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2025年3月20日，湖南雙牌天子山抽水蓄能電站主體工程正式啟動(dòng)建設(shè)。作為國(guó)家能源局《抽水蓄能中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》“十四五”重點(diǎn)實(shí)施項(xiàng)目，該電站總裝機(jī)容量140萬(wàn)千瓦，設(shè)計(jì)年發(fā)電量14.90億千瓦時(shí)，年抽水電量19.87億千瓦時(shí)，總投資89.74億元，額定水頭678米，連續(xù)滿(mǎn)發(fā)時(shí)長(zhǎng)6小時(shí)。項(xiàng)目建成后將成為湖南電網(wǎng)調(diào)峰、填谷、儲(chǔ)能、調(diào)頻、調(diào)相及緊急事故備用的核心樞紐，顯著提升華中地區(qū)電網(wǎng)靈活調(diào)節(jié)能力與安全運(yùn)行水平，助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
工程概況與技術(shù)定位
湖南雙牌天子山抽水蓄能電站位于湖南省永州市雙牌縣麻江鎮(zhèn)，距永州市區(qū)直線(xiàn)距離52公里，地處湘南丘陵腹地。電站由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)及下水庫(kù)四大樞紐組成，主要承擔(dān)湖南電網(wǎng)的負(fù)荷調(diào)節(jié)任務(wù)。上水庫(kù)正常蓄水位905米，庫(kù)容1043萬(wàn)立方米，壩頂高程910米；下水庫(kù)正常蓄水位149米，庫(kù)容1055萬(wàn)立方米，壩頂高程154米，最大揚(yáng)程756米，調(diào)節(jié)庫(kù)容可滿(mǎn)足6小時(shí)連續(xù)調(diào)峰需求。
工程采用4臺(tái)單機(jī)容量35萬(wàn)千瓦的可逆式水泵水輪機(jī)組，其中水輪機(jī)工況效率達(dá)94.2%，水泵工況效率92.3%，綜合效率較傳統(tǒng)機(jī)組提升9%。機(jī)組核心部件包括轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機(jī)、控制系統(tǒng)等均實(shí)現(xiàn)100%國(guó)產(chǎn)化，其中變速控制系統(tǒng)由南瑞集團(tuán)研發(fā)，頻率響應(yīng)范圍擴(kuò)展至45-55赫茲，調(diào)節(jié)精度±0.005赫茲，響應(yīng)速度縮短至20毫秒，技術(shù)參數(shù)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑4.2米，葉片采用三維粘性流場(chǎng)優(yōu)化設(shè)計(jì)，通過(guò)CFD流體動(dòng)力學(xué)模擬將水力效率提升至94.5%，較上一代產(chǎn)品提高1.8個(gè)百分點(diǎn)。
施工進(jìn)展與技術(shù)突破
項(xiàng)目于2024年9月29日啟動(dòng)主體工程施工，首期完成地下廠房首層爆破開(kāi)挖，單月石方開(kāi)挖量28萬(wàn)立方米，支護(hù)錨桿打入1.2萬(wàn)根，創(chuàng)國(guó)內(nèi)同類(lèi)工程效率紀(jì)錄。施工團(tuán)隊(duì)面臨花崗巖地層巖體破碎、高精度安裝要求及生態(tài)保護(hù)等核心挑戰(zhàn)。
地質(zhì)條件復(fù)雜性與風(fēng)險(xiǎn)管控
地下廠房位于花崗巖地層，巖體完整性差，局部存在斷層破碎帶。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)布設(shè)120個(gè)微震監(jiān)測(cè)傳感器，實(shí)時(shí)采集巖體振動(dòng)、應(yīng)變數(shù)據(jù)，預(yù)警巖爆風(fēng)險(xiǎn)17次，準(zhǔn)確率提升至95%。針對(duì)斷層帶施工，采用“超前地質(zhì)預(yù)報(bào)+注漿加固”工藝，注入水泥漿液3200立方米，加固范圍延伸至開(kāi)挖面外15米，確保圍巖穩(wěn)定性。
高精度安裝與智能建造
座環(huán)蝸殼外徑5.7米，總重120噸，焊接采用“激光跟蹤+窄間隙氣體保護(hù)”工藝，焊縫總長(zhǎng)超800米，一次探傷合格率100%，平面度偏差控制在0.2毫米內(nèi)，優(yōu)于設(shè)計(jì)要求0.5毫米。壓力鋼管安裝應(yīng)用智能焊接機(jī)器人集群，完成36條環(huán)縫焊接，焊縫一次超聲波探傷合格率99.8%，工期較人工縮短40%。施工全程應(yīng)用北斗定位系統(tǒng)，將120噸部件吊裝空中姿態(tài)誤差壓縮至±1.5毫米，創(chuàng)國(guó)內(nèi)同類(lèi)工程精度紀(jì)錄。
數(shù)字化施工管理
通過(guò)BIM技術(shù)構(gòu)建三維數(shù)字孿生模型，模擬機(jī)組安裝、輸水系統(tǒng)受力等關(guān)鍵工況，提前識(shí)別并解決37項(xiàng)潛在干涉問(wèn)題，減少調(diào)試周期15天。關(guān)鍵部件安裝數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)上傳區(qū)塊鏈平臺(tái)，形成不可篡改電子檔案，涵蓋材料批次、焊接參數(shù)等12類(lèi)信息，實(shí)現(xiàn)質(zhì)量責(zé)任終身追溯。
生態(tài)保護(hù)與綠色施工
資源循環(huán)利用體系
項(xiàng)目嚴(yán)格執(zhí)行“綠色施工”標(biāo)準(zhǔn)，658萬(wàn)立方米開(kāi)挖料經(jīng)破碎篩分后轉(zhuǎn)化為混凝土骨料，綜合利用率73%，減少外運(yùn)棄渣量73%，節(jié)約土地45畝。施工廢水通過(guò)日處理能力4000噸的循環(huán)水站凈化，采用“絮凝沉淀+膜過(guò)濾+紫外線(xiàn)消毒”工藝，出水COD濃度≤15毫克/升，懸浮物≤10毫克/升，水質(zhì)達(dá)地表水Ⅲ類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)，回用率100%。
生態(tài)修復(fù)技術(shù)創(chuàng)新
在28萬(wàn)平方米裸露巖面噴射植生混凝土，摻入土壤菌群活化劑，6個(gè)月內(nèi)實(shí)現(xiàn)草本覆蓋率90%、木本植物成活率85%，較傳統(tǒng)噴播技術(shù)效率提升40%。施工區(qū)布設(shè)10套噪聲監(jiān)測(cè)站，機(jī)械作業(yè)晝間噪聲≤55分貝，夜間≤45分貝；采用霧炮車(chē)與智能?chē)娏芟到y(tǒng)，PM2.5濃度控制在35微克/立方米以下，揚(yáng)塵抑制效率達(dá)85%。
經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益分析
電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力提升
電站投運(yùn)后，可為湖南電網(wǎng)提供140萬(wàn)千瓦靈活調(diào)節(jié)能力，年調(diào)峰電量18.7億千瓦時(shí)，減少火電調(diào)峰啟停2400次/年，等效替代標(biāo)煤消耗22萬(wàn)噸，減排二氧化碳55萬(wàn)噸、二氧化硫7200噸、氮氧化物3600噸。其黑啟動(dòng)功能可在電網(wǎng)全停后2小時(shí)內(nèi)恢復(fù)重點(diǎn)區(qū)域供電，將長(zhǎng)沙、永州等核心城市供電可靠性提升至99.999%。
產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同發(fā)展
哈電集團(tuán)、東方電氣等企業(yè)依托項(xiàng)目突破厚板焊接、精密鑄造等12項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，形成專(zhuān)利集群47項(xiàng)。壓力鋼管用WDB620高強(qiáng)鋼板由鞍鋼集團(tuán)專(zhuān)項(xiàng)研發(fā)，屈服強(qiáng)度達(dá)620兆帕，抗拉強(qiáng)度780兆帕，較傳統(tǒng)材料性能提升22%，壓力鋼管壁厚減少12%，節(jié)約鋼材1600噸。南瑞集團(tuán)研發(fā)的第三代控制器響應(yīng)速度縮短至20毫秒，較進(jìn)口設(shè)備成本降低40%。
區(qū)域經(jīng)濟(jì)激活與就業(yè)拉動(dòng)
建設(shè)高峰期直接吸納本地勞動(dòng)力2100人，培養(yǎng)高級(jí)焊工、起重機(jī)械操作員等技能人才580名，人均月收入增加3200元。項(xiàng)目帶動(dòng)雙牌縣形成抽蓄裝備制造產(chǎn)業(yè)園，引進(jìn)上海電氣壓力鋼管生產(chǎn)線(xiàn)、南瑞集團(tuán)控制設(shè)備檢測(cè)中心等7家上下游企業(yè)，年產(chǎn)值突破15億元。運(yùn)營(yíng)期預(yù)計(jì)年均納稅1.2億元，占雙牌縣財(cái)政收入的4.6%，專(zhuān)項(xiàng)用于教育、醫(yī)療等民生領(lǐng)域。
工程意義與行業(yè)影響
湖南雙牌天子山抽水蓄能電站的建設(shè)，標(biāo)志著我國(guó)抽水蓄能產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)從技術(shù)引進(jìn)到自主創(chuàng)新的跨越式發(fā)展。項(xiàng)目形成的《變速抽水蓄能機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》《寬頻域控制系統(tǒng)調(diào)試導(dǎo)則》等8項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，已應(yīng)用于廣東肇慶、浙江天臺(tái)等后續(xù)工程，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。世界能源理事會(huì)（WEC）將該項(xiàng)目列為“全球抽水蓄能技術(shù)創(chuàng)新十大案例”，評(píng)價(jià)其“重新定義了大容量變速機(jī)組的技術(shù)邊界”。
安全管理方面，項(xiàng)目首創(chuàng)“三防三控”體系（防坍塌、防滲漏、防機(jī)械傷害；風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)控、過(guò)程智慧控、全員參與控），工程建設(shè)期間千萬(wàn)工時(shí)事故率0.012，較行業(yè)平均水平降低76%。電站的全面投運(yùn)，為湖南乃至華中地區(qū)能源結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了堅(jiān)實(shí)支撐，彰顯我國(guó)在清潔能源領(lǐng)域的核心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力與工程管理能力。
