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在國家能源局《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》戰(zhàn)略指引下，山西省臨汾市蒲縣抽水蓄能電站前期工程正式進入實質(zhì)性建設階段。該項目作為華北電網(wǎng)"十四五"能源安全保障體系的關鍵節(jié)點工程，不僅是山西省打造千萬千瓦級抽水蓄能基地的標桿項目，更為破解新能源大規(guī)模并網(wǎng)帶來的系統(tǒng)調(diào)節(jié)難題提供了重要解決方案。經(jīng)工程指揮部確認，截至2023年第三季度，項目已完成施工供電系統(tǒng)建設、進場道路硬化等基礎工程，地下廠房頂拱開挖進度達42%，累計完成投資額9.17億元，占總投資規(guī)模的9.45%。
一、項目規(guī)劃與技術體系創(chuàng)新
工程選址于呂梁山脈南端的蒲縣黑龍關鎮(zhèn)與喬家灣鎮(zhèn)交界區(qū)域，地處北緯36°23'、東經(jīng)111°12'，屬典型的喀斯特地貌發(fā)育區(qū)。電站總裝機容量1200MW（4×300MW），設計年發(fā)電量16.5億kWh，年抽水電量21.9億kWh，綜合效率達75.3%。樞紐工程由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)及地面開關站組成，其中上水庫壩高87.5米，正常蓄水位1482米，調(diào)節(jié)庫容708萬立方米；下水庫壩高94米，正常蓄水位989米，調(diào)節(jié)庫容736萬立方米，形成493米的額定水頭。
在機組選型方面，采用哈爾濱電機廠研制的HLF546-LJ-475型可逆式水泵水輪機，轉(zhuǎn)輪直徑4.75米，額定轉(zhuǎn)速375r/min，機組最大過流量295m³/s。發(fā)電電動機選用全空冷結構，額定電壓18kV，額定功率因數(shù)0.9（發(fā)電工況）、0.95（抽水工況）。調(diào)速系統(tǒng)采用比例-積分-微分（PID）控制算法，調(diào)節(jié)精度達±0.1Hz，可實現(xiàn)從空載到滿負荷運行僅需120秒的快速響應能力。
輸水系統(tǒng)工程創(chuàng)新采用"一洞雙機"布置方案，高壓管道全長2386米，內(nèi)徑5.2米，最大靜水頭735米。管材選用NK-HITEN610U2高強度鋼板，屈服強度≥610MPa，壁厚從38mm漸變至52mm，焊縫經(jīng)100%超聲波探傷檢測。在壓力鋼管防腐處理中，采用三層復合結構防護體系：底層為80μm厚環(huán)氧富鋅底漆，中間層為150μm厚云鐵環(huán)氧漆，面層為200μm厚聚氨酯面漆，設計防腐壽命超過30年。
二、地質(zhì)條件與工程處理技術
項目區(qū)域地質(zhì)構造復雜，穿越三條Ⅱ類斷層（F12、F23、F31）和五條Ⅲ類斷層，最大斷層破碎帶寬度達18米。針對這一挑戰(zhàn)，工程團隊建立三維地質(zhì)模型進行施工仿真，采用TSP203超前地質(zhì)預報系統(tǒng)，結合鉆孔攝像技術，實現(xiàn)掌子面前方50米范圍內(nèi)的地質(zhì)精準預測。主廠房軸線經(jīng)優(yōu)化調(diào)整后與最大主應力方向形成15°夾角，有效降低圍巖變形風險。在斷層處理中，創(chuàng)新應用"超前管棚+徑向注漿"復合支護技術，使用Φ108×8mm無縫鋼管，環(huán)向間距40cm，縱向搭接長度3米，注漿壓力控制在1.5-2.0MPa。
地下廠房洞室群開挖總量達120萬立方米，主廠房尺寸為168m×25m×55m（長×寬×高）。采用"分層分塊"開挖法，每層開挖高度控制在8-10米，運用電子雷管微差爆破技術，將爆破振動速度嚴格限制在5cm/s以內(nèi)。在巖錨梁施工中，采用C40硅粉混凝土，埋設Φ32精軋螺紋鋼錨桿，預緊力施加至250kN，確保巖臺成型精度誤差不超過±3mm。
三、智能建造與數(shù)字化管理
項目建立BIM+GIS三維協(xié)同管理平臺，集成1200個物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測點，實時采集施工數(shù)據(jù)?；炷辽a(chǎn)系統(tǒng)配置2座HZS240型智能拌和樓，通過溫度聯(lián)動控制系統(tǒng)，將夏季出機口溫度控制在12℃以下。在溫控防裂方面，埋設分布式光纖測溫系統(tǒng)，監(jiān)測點間距0.5米，實現(xiàn)大體積混凝土內(nèi)部溫度場24小時可視化監(jiān)控。
運輸系統(tǒng)配備12臺無人駕駛礦卡，通過5G網(wǎng)絡實現(xiàn)厘米級定位精度，運輸效率提升35%。鋼筋加工中心配置智能彎曲中心和數(shù)控鋸切生產(chǎn)線，日均加工能力達200噸，材料利用率提高至98.6%。在質(zhì)量追溯環(huán)節(jié)，應用區(qū)塊鏈技術建立電子檔案系統(tǒng)，實現(xiàn)從砂石骨料到機組設備的全生命周期數(shù)據(jù)存證。
四、生態(tài)環(huán)境綜合防控體系
工程建設嚴格執(zhí)行生態(tài)保護紅線制度，創(chuàng)新實施"三線一單"環(huán)境管控：生態(tài)保護紅線退縮距離500米，環(huán)境質(zhì)量底線控制TSP日均濃度≤0.3mg/m³，資源利用上線設定用水總量≤365萬m³/年。施工廢水處理系統(tǒng)采用"旋流沉淀+氣浮+MBR膜"三級工藝，設計處理能力2000m³/d，出水CODcr≤30mg/L、SS≤20mg/L，回用率達85%。
在陸生生態(tài)保護方面，建立23.6公頃的珍稀植物遷地保護園，成功移植國家二級保護植物紫斑牡丹124株、太行花86叢。水土保持工程采用"工程措施+植物措施+臨時防護"綜合體系，布設排水溝42.6公里、沉沙池58座，實施邊坡綠化19.3萬平方米，選配紫穗槐、多花胡枝子等鄉(xiāng)土植物進行生態(tài)修復。
五、社會經(jīng)濟帶動效應分析
工程建設期直接投資97.03億元，其中機電設備購置費占比28.7%，建筑工程費占比41.2%。施工高峰期將直接提供3870個就業(yè)崗位，其中技術工種占比62%，預計為當?shù)鼐用駝?chuàng)造勞務收入4.3億元/年。配套產(chǎn)業(yè)方面，帶動周邊水泥、鋼材需求分別達85萬噸和12萬噸，激活運輸車輛320臺，形成區(qū)域性建材物流產(chǎn)業(yè)集群。
電站投運后，每年可為電網(wǎng)提供調(diào)峰電量21.9億kWh，替代燃煤機組減少標準煤耗34.7萬噸，相當于減排二氧化碳91.2萬噸、氮氧化物1.03萬噸。在電力輔助服務方面，機組具備±10%額定容量的AGC調(diào)節(jié)能力，調(diào)頻響應時間≤15秒，可有效平抑風電、光伏出力波動。經(jīng)華北電網(wǎng)仿真計算，項目投運可使區(qū)域電網(wǎng)新能源消納能力提升2.3個百分點。
六、工程進度與質(zhì)量控制
項目總工期69個月，分三階段實施：前期工程（18個月）、主體工程施工（42個月）、機電安裝與調(diào)試（9個月）。目前已完成施工供電工程，建成35kV變電站2座，架設輸電線路23.6公里，供電容量達25MVA。進場道路工程完成路基開挖58萬立方米，澆筑混凝土路面12.6萬平方米，最大縱坡控制在8%以內(nèi)，滿足550噸變壓器運輸要求。
質(zhì)量管理體系實施"四級驗收"制度，建立98項質(zhì)量控制關鍵點。在混凝土工程中，采用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)控制模板安裝精度，垂直度偏差≤1/1000，結構尺寸誤差控制在±5mm。金屬結構安裝執(zhí)行"三檢一驗"標準，壓力鋼管縱縫焊接一次合格率99.2%，環(huán)縫焊接一次合格率98.7%。機組安裝建立激光跟蹤測量系統(tǒng)，確保座環(huán)水平度≤0.05mm/m，蝸殼同心度偏差≤1.5mm。
七、安全管控與應急體系
項目構建"雙重預防機制"，辨識重大風險源27項，其中地下工程突水突泥風險等級評定為Ⅱ級。配備超前鉆探設備12臺，執(zhí)行"有疑必探、先探后掘"原則，鉆孔深度保持開挖進尺3倍以上。建立三維水文地質(zhì)模型，布設滲壓計86支，實時監(jiān)測地下水位變化。在應急管理方面，配置大功率排水系統(tǒng)（總排水能力3000m³/h），設置逃生通道38處，開展塌方應急演練每季度不少于1次。
八、移民安置與文物保護
工程涉及移民安置人口137戶、428人，創(chuàng)新采用"集中安置+產(chǎn)業(yè)扶持"模式。建設移民新村住宅2.7萬平方米，配套建設社區(qū)衛(wèi)生站、文化活動中心等公共設施。產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，規(guī)劃建設500畝特色經(jīng)濟林基地和年出欄1萬頭的生態(tài)養(yǎng)殖場。在文物保護中，對施工區(qū)內(nèi)的3處清代民居進行整體平移保護，采用液壓同步頂升技術，移動距離128米，沉降誤差控制在±2mm以內(nèi)。
當前，項目正有序推進地下廠房系統(tǒng)開挖支護、上下水庫壩基處理等關鍵工序。施工區(qū)已形成混凝土生產(chǎn)、金屬結構加工、物資倉儲三大功能區(qū)，日澆筑混凝土能力突破4500立方米，鋼材加工產(chǎn)能達150噸。工程指揮部建立進度預警機制，對關鍵線路實施動態(tài)管控，確保2028年底首臺機組投產(chǎn)目標的實現(xiàn)。該項目的建設實踐，為復雜地質(zhì)條件下大型抽水蓄能電站建設提供了技術范本，對推動新型電力系統(tǒng)構建具有重要示范意義。
