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一个水做成的“超大型充电宝”

  75万户家庭一年的用电量是多少?答案是约13.5亿千瓦时。若是火力发电13.5亿千瓦时,要多少燃煤?答案是约14万吨。在国网新源江苏句容抽水蓄能电站项目(以下简称“句容电站”),这个答案是3个玄武湖的水量。

  这个集合了世界最高的抽水蓄能电站大坝、世界最高的沥青混凝土面板堆石坝、世界顶级规模的库盆填筑工程等多项“世界之最”的抽水蓄能电站项目,就好似一个超大型的“充电宝”,蓄满三个玄武湖的水量,全部投产后的装机容量,能满足近40万户家庭同时用电容量,一年的发电量可供75万户家庭用一年。

  3月25日上午,句容边城镇仑山湖水库旁的山上,虽然阴雨绵绵,雾气很大,但是句容电站项目施工现场却一派繁忙景象:项目上水库内,坝体、进出水口等主要结构已完成,正在开展库底土工膜摊铺施工及蓄水验收前收尾工作;地下厂房内,1号至3号机组混凝土已浇筑至发电机层,正在进行4号—6号机组混凝土浇筑;项目下水库内,如一个超大露天泳池,水位深达近70米,里面已经积蓄了530万立方米的水,待明年年底便可完成1800万立方米的蓄水需求。

  记者跟随该项目工程部水工管理梁睿斌走进了句容电站的地下厂房,立即被其超大的规模震撼到了,长246米、高近60米、宽超25米,相当于850个国际标准泳池的空间。在这里,一个直径7.4米、高2.34米的黄色部件引起了记者的注意,梁睿斌表示,这个部件有432吨重,是项目的核心部件,“这就是我们的发电机组,我们称它为转子,别看它只有7米,但转动起来的威力却很惊人。一号机组的装机容量是22.5万千瓦,能够完全满足6.5万户家庭同时用电的容量。而这样的发电机组,我们一共会有6个。”

  梁睿斌介绍,按照施工要求,圆形转子将被安装在环形的定子中,二者间隙只有31毫米,而定子、转子极为娇贵,绝对禁止磕碰,因此有12个工人手持薄木板,在定子与转子之间不停地滑动,确保二者有足够的安全间隙,“经过我们三个月的准备,一号机组已经在2月份安装好,比预计时间整整提前了一年!”

  随后,梁睿斌向记者介绍了机组的发电原理:下方的转轮叶片被水冲击后,通过主轴带动转子在定子中以每分钟250转的速度转动,通过切割磁力线,也就是中学物理学过的法拉第原理,把水流的动能转化为电能。

  句容电站兼具发电与抽水两种运行工况,就像一个“用水做成的大型充电宝”。电网富余时抽水,需要发电时放水发电,“通俗地说,句容电站有山上和山下两个水库,夜晚用富余的电力把山下的水抽到山上,储存起来;白天用电高峰时再放山上的水发电,调节用电峰谷。”梁睿斌解释道。此外,抽水蓄能电站还被称作保障电力系统安全的“最后一根火柴”,假如出现极端情况,整个电网全部断电,抽水蓄能电站发出的电力将能重新启动电网,可以被视作电力安全的最后防线之一。

  按照目前的计划,到2025年,6台机组将全部投入运营,年发电量高达13.5亿千瓦时。这是什么概念?按照目前用电体量估算,13.5亿千瓦时的电量将超过句容年工业用电量的七成。同时,水电是环保的“绿电”,每年可节约燃煤约14万吨,减排二氧化碳、二氧化硫等约35.7万吨。

  梁睿斌和记者说,句容电站是世界上坝体最高的抽水蓄能电站,182.3米高的坝体相当于67层楼高。此外,句容电站还有两项世界纪录:上水库是全球顶级规模的库盆填筑工程,土方施工量达3000万立方米,是一般抽水蓄能电站的6至10倍;上水库内侧的沥青混凝土面板堆石坝高达36米,为全球抽水蓄能电站之最。

  随着风电、光伏等新能源被大规模应用,电网的峰谷也会变得更复杂,抽水蓄能电站有灵活的储能和送电能力,随着它被并入华东电网,将可以更好地吸纳跨区域能源,削峰平谷,更好地保障电网的安全平稳运行。

  虽然句容电站并不是行业内顶级规模的,却是技术上的含金量最高的之一,因为地质条件复杂,工程建设必须跟施工环境斗智斗勇。

  例如,江苏没有崇山峻岭,这就从另一方面代表着水的落差不大,为了能够更好的保证发电量,这里使用了全国抽水蓄能电站中最大的进水球阀,重达270吨,在施工现场成功实现单钩翻身技术,成为全国首创。

  “可以说,句容电站建设过程中几乎囊括了整个行业可能遇到的难点。”在给记者的一份工程介绍中,梁睿斌感叹,这个工程被称为抽水蓄能电站的百科全书也毫不夸张。

  单月填筑量最大,地下厂房洞室群防渗及排水系统最复杂、设计排水量最大,施工期单体污水处理系统最大,水管式沉降仪管路最长……这里创下了7个行业之最。

  首次采用库岸沥青混凝土面板+库底土工膜防渗,首次同时应用沥青混凝土面板、钢筋混凝土面板、HDPE土工膜、TPO土工膜、黏土铺盖、帷幕灌浆等多种防渗方式,首次成功应用大坝及库盆内部变形分布式光纤监测系统,首个大型国产高强钢岔管洞内水压试验……这里实现了11个行业首创。

  据了解,根据目前的工程进度,句容电站计划于今年4月进行上水库蓄水验收,9月首台机组发电,至2025年12月,全部机组发电。