū)建水電站很不容易。”李紅心參與過多個(gè)水電站建設(shè)工作，但在青藏高原海拔3300多米的峽谷建水電站，還是頭一次。“這里最低氣溫能達(dá)到零下三十幾攝氏度，冬季時(shí)長(zhǎng)差不多有6個(gè)月，施工條件很辛苦。就拿建筑需要的混凝土來說，高寒高海拔地區(qū)對(duì)混凝土防凍抗裂要求較高，由于當(dāng)?shù)貧鉁馗稍?，剛澆好的混凝土如果不多加保護(hù)，很容易開裂受損。另外，高原地區(qū)氣壓比平原地區(qū)低，對(duì)于泄洪建筑物抗沖耐磨等要求也很高。”李紅心說。
正是在建設(shè)條件如此不易的高原上，瑪爾擋水電站創(chuàng)下了多項(xiàng)施工紀(jì)錄——剔除冬歇期，大壩設(shè)計(jì)工期31.5個(gè)月，實(shí)際上18個(gè)月就完成了填筑;同類工程機(jī)電的安裝工期通常需要60個(gè)月，瑪爾擋水電站只花了36個(gè)月就完成全部機(jī)組安裝……
為何能不斷刷新建設(shè)紀(jì)錄?李紅心告訴記者，這其中有建設(shè)者的辛勞，也有一項(xiàng)項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新。
“為了找到適合高原地區(qū)建筑使用的混凝土，我們委托相關(guān)科研單位提前實(shí)驗(yàn)，對(duì)比不同氣壓和溫度，最終敲定混凝土等原材料的最佳配比。在施工過程中，我們利用智能養(yǎng)護(hù)系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)內(nèi)外溫度分布、環(huán)境濕度、風(fēng)力風(fēng)速、太陽輻射等因素，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分析控制灑水時(shí)間和頻次。我們還首次采用了36噸重型震動(dòng)碾進(jìn)行壩體填筑碾壓，相較于常見的32噸級(jí)，能有效提升大壩的填筑質(zhì)量。碾壓過程中，運(yùn)用GPS智能碾壓技術(shù)，對(duì)鋪料壓實(shí)厚度、震動(dòng)碾行駛軌跡、振動(dòng)狀態(tài)、碾壓遍數(shù)等進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和反饋，極大提升了作業(yè)效率。”李紅心說。
類似的創(chuàng)新手段還有很多：施工團(tuán)隊(duì)“就地取材”，借鑒當(dāng)?shù)貍鞒邪倌甑?ldquo;堆砌石”技藝，在壩體建設(shè)中采用堆石干砌工藝，打造成一座200米特高級(jí)面板堆石壩;冬季施工氣溫低，項(xiàng)目便利用暖棚法、伴熱帶加熱和棉被覆蓋等保溫措施，給排水管“穿衣服”，給作業(yè)面“搭棚子”“烤爐子”，給混凝土“蓋被子”……
“瑪爾擋水電站建設(shè)過程中的很多創(chuàng)新點(diǎn)都是‘國(guó)內(nèi)首次’，吸引了不少其他高海拔地區(qū)的工程建設(shè)者專門前來學(xué)習(xí)借鑒。”李紅心說。
“西電東送”迎來一條重要線路
——成功并網(wǎng)后，該機(jī)組每秒能發(fā)155度電，相當(dāng)于一個(gè)三口之家半個(gè)月的用電量
瑪爾擋水電站大壩右側(cè)有幾組進(jìn)水孔，水電站的幾個(gè)發(fā)電機(jī)組就“藏”在進(jìn)水孔背后地下200多米深的地方。
跟隨指引，記者步入地下200多米的瑪爾擋水電站廠房?jī)?nèi)。抬頭看，廠房層高約70多米，相當(dāng)于一座20余層樓房的高度。環(huán)視四周，廠房空間開闊，總長(zhǎng)超過240米，寬度達(dá)29.3米，能容納下32座C919大飛機(jī)。在廠房最深處，一臺(tái)標(biāo)注著數(shù)字“05”、外觀呈圓柱狀的發(fā)電機(jī)組佇立于此——這就是瑪爾擋水電站此次實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電的5號(hào)機(jī)組。
利用水力發(fā)電，必須打造上游來水和發(fā)電機(jī)組之間的“位差”，利用水流落下的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)，再將水輪機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能。在瑪爾擋水電站廠房5號(hào)發(fā)電機(jī)組內(nèi)部，記者看到機(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪正帶動(dòng)發(fā)電轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)速度達(dá)到每分鐘140多圈，折合每秒能轉(zhuǎn)2圈半。折算下來，該機(jī)組每秒就能發(fā)出155度電，相當(dāng)于一個(gè)三口之家半個(gè)月的用電量。
“水輪發(fā)電機(jī)的結(jié)構(gòu)主要包括轉(zhuǎn)子和定子，轉(zhuǎn)子上設(shè)置有導(dǎo)體線圈，在磁場(chǎng)中旋轉(zhuǎn)時(shí)，導(dǎo)體線圈會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，從而驅(qū)動(dòng)負(fù)載發(fā)電。定子也是水輪發(fā)電機(jī)組用于發(fā)電的核心部件之一，而定子鐵芯片又是決定定子能否正常工作的重要部件之一。”國(guó)家能源集團(tuán)青海瑪爾擋公司運(yùn)行維護(hù)部主任李天晨告訴記者，每片厚度僅有0.5毫米、共計(jì)26萬多片的定子鐵芯片，瑪爾擋水電站的10名技術(shù)工僅用1個(gè)月就提前完成了安裝。
保障水電機(jī)組順利并網(wǎng)發(fā)電，需要提前開展多次充電試驗(yàn)。3月28日深夜，瑪爾擋水電站5號(hào)機(jī)組正式并網(wǎng)發(fā)電前幾日，在瑪爾擋水電站地下廠房?jī)?nèi)，建設(shè)者們?cè)诎l(fā)電設(shè)備和線路前忙個(gè)不停，為5號(hào)機(jī)組330千伏線路和主變充電試驗(yàn)做準(zhǔn)備。
“主變充電試驗(yàn)是發(fā)電機(jī)組在并網(wǎng)發(fā)電前的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，做好設(shè)備安裝調(diào)試和線路檢修工作后，來自省電網(wǎng)的電流會(huì)對(duì)5號(hào)機(jī)組330千伏線路和主變進(jìn)行5個(gè)輪次的逆向沖擊，以此對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性進(jìn)行檢驗(yàn)，確定是否具備并網(wǎng)發(fā)電條件。”李天晨說。
3月29日上午10時(shí)20分，瑪爾擋水電站收到充電試驗(yàn)指令。8分鐘后，來自青海省電網(wǎng)的電流瞬間涌向瑪爾擋水電站，線路、新投設(shè)備、保護(hù)均未發(fā)生異常。緊接著，時(shí)長(zhǎng)分別為5分鐘、3分鐘、2分鐘、1分鐘的4次充電試驗(yàn)順利進(jìn)行。下午5時(shí)58分，主變第五次充電成功，瑪爾擋水電站5號(hào)機(jī)組330千伏線路和主變充電試驗(yàn)圓滿結(jié)束。
“5號(hào)機(jī)組發(fā)電后送至330千伏輸電線路，再送往目前國(guó)內(nèi)海拔最高的瑪爾擋750千伏云杉變電站，升壓至750千伏后輸送進(jìn)大電網(wǎng)。這意味著‘西電東送’‘青電入豫’又迎來一條重要線路。”李天晨說。
為青海能源轉(zhuǎn)型注入新動(dòng)能
——全機(jī)組投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)年均發(fā)電量達(dá)73.04億千瓦時(shí)，可滿足182.5萬個(gè)年用電量為4000度的家庭用電需求
國(guó)家能源集團(tuán)青?，敔枔豕究偨?jīng)理陳玉林介紹，預(yù)計(jì)今年底，瑪爾擋水電站全部機(jī)組將實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)發(fā)電。項(xiàng)目全機(jī)組投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)平均年發(fā)電量達(dá)73.04億千瓦時(shí)，可滿足182.5萬個(gè)年用電量為4000度的家庭用電需求，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約220萬噸，減少排放二氧化碳約816萬噸。
“我們將以瑪爾擋水電站為依托，發(fā)揮周邊新能源資源優(yōu)勢(shì)，集水能、風(fēng)能、光能‘多能互補(bǔ)’于一體，通過多種能源互補(bǔ)開發(fā)，配置各類可再生能源3112萬千瓦，全力打造瑪爾擋‘水風(fēng)光蓄’千萬千瓦級(jí)全清潔能源一體化基地。”國(guó)家能源集團(tuán)青海公司工程建設(shè)部主任周開平說。
打造“水風(fēng)光蓄”一體化基地是集團(tuán)助推青海省能源轉(zhuǎn)型的重要舉措。在青海等風(fēng)光資源富集地區(qū)，新能源開發(fā)利用主要依賴風(fēng)電、光伏項(xiàng)目，但這類可再生能源具有“看天吃飯”的特性，夜間無光、極熱無風(fēng)時(shí)，還需要其他能源及時(shí)“頂上”，確保電力可靠穩(wěn)定供應(yīng)。
“瑪爾擋水電站打造的‘水風(fēng)光蓄’一體化基地，將結(jié)合高精度數(shù)值的天氣預(yù)報(bào)、黃河上游區(qū)域水情、水電光伏機(jī)組數(shù)據(jù)等，研究各類能源供應(yīng)最佳組合，比如在光照強(qiáng)時(shí)多用光伏發(fā)電，夜間主要依賴水力發(fā)電等，共同保障清潔能源供得上、用得好。”國(guó)家能源集團(tuán)青?，敔枔豕靖笨偨?jīng)理王恩重說。
前幾年，受極端天氣影響，國(guó)內(nèi)部分地區(qū)出現(xiàn)罕見干旱氣候，枯水期來水極少，導(dǎo)致水電站發(fā)電受限?，敔枔跛娬救绾螒?yīng)對(duì)這個(gè)潛在問題?
“瑪爾擋水電站水庫具有季調(diào)節(jié)性能，我們制定了合理的水庫調(diào)度圖，確?，敔枔跛畮斓淖罴呀?jīng)濟(jì)型調(diào)度，保證水電系統(tǒng)在較長(zhǎng)時(shí)間的效益。同時(shí)，瑪爾擋水電站在大型水電機(jī)組上進(jìn)行‘壓水調(diào)相’研究，也就是用壓縮空氣強(qiáng)制壓低尾水管中的水位，使得轉(zhuǎn)輪完全脫離尾水并在空氣中旋轉(zhuǎn)，以減少調(diào)相運(yùn)行方式下的有功損耗，提升發(fā)電效率。在枯水期電力供應(yīng)能力較弱時(shí)，還可以借助大電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)節(jié)，比如借助各類儲(chǔ)能，高峰時(shí)充電、低谷時(shí)放電，起到平衡電力供應(yīng)的作用。從這個(gè)層面來說，我們打造的‘水風(fēng)光蓄’一體化基地也將起到積極作用。”王恩重說。
國(guó)家能源局日前發(fā)布的《2024年能源工作指導(dǎo)意見》提出，穩(wěn)步推進(jìn)水電核電開發(fā)建設(shè)，編制主要流域水風(fēng)光一體化基地規(guī)劃。國(guó)家能源集團(tuán)有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，伴隨瑪爾擋“水風(fēng)光蓄”千萬千瓦級(jí)全清潔能源一體化基地落成，“水風(fēng)光蓄儲(chǔ)”及光熱等能源有序開發(fā)利用，“西電東送”將有效緩解大城市用電需求，瑪爾擋水電站也將為青海能源轉(zhuǎn)型作出積極貢獻(xiàn)。(記者 廖睿靈)
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