豐寧抽水蓄能電站：

世界最大“超級充電寶”這樣建成

11月14日，豐寧壩上，光照正好，風力充足，風機、光伏發電量持續攀升。

“請立即開啟2台機組抽水運行。”9時47分，接到華北網調調度電話指令，國網新源河北豐寧抽水蓄能電站中控室主值班員田亞平隨即展開操作：輸入指令值，按下啟動鍵。10分鐘內，9號機、3號機相繼抽水並網。

當天，電站陸續啟動8台定速機組抽水，消納新能源電量1069.95萬千瓦時，保証了電網的平穩、高效運轉。

憑借豐富的風能、太陽能資源，張承壩上地區風電、光伏裝機規模均突破千萬千瓦級。然而，風機、光伏發電具有波動性、隨機性，當“追風逐日”有了規模，隨之產生的消納和儲能問題凸顯出來。

如何削峰填谷？抽水蓄能電站給出了把風光電轉化為水勢的解決方案。

灤河東去，流淌至豐寧滿族自治縣四岔口鄉永利村，四周高山聳立，峰嶺成群，水流湍急。豐寧抽水蓄能電站在建設上合理利用了當地的地理環境優勢。

“電站上水庫位於山谷中央，如同一個天然水盆，通過在山體深處修建的6條直徑約7米的雙向水道，與下水庫相連。兩座水庫高差達到425米。”國網新源河北豐寧抽水蓄能有限公司機電部主任陳磊說。

用電低谷時，電站用富余電能將水從下水庫抽至上水庫儲存起來﹔用電高峰時，將水從上水庫放至下水庫發電。

一抽一放，這座世界裝機容量最大的抽水蓄能電站馴服了“不聽話”的風光資源，把低谷過剩電能轉為高峰優質電能，被譽為“超級充電寶”。

自2021年12月30日首台機組投產發電以來，截至今年11月13日，豐寧抽水蓄能電站累計發電82.39億千瓦時，消納新能源電量103.97億千瓦時，削峰填谷效果顯現。

早在1995年，豐寧抽水蓄能電站就開始了布局規劃。由於豐寧地處燕山山脈，地質條件復雜，電站的建設勘測等前期工作，前后經過了18年。2013年，電站正式開工建設。

水面如鏡，波光粼粼，站在電站下水庫大壩上俯視，國網新源河北豐寧抽水蓄能有限公司工程部工程師賈晉感觸良多。誰能想到，這裡曾是遠近聞名的“流沙河”。

下水庫是在原豐寧水庫基礎上修建的。由於上游生態脆弱，水土流失嚴重，當時豐寧水庫年均入庫沙量達171萬立方米。賈晉清晰地記得湍急的河水裹挾著泥沙滾滾而來的場景。

“按當時預計，如不解決泥沙問題，庫容4100多萬立方米的下水庫，24年后將被填平。”賈晉說，平均每立方米9.43公斤的含沙量，也將對機組造成嚴重磨損，大大降低使用壽命。

為降服“流沙河”，電站委托武漢大學、中國水科院開展了泥沙淤積數學模型技術和物理模型實驗。通過分析對比，確定了在原豐寧水庫庫尾設置攔沙壩及泄洪排沙設施，將庫區分成攔沙庫和蓄能專用下水庫兩部分的可行性。

“需要蓄水時，先關上泄洪排沙洞閘門，河水中的泥沙得到沉澱后，再打開溢洪道閘門，河水流入蓄能專用下水庫。”賈晉說，加上溢洪道、導沙明渠等水工建筑設施，可保障發電用水幾乎沒有泥沙。

但因為地質條件復雜，開挖施工難度非常大，一不小心就有坍塌的危險，建設團隊不得不邊開挖邊調整支護方案。

經過7年的奮戰，賈晉他們克服了一系列施工技術難題，終於建成了我國抽水蓄能電站中泄洪排沙建筑物布置最復雜的下水庫，累計清理灤河底部泥沙180余萬立方米，還將校核洪水標准提高到2000年一遇。工程區內濕地面積增加800余畝，黑鸛、白天鵝等珍稀鳥類在庫區安了家。

驅車沿著山路行至一座巨大的山門。大門緩緩打開，蜿蜒的隧道四通八達，向內行駛一段，方才豁然開朗。

這裡是世界上單體規模最大的抽水蓄能電站地下廠房，長414米、跨度25米、高54.5米，可同時停放11架波音737客機，被譽為電站的心臟。

在千山萬壑中建造如此復雜結構的超大型地下洞室群，參與其中的國網新源河北豐寧抽水蓄能有限公司工程部主任王蘭普至今難掩激動。

他回憶，建設之初，地下廠房出現了以往抽水蓄能電站地下廠房沒有遇到過的較大圍岩變形，給廠房開挖施工帶來了較大困擾。其中，洞壁上雕刻出用於安裝吊車的岩錨梁是必須克服的關鍵問題之一。

岩錨梁是地下廠房的重要承重構件，將承擔后期發電機組全部的安裝及檢修任務。與普通的現澆梁相比，它不設立柱，而是懸空嵌於岩壁，如“岩石之肩”。岩錨梁開挖一直是業內難題，被比作“雕刻藝術”和“岩石上繡花”。

電站所在的山體內部結構非常復雜，裂隙平均每30厘米出現一組，爆破開挖時，岩石極易發生碎裂。如何讓不規則的岩壁支撐起上千噸重的鋼筋混凝土梁？

通過反復梳理分析試驗，王蘭普和同事們精心計算細化爆破設計參數，採用玻璃纖維錨杆加固軟弱岩體，首次系統性攻克復雜地質條件下超大型地下洞室群建造關鍵技術，用“工筆畫”雕琢出“岩梁之花”。

歷經110天，一條線條流暢的岩錨梁，順利開挖完成，工期比原計劃縮短2個多月，為電站首台機組投用奠定了基礎。

“5、4、3、2、1，開始！”隨著指令下達，一陣轟隆隆的聲音傳來，地下廠房裡，陳磊和同事正在對11號變速機組進行整組啟動調試。

廠房中央，一排白色圓頂形機組一字排開，連接地下輸水系統，這正是整座抽水蓄能電站的關鍵——12台30萬千瓦可逆式水泵水輪機發電電動機組。

8月11日，12號變速機組順利完成15天試運行，正式投產發電。11號、12號兩台變速機組為國內首次引進。

“就響應速度來說，定速機組是分鐘級，變速機組則可做到秒級，而且功率可大可小，相當於可快充、可慢充。”陳磊說，兩台變速機組投入使用后，電力發送將更加靈活，更好平衡新能源大規模接入對電網穩定性造成的影響。

相比火電、核電機組，電站發電機組有個獨門“絕活”——黑啟動。在電網發生異常情況時，蓄能機組可在3到5分鐘內迅速響應，為斷電區域提供電能，被稱為“電網最后一根火柴”。

北京冬奧會、冬殘奧會期間，豐寧抽水蓄能電站接入柔性直流電網，實現了新能源多點匯集、風光儲多能互補、源網荷協同，在源頭上降低了新能源發電的波動，保障了北京冬奧場館100%綠電供應，為破解新能源大規模開發利用難題提供了“中國方案”。

以山為勢，化水為能，山水之間，動能澎湃。

今年年底，12台機組將全部投運，屆時，豐寧抽水蓄能電站年發電量將達66.12億千瓦時，可滿足260萬戶家庭一年的用電。（記者賈楠、陳寶雲）

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