华东地区最大的“充电宝”——省重点项目长龙山抽水蓄能电站有什么奥秘?近日,我们从安吉县城出发,前往长龙山实地探访,感受澎湃在3500余亩绿水青山间的绿色动能。
航拍下的长龙山抽水蓄能电站上下库。通讯员 崔徐波 摄
沿着S205省道一路蜿蜒而上,穿过葱郁的竹林和几座并不太长的隧道,我们看到了一幢幢淡黄色房子,这里便是长龙山抽水蓄能电站的大本营。6月25日上午10时,电站首台机组的发电指令从这里发出,直达地下厂房。
长龙山抽水蓄能电站总投资106.83亿元,共设计安装6台发电机组,总装机容量为210万千瓦,到2022年全部机组实现投产发电后,年平均发电量将达24.35亿度。这个“高水头、高转速、大容量”日调节纯抽水蓄能电站,工程特性指标创下三项“世界第一”、四项“全国第一”,堪称“大国重器”。这也是中国三峡集团投资、建设、运营全过程主导的第一个完整抽水蓄能项目。
驶过大本营,我们驱车开往地下厂房,等候首台机组的绿色澎湃动力。
第一度“绿电”诞生
发电机组深藏在长龙山山腹中。车子钻进1200米长的隧道,我们还未适应昏暗的光线,视野又豁然开阔——长232.2米、宽24.5米、高55.1米的地下主厂房到了。
“白天也是黑夜,黑夜也是白天。”刚下车,门口的三峡集团所属三峡建工集团浙江长龙山抽水蓄能有限公司(以下简称“长龙山公司”)机电工程部主任姚亮这样描述自己的工作环境。进入主厂房,姚亮就叮嘱我们戴好安全帽及口罩,“1号机组,就位于厂房的最里端。”
整个厂区宽敞明亮,丝毫感受不到已在大山腹部。一条宽约1.5米、长长的绿色过道,直接指引我们到达1号机组,一旁还能看到一字排开的一个个大坑,里面是其他还未组装完成的机组。
6月25日上午10时,长龙山抽水蓄能电站首台机组成功发电。通讯员 潘学康 摄
1号机组蓝白相间的机壳,在墙上巨幅五星红旗的映衬下,十分亮眼。“6月16日上午8时,1号机组就正式进入考核试运行阶段,正式发电前,整个机组运行都很顺畅,与机组启动相关的所有电器试验都是一次性通过。”此刻离1号机组正式发电就剩几分钟,站在机壳前,姚亮看上去有些兴奋,说话的声音都变响了。
10时整,随着电站营地发电指令的下达,工作人员按下了启动键。
上水库的水流,沿着引水隧道奔袭,冲击水轮机转动。此时1号发电机组的转轴转速迅速上升,在磁场的作用下,长龙山抽水蓄能电站的第一度“绿电”就这样诞生了。伴随着发电机低沉的“轰隆”声,一旁的机组状态监测数据采集柜屏幕上,1号机组的工作影像实时显示,相关参数“绿油油”一片,机组运行正常。
“电多的时候,我们把电搬运过来,抽水蓄能,需要时再把水放下来发电。”姚亮的介绍,让我们瞬间对长龙山电站有了形象理解——抽水蓄能电站就是一个巨型“充电宝”。他从上衣口袋拿出笔和小本,现场给我们算了一笔账:这个“充电宝”充满一次电,就可为电网提供600多万度电。“而且,它可以在一两分钟内让机组从静止到满负荷运行,使电网的频率自动调整到设定值。”走出调试试运行指挥部,长龙山公司总经理助理许捷也加入“讲解团”。他解释,并网发电后,这个深山里的巨型“充电宝”每天蓄积的都是绿色发展新动能:深夜,利用电网多余的电能,将下水库的水抽到上水库;白天,再将高处上水库的水放下来,水的势能转化为动能来发电。日复一日,循环往复,为电网削峰填谷。
从厂房开挖完成至今,长龙山公司机电部的工程师、中国水电十四局的技术人员在29个月内,相继完成机组埋件设备安装及混凝土浇筑、导水机构、转轮及水轮机轴安装、定子转子组装吊装、机组总装、无水调试以及启动调试等环节。“一台装机容量35万千瓦的机组,就是一个总重超2100吨的大块头。”姚亮指着正在运行的1号机组说,这些大型机电设备,不管是前期的运输,中期的焊接、组装、吊装,还是后期的调试,每个环节都是一个对精度要求非常高的系统工程,每一步都必须做到精益求精。
“今年2月初,电站开始首台机组及配套设备、主变等几十个分系统的调试,当时春节临近,为保障调试顺利进行,1200名留守人员中机电安装就有400多人。”姚亮回忆道,类似于这样的坚守,在长龙山早已司空见惯。有连着在工地上过了5个中秋、国庆的工程师余海斌,有一年只回家一两次的上水库负责人刘文禧,有和丈夫在同一区域工作却一天到晚见不到几次面的桥机姑娘李燕,也有在地底隧道一两平方米的操作间一待就是12个小时的赵选丽……“在我眼里,长龙山上5000多名建设者都和‘劳模’一样,专业、奉献、敬业,敢于且善于创造奇迹。”参与过多座大型水电站建设的长龙山公司总经理刘国平说。
1号引水系统压力钢管环缝焊接。 通讯员 张卉 摄
在极限中开山建库
离开地下主厂房,在长龙山公司工程师、上水库施工现场负责人刘文禧的带领下,经过一段盘山公路,我们来到了千米高山顶部的上水库。漫山的绿色中,白亮的阳光下,总库容为1099万立方米的上水库,似一块翡翠镶嵌于山顶。
“上、下水库高差700多米,直线距离2.5公里,上库借助两侧山体,筑坝成库,下库拦河而建,水源充足,依山就势,顺势而为,水通过山体里连接上下库的3个输水系统和主厂房发电机组循环流淌,绿水青山就转变成了金山银山。”站在上水库观景台,俯瞰在长龙山巅造出的风景,李文禧自豪地介绍着电站巧妙的设计,内心也是感慨万千。
他说,一晃6年,2015年初进场施工的场景依旧历历在目:上山没有路、用柴油发电、渴了喝山泉……在上水库建设过程中,即便自己有丰富的水电站建设经验,但依旧发生了许多意料之外的事。
“一年里有180多天雨雾、大风或者是冰雪天气,天气恶劣的时候,能见度就五六米,特别是在山上开车的时候,油门都不敢踩,生怕一不小心就开到峭壁边发生意外。”刘文禧说,有时山下阳光明媚,山上却云雾弥漫、气温零下,这些都是对建设者能力水平的考验。
为此,刘文禧干脆把办公室和宿舍都搬到山顶的集装箱房,争取遇到问题时,能以最快时间协调处理,抢抓能施工的每一天。他打开手机相册,给我们看了一些当时的施工照片。他说,在坝体填筑和混凝土浇筑高峰,仅上水库各作业面就有施工人员1800余名,地质钻、反铲、运输车、振动碾等大型设备数百台。
“上水库主坝高103米,而在实际施工中,如果从量水堰开始计算,达到980.2米高程的实际高度有200米,这意味着填筑量增加,所以大坝的总填筑量达到370余万立方米。”刘文禧解释,对上、下水库建设来说,工程量并不是难事,超高水头带来的一系列技术难题才让人头疼。
长龙山电站引水系统,采用“三洞六机斜井”式布置。通俗地讲,就是为连通上下水库,在山体里建了3条引水隧道。为了便于我们理解,刘文禧又从手机里翻出了引水系统的设计图。
斜井,是其中最难啃的一块“硬骨头”。“长、陡、硬!”一旁的长龙山公司工程部主任胡兴汉道出斜井施工的几个难点,“电站因为水头高,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,开挖如同在钢板上掘进。”
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,将采矿领域的“穿山术”运用到斜井开挖中,边开挖边纠偏,以只有1‰的偏斜率精准贯通,没有造成一起安全事故。
翻出20多年前建设天荒坪抽水蓄能电站的老照片,再看看眼前的长龙山抽水蓄能电站,刘文禧、胡兴汉等水电人很自豪:“面对难题,我们中国自己的先进设备、技术、人才成为创造奇迹的最大依靠,而不再像当年一样依赖国外的设备、技术、专家。”
首台机组核心部件转子进场安装。 通讯员 张卉 摄
不变的“绿色”情怀
在保护中发展,在发展中保护,一直贯穿着长龙山抽水蓄能电站的整个建设过程。
下水库大坝背部,有一块4万平方米的工作区域。工人们正在拼装一块块18平方米大小的预制混凝土网格梁。“这是用来干嘛的?”我们提出疑问。一旁监督工程的长龙山监理部总监助理聂洪远给出答案:“这些块状网格用来种草种灌木,如此一来,大坝就披上了一件‘绿色外衣’。”
聂洪远说得没错,在长龙山电站施工区域,我们看到的是这样的场景:渣场通往下水库的道路上,有一处洗车平台,每当车辆经过,冲洗器就喷出水屏,把来往车辆全身冲洗得干干净净,避免工程车辆“拖泥带水”污染村庄;为最大限度减少粉尘,渣场制砂系统采用湿法生产,在各个环节装上了喷淋设备;碎石机也安装了减震设施,混凝土拌制设备包裹了隔声罩,降低生产过程中的噪音。
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,长龙山公司特地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。
长龙山抽水蓄能电站施工区的隔声屏带 通讯员 毛翔春 摄
在工程用地方面,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”。
从地面到地下,从山下到山顶,为了减少项目建设对植被的影响,长龙山项目采用明线改隧洞方案,设计规划了21座隧道,需要增加3亿元投入。“虽然工程难度加大,但我们保护了环境,融入了自然。”聂洪远说,项目规划前期就注重环境保护,上下水库选址因地制宜。上水库利用天然库盆地形,下水库则借用天然峡谷位置,减少工程开挖对环境造成的影响。
随着首机发电,当下,长龙山电站环境整治和生态复绿工程“干得火热”,电站生态景观规划设计已完成,生活办公营地、上下库连接公路带以及水库环境区,也正逐渐复绿。
正如安吉县发改局副局长周建忠所言,长龙山抽水蓄能电站是安吉践行“绿水青山就是金山银山”理念的标杆载体,发展抽蓄经济是拓宽“两山”转化通道、增强县域发展新动能的重要途径。
刘国平说,当长龙山抽水蓄能电站全面建成后,每年可为华东电网节约标煤21万吨,每年减少排放二氧化碳约42万吨、二氧化硫约2800吨。
据悉,到2021年底,长龙山抽水蓄能电站将实现3台机组投产发电,2022年7月底前全部机组实现投产发电。电站建成投产后,加上已投产的天荒坪抽水蓄能电站180万千瓦的容量,安吉境内抽水蓄能电站总装机规模将达到390万千瓦,居世界第一。
如今,安吉第三个抽水蓄能电站项目的建设也已提上日程。不远的将来,一个抽水蓄能产业集群,将在绿水青山间熠熠生辉。
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从工程技术特性来讲,长龙山抽水蓄能电站有三项世界第一:最大发电水头(756m)世界第一;可逆式机组高额定转速(600r/min)下单机容量(35万kW)世界第一;高压钢岔管HD值(4800m×m)世界第一。
四项国内第一:单段斜井长度(435m)国内第一;额定水头(710m)在建抽水蓄能项目国内第一;抽水蓄能机组综合设计制造难度国内第一;机组及结构振动控制难度国内第一。
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