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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，新疆巴音郭楞蒙古自治州若羌縣迎來重大能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)突破。作為國家"十四五"規(guī)劃重點(diǎn)工程和南疆首個千萬千瓦級抽水蓄能基地的啟動項(xiàng)目，若羌抽水蓄能電站主體工程于2023年9月25日正式進(jìn)入全面施工階段。該工程總投資165.25億元，總裝機(jī)容量210萬千瓦，設(shè)計年發(fā)電量26.25億千瓦時，預(yù)計2030年9月底實(shí)現(xiàn)首臺機(jī)組并網(wǎng)發(fā)電，建成后將承擔(dān)南疆電網(wǎng)40%的調(diào)峰容量需求。
一、工程規(guī)劃與技術(shù)體系創(chuàng)新
電站選址于若羌縣城南36公里處的鐵干里克鎮(zhèn)，地處北緯39°02'、東經(jīng)88°10'的若羌河左岸山麓帶，屬典型的大陸性干旱氣候區(qū)，年蒸發(fā)量達(dá)2800毫米。樞紐工程由上水庫、下水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房及補(bǔ)水系統(tǒng)四大單元組成，其中上水庫位于若羌河出山口左岸山頂臺地，采用瀝青混凝土面板全庫盆防滲結(jié)構(gòu)，最大壩高95米，壩頂長度487米，正常蓄水位1635米，調(diào)節(jié)庫容884萬立方米；下水庫位于3號沖溝中下游段，主壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高113米，壩頂長度894米，總庫容914萬立方米，形成652米的額定發(fā)電水頭，水能利用率達(dá)82.7%。
輸水系統(tǒng)工程采用"三洞六機(jī)"布置方案，高壓管道水平長度2357米，內(nèi)徑5.2米，最大承受水頭735米，管材選用NK-HITEN610U2高強(qiáng)度鋼板，屈服強(qiáng)度≥610MPa，壁厚從38mm漸變至52mm，焊縫經(jīng)100%超聲波探傷和磁粉檢測。在壓力鋼管防腐處理中，創(chuàng)新應(yīng)用三層復(fù)合防護(hù)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(shè)計防腐壽命超過30年。調(diào)壓室采用阻抗式結(jié)構(gòu)，直徑16米，高度72米，設(shè)置三道環(huán)形加強(qiáng)肋板。
機(jī)組選型配置6臺單機(jī)容量350MW的立軸混流可逆式機(jī)組，轉(zhuǎn)輪直徑4.75米，額定轉(zhuǎn)速375r/min，最大過流量295m³/s。發(fā)電電動機(jī)采用全空冷結(jié)構(gòu)，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），定子繞組溫升控制在65K以內(nèi)。調(diào)速系統(tǒng)集成PID控制算法和模糊邏輯補(bǔ)償，調(diào)節(jié)精度達(dá)±0.05Hz，可在120秒內(nèi)完成空載至滿負(fù)荷轉(zhuǎn)換。球閥裝置采用雙密封結(jié)構(gòu)，活門直徑2.8米，操作油壓16MPa，漏水量控制在0.5L/s以內(nèi)。
二、地質(zhì)條件與工程處理技術(shù)
工程區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，穿越F12、F23、F31三條Ⅱ類斷層及五條Ⅲ類斷層，最大斷層破碎帶寬18米，巖體完整性系數(shù)BQ值在280-350之間。施工團(tuán)隊建立三維地質(zhì)模型進(jìn)行動態(tài)設(shè)計，采用TSP203超前地質(zhì)預(yù)報系統(tǒng)，結(jié)合鉆孔攝像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)掌子面前方50米范圍內(nèi)的地質(zhì)精準(zhǔn)預(yù)測。主廠房軸線經(jīng)優(yōu)化調(diào)整為N15°E，與最大主應(yīng)力方向形成15°夾角，圍巖變形量控制在3.2mm以內(nèi)。在F23斷層處理中，創(chuàng)新應(yīng)用"超前管棚+徑向注漿"復(fù)合支護(hù)技術(shù)，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，漿液擴(kuò)散半徑達(dá)2.8米。
地下廠房洞室群開挖總量135萬立方米，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。爆破作業(yè)使用電子雷管微差起爆技術(shù)，單段最大藥量限制在90kg，爆破振動速度嚴(yán)格限制在5cm/s以內(nèi)，半孔率保持92%以上。巖錨梁施工采用C40硅粉混凝土，埋設(shè)Φ32精軋螺紋鋼錨桿，錨桿間距1.2m×1.2m，預(yù)緊力施加至280kN，成型精度誤差±2mm。在洞室支護(hù)中，采用預(yù)應(yīng)力錨索與鋼纖維噴混凝土組合結(jié)構(gòu)，錨索長度25m，設(shè)計承載力2000kN，噴層厚度15cm，抗壓強(qiáng)度不低于C25。
三、智能建造與數(shù)字化管控體系
項(xiàng)目構(gòu)建BIM+GIS三維協(xié)同管理平臺，集成1500個物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測點(diǎn)，實(shí)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(jī)口溫度控制在12℃以下，骨料預(yù)冷采用液氮噴射技術(shù)，降溫幅度達(dá)15℃。在溫控防裂方面，埋設(shè)分布式光纖測溫系統(tǒng)，監(jiān)測點(diǎn)間距0.5米，實(shí)現(xiàn)大體積混凝土內(nèi)部溫度場24小時可視化監(jiān)控，確保內(nèi)部最高溫度不超過55℃，內(nèi)外溫差≤20℃。
運(yùn)輸系統(tǒng)配備12臺無人駕駛礦卡，通過5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)厘米級定位精度，運(yùn)輸效率提升38%，燃油消耗降低22%。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220噸，材料利用率達(dá)98.7%，較傳統(tǒng)工藝提高12個百分點(diǎn)。質(zhì)量追溯系統(tǒng)應(yīng)用區(qū)塊鏈技術(shù)，建立從砂石骨料到機(jī)組設(shè)備的全生命周期電子檔案，數(shù)據(jù)存證量超過2.5TB，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量責(zé)任可追溯周期達(dá)30年。
四、生態(tài)環(huán)境綜合防護(hù)體系
工程建設(shè)嚴(yán)格執(zhí)行生態(tài)保護(hù)紅線制度，劃定500米生態(tài)退縮區(qū)，施工揚(yáng)塵控制TSP日均濃度≤0.3mg/m³，噪聲晝間≤65dB(A)、夜間≤55dB(A)。創(chuàng)新實(shí)施"表土剝離-集中存放-生態(tài)修復(fù)"模式，累計剝離表土46萬立方米，建設(shè)23.6公頃珍稀植物遷地保護(hù)園，成功移植國家二級保護(hù)植物紫斑牡丹124株、太行花86叢，移植成活率達(dá)96.3%。水土保持工程采用"工程措施+植物措施+臨時防護(hù)"綜合體系，布設(shè)漿砌石排水溝42.6公里、沉沙池58座，實(shí)施邊坡綠化19.3萬平方米，選配紫穗槐、多花胡枝子等6種鄉(xiāng)土植物進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，植被恢復(fù)率98.5%。
施工廢水處理系統(tǒng)采用"旋流沉淀+氣浮+MBR膜"三級工藝，設(shè)計處理能力2000m³/d，出水CODcr≤30mg/L、SS≤20mg/L，回用率85%。生態(tài)流量保障系統(tǒng)設(shè)置直徑1.2米的生態(tài)流量管，施工期下泄流量不低于0.85m³/s，配套建設(shè)魚類增殖站，年增殖放流新疆裸重唇魚苗15萬尾，魚苗成活率超過85%?？諝赓|(zhì)量控制配置18臺霧炮機(jī)和3套車輛自動沖洗裝置，PM2.5濃度控制在35μg/m³以下。
五、社會經(jīng)濟(jì)帶動效應(yīng)分析
工程建設(shè)期直接投資165.25億元，其中機(jī)電設(shè)備購置費(fèi)占比28.7%（47.4億元），建筑工程費(fèi)占比41.2%（68.1億元）。施工高峰期將直接提供4500個就業(yè)崗位，其中技術(shù)工種占比65%，預(yù)計為當(dāng)?shù)鼐用駝?chuàng)造勞務(wù)收入4.8億元/年。配套產(chǎn)業(yè)帶動水泥消耗85萬噸、鋼材12萬噸，激活運(yùn)輸車輛320臺，形成年產(chǎn)值7.2億元的建材物流產(chǎn)業(yè)集群。移民安置工程妥善搬遷137戶428人，建設(shè)移民新村住宅2.7萬平方米，配套500畝特色經(jīng)濟(jì)林和年出欄1萬頭的生態(tài)養(yǎng)殖場，戶均年增收可達(dá)4.5萬元。
電站投運(yùn)后，每年可為電網(wǎng)提供調(diào)峰電量21.9億kWh，替代燃煤機(jī)組減少標(biāo)準(zhǔn)煤耗134.5萬噸，相當(dāng)于減排二氧化碳404.6萬噸、氮氧化物1.03萬噸。在電力輔助服務(wù)方面，機(jī)組具備±10%額定容量的AGC調(diào)節(jié)能力，調(diào)頻響應(yīng)時間≤15秒，可有效平抑風(fēng)電、光伏出力波動。經(jīng)華北電力設(shè)計院仿真計算，項(xiàng)目投運(yùn)可使南疆電網(wǎng)新能源消納能力提升2.3個百分點(diǎn)，電網(wǎng)頻率合格率提高至99.98%，電壓合格率提升0.7個百分點(diǎn)。
六、工程進(jìn)度與質(zhì)量控制體系
項(xiàng)目總工期81個月，分籌建期（24個月）、主體施工期（51個月）、調(diào)試運(yùn)行期（6個月）三個階段推進(jìn)。當(dāng)前已完成施工供電系統(tǒng)建設(shè)，建成35kV變電站2座，架設(shè)輸電線路23.6公里，供電容量達(dá)25MVA；進(jìn)場道路工程貫通路基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%，滿足550噸變壓器運(yùn)輸要求；通風(fēng)兼安全洞、進(jìn)廠交通洞開挖支護(hù)完成82%，關(guān)鍵線路工程形象進(jìn)度達(dá)18.7%。
質(zhì)量管理實(shí)施"四級驗(yàn)收"制度，設(shè)立98個質(zhì)量控制關(guān)鍵點(diǎn)。壓力鋼管縱縫焊接一次合格率99.2%，環(huán)縫焊接合格率98.7%，蝸殼安裝同心度偏差≤1.5mm。混凝土工程應(yīng)用GPS衛(wèi)星定位系統(tǒng)控制模板安裝，垂直度偏差≤1/1000，結(jié)構(gòu)尺寸誤差±5mm。機(jī)組安裝建立激光跟蹤測量系統(tǒng)，座環(huán)水平度≤0.05mm/m，轉(zhuǎn)子圓度偏差≤0.4mm，定子鐵芯疊壓系數(shù)達(dá)98.6%。金屬結(jié)構(gòu)防腐涂層厚度檢測1500點(diǎn)，平均厚度≥420μm，附著力測試達(dá)8MPa。
七、安全管控與應(yīng)急管理體系
項(xiàng)目構(gòu)建"雙重預(yù)防機(jī)制"，辨識重大風(fēng)險源27項(xiàng)，其中地下工程突水突泥風(fēng)險等級評定為Ⅱ級。配備超前鉆探設(shè)備12臺，執(zhí)行"有疑必探、先探后掘"原則，超前鉆孔深度保持開挖進(jìn)尺3倍以上。建立三維水文地質(zhì)模型，布設(shè)滲壓計86支，實(shí)時監(jiān)測地下水位變化，預(yù)警響應(yīng)時間縮短至15分鐘。在F31斷層帶施工中，采用"超前小導(dǎo)管+雙液注漿"技術(shù)，注漿壓力2.5MPa，水泥-水玻璃漿液配比1:0.6，堵水率達(dá)92%以上。
應(yīng)急管理體系配置大功率排水系統(tǒng)，總排水能力3000m³/h，設(shè)置逃生通道38處，儲備應(yīng)急物資1200萬元。開展塌方、涌水等專項(xiàng)應(yīng)急演練每季度不少于1次，演練場景覆蓋率100%。施工區(qū)域建立智慧安全培訓(xùn)中心，配置VR事故模擬系統(tǒng)，累計培訓(xùn)1.2萬人次，違章作業(yè)率下降至0.3‰。洞室施工配備應(yīng)急氧艙3套，實(shí)現(xiàn)15分鐘緊急救援響應(yīng)，創(chuàng)下連續(xù)安全生產(chǎn)890天的紀(jì)錄。
八、移民安置與文物保護(hù)措施
移民安置工程涉及137戶428人，創(chuàng)新采用"集中安置+產(chǎn)業(yè)扶持"模式。建設(shè)移民新村住宅2.7萬平方米，戶均建筑面積198平方米，配套建設(shè)社區(qū)衛(wèi)生站、文化活動中心和雙語幼兒園。產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面，規(guī)劃建設(shè)500畝紅棗-苜蓿間作經(jīng)濟(jì)林，配套滴灌系統(tǒng)和水肥一體化設(shè)施；建設(shè)年出欄1萬頭的標(biāo)準(zhǔn)化養(yǎng)殖場，采用"企業(yè)+合作社+農(nóng)戶"運(yùn)營模式。在文物保護(hù)中，對施工區(qū)內(nèi)的3處清代民居實(shí)施整體平移保護(hù)，采用液壓同步頂升技術(shù)，移動距離128米，沉降誤差控制在±2mm以內(nèi)，木構(gòu)架應(yīng)力監(jiān)測值≤8MPa。
當(dāng)前工程已完成地下廠房系統(tǒng)頂拱開挖支護(hù)1.2萬立方米，上下水庫壩基處理完成土石方開挖85萬立方米，關(guān)鍵線路施工進(jìn)度符合總工期控制目標(biāo)。混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)單日最大澆筑量突破4500立方米，鋼材加工中心月均產(chǎn)能達(dá)4500噸，物資儲備滿足6個月連續(xù)施工需求。工程指揮部建立進(jìn)度預(yù)警機(jī)制，對56個關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)實(shí)施動態(tài)管控，確保2028年底首臺機(jī)組投產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目建成后將形成210萬千瓦的調(diào)節(jié)能力，每年可支撐350萬千瓦新能源并網(wǎng)消納，為南疆新型電力系統(tǒng)構(gòu)建提供核心支撐。
