南方电网深蓄、海蓄电站相继建成投运

南方电网报2017-12-29
字号:

  2016年4月13日,深蓄电站主厂房2号机组蜗壳吊装。深蓄电站作为南方电网首个机组设备国产化项目,机组主要性能指标达到优良水平。 夏文慧 摄


海蓄电站下水库蓄水全貌。 凌翔 摄

  利用电能和重力势能的相互转化来实现调峰的抽水蓄能电站,被形象地称为城市备用应急的超级“充电宝”。12月底,南方电网第四、第五座抽水蓄能电站——深圳抽水蓄能电站(深蓄电站)、海南抽水蓄能电站(海蓄电站)先后投运。

  在深山老林披荆斩棘、修路搭桥的建设者们极少出现在公众视野,却亲历了南网在抽水蓄能电站建设领域的厚积薄发,开创了一个个基建传奇:南方电网首个真正意义上的完全自主设计、自主研发和安装调试的国产化机组正式投运;在环境保护区内、极端气候下施工,创造了同类工程建设史无前例的新速度。

  在一线城市深圳、在国际旅游岛海南,两地首座抽水蓄能电站为当地建设发展带来了“碧水蓝天”。据测算,深蓄电站按设计运行工况,每年可节约标准煤15.8万吨,减排温室气体总量约2717.28吨。海蓄电站投运后每年可节省海南电力系统火电标煤耗16.31万吨,减少二氧化硫及粉尘排放约0.14万吨。

  精益管理的平台

  城区中心生态景区边“手术刀”般精准施工

  地处深圳城区中心的深蓄电站,紧邻国家生态旅游示范区——东部华侨城旅游景区,两者最短直线距离仅100米,这对生态保护和爆破作业提出了严苛要求,更讲究建设施工的精细和缜密。

  抽蓄电站下水库建设要突破坚硬岩层,爆破作业不可避免。深蓄电站下水库爆破区临近大量工业区和居民区,在地面,横坪公路等多条城区主干道纵横交错,高峰期车流量每小时超过3000辆;在地下,输水、输油、输气、通讯、供电等管线密布、交叉跨越。爆破区附近流动人员、车辆较多,工程现场管理和安全管理工作难度较大。

  同时,爆破所用炸药的领取、运输和使用均受严格管制,综合考虑交通管制的时限,爆破时间窗口被限制在每天只有5至10分钟,施工作业安排要求严丝合缝。“如果抓不住这几分钟时间,起码就要耽误一天工期。”深蓄电站工程部负责人蔡维鑫介绍。

  为此,在施工开始前,深蓄电站邀请水工、爆破、路桥等各行业专家、院士等多次深入现场详细论证,科学制定爆破方案。在爆破前,施工方多次与深圳市相关部门沟通协调,及时办理相关施工手续,启动大桥监测项目,先后进行了四次爆破试验,“爆破震动幅度被控制在厘米级。”爆破作业时,建设者邀请交警部门对公路实施短时交通管制。为落实爆破防护,大量的棉被和竹席被覆盖在地表,爆破震动及飞石均在可控范围内。

  从2013年3月主体工程开挖,爆破作业的第一声“轰隆”炮响,到去年1月地下洞室及厂房的完成,累计开挖113万方的石方,相当于450多个标准游泳池大小。截至今年12月28日,深蓄电站已安全施工2188天,顺利完成工程开工、厂房开挖、下闸蓄水等里程碑目标。如此手术刀般的精准施工,确保了周边市民和市政设施安全,降低了社会生活影响,赢得政府和群众的高度认可。

  大坝筑成,登顶梅沙尖——深圳第三高峰,深蓄电站、东部华侨城景色尽收眼底,雄伟壮观的大坝和观测台经过特殊设计,已与景区融为一体。“我们不仅要积累能源,还要积累生态。”深蓄电站负责人表示。

  在建设过程中,“全过程生态化”成为一以贯之的关键词。为了不破坏东部华侨城的植被,在上下库连接公路设计上,采取了截弯取直、设置隧洞等措施;电站的厂房排污系统,由传统的集水井统一直排的方式改为“净污分离”两套系统并行的排水方式;对上库树木最大限度移栽,结合工区绿化,减少对森林植被的破坏。

  此外,为减少对生态景观的扰动,建设者们做好裸露土质开挖面的全覆盖,根据分区治理原则,对工期内的雨水实行拦截,出库后经过栏渣坝的过滤和沉淀,有效控制水土流失。在配套设施建设上,充分利用太阳能、风能提高清洁能源的使用,就地取材,采用了绿色环保的建材和再生建材。

  干事创业的舞台

  南网精神催生同类工程施工新速度

  在海南琼中,黎母山深处。下水库山腰处,海蓄电站永久营地已初具规模,一群筚路蓝缕、以启山林的南网人终于有了自己的家园。

  “水电工人一块砖,哪里需要哪里搬。”采访中,海蓄电站建设者们特殊荣誉感和使命感溢于言表。2010年7月,海蓄电站建设启动前期工作,时年24岁的武汉大学研究生宿生成为最先登上黎母山的8名建设者之一。

  随着电站建设会战的展开,越来越多的年轻人漂洋过海来到这里。如今在海蓄电站工程部11人中,就有6人是30岁以下的年轻人,他们刚离开大学校门,远离大城市的灯火霓虹,撸起袖子,准备在大山坳里干出一番事业。

  2013年2月27日,海蓄电站取得国家发改委开建核准批复。征地移民成为工程建设的首个面临的难点。那段时间每天一大早,宿生和伙伴们拿起砍刀,在丈高杂草、灌木中穿行。征地区域植被茂密,山蚂蟥无处不在,“休息时撩起裤腿,经常发现已被蚂蟥叮咬。”大家起早贪黑、风雨无阻,仅用了3个月的时间就完成了近6000亩土地的实物指标清点,这些任务在正常情况下需半年才能完成。

  正式开工后,在山脚向高峰进军途中,多雨雾的极端天气成为拦路虎。2013年,琼中当地下雨天数累计超过260天,导致上下库连接公路迟迟不能完工,电站建设工期严重滞后。大坝防渗工程需严格控制建材的湿度,但黎母山顶多雨雾,潮湿且能见度低,施工作业只能见缝插针、争分夺秒。考虑到往返20公里开外的林场临时驻地,需要将近一个小时,作为现场监督和验收的业主代表,宿生索性搬进了山顶工棚,与参建单位同吃同住,做到随时可验收,重要建设节点在场,“他有时候一两个月不下山,一般生活用品都托往来工程车辆捎带。”同事回忆起当时情形如此说道。

  如何优化施工安排、创新施工工艺,来保证按时保质完成建设任务,考验着这群年轻建设者们。在项目可行性研究阶段,通过优化施工组织布置,取消了原设计方案中4个弃渣场,减少建设征地约15.5万平方米;通过理论分析、水力学模型试验、数值模拟等多方面研究,将上水库岸坡开敞式溢洪道优化为与导流洞结合布置的竖井式溢洪道,减少开挖面积7320平方米,节约工程投资约600万元。在工程施工过程中,海蓄电站工程部组织设计单位对工程区域气候和景观环境特点进行深入分析、研究,累计完成开挖边坡绿化约45万平方米。对工程开挖等形成的边坡优先采用植物复绿的方式进行防护、治理,最终避免大面积喷混凝土支护边坡形成人为荒漠化。

  为确保工程质量,建设者们积极开展“样板工程示范点”建设。其中,海蓄电站地下厂房顶拱开挖残孔率达90%以上,成形质量在砂岩地质条件下处于国内先进水平;下水库大坝面板混凝土采用滑模工艺,严格控制混凝土配合比和浇筑质量,混凝土外观平顺、光滑,受到了质量监督专家的好评;地下厂房、进出水口排架等部位创新采用清水混凝土工艺,结构拆模后表面光洁如镜,不用再进行表面处理和装修,体现了工业建筑的别样美感。

  在建设过程中,海蓄电站积极利用“劳模工作室”等工作平台,结合实际问题,踊跃开展各项职工技术创新活动。“降低沥青混凝土拌合过程中废料产生率”“提高厂房对穿锚索造孔一次合格率”等QC成果获得南方电网公司基建优秀QC成果二等奖3项、三等奖2项,“缩短3#施工支洞钻爆循环开挖时间”成果获得公司职工技术创新三等奖,并在实际施工中收到奇效。同时,建设过程中涌现出一批爱岗敬业、业绩突出的员工,先后有30余人次获得南方电网公司各级单位“先进工作者”“优秀共产党员”“优秀共青团员”“调峰调频发电公司十大杰出青年”“琼中县最美青工”等荣誉称号。

  2016年初开始,中央电视台历时14天,通过航拍、定点拍摄、全天候跟踪拍摄等方式,全景式地记录了海蓄电站主厂房土建和机电安装、上下斜井爆破开挖、上库和下库大坝施工等宏大建设场面,纪录片《建设者·海岛蓄能》在五一劳动节当天成功播放,一线建设者顽强拼搏、精益求精的工作风采引发了社会各界关注。

  今年12月,海蓄电站1号机组安装调试工作顺利完成。从开工建设到首台机组发电,仅用时45个月,比国家发改委批复计划提前6个月,比国内目前建设最快的抽水蓄能电站提前3个月,可有力保障昌江核电投产后海南电网的安全、稳定运行。

  中国制造的擂台

  南网首个自主设计、建造和安装调试的国产“芯”

  “深蓄电站真正实现了机组国产化,完全意义上自主设计、研发和安装调试”,东方电机驻深蓄电站现场代表袁增朋自豪不已。长期以来,作为抽水蓄能电站的核心部件,抽水蓄能机组由国外少数生产厂家主导并形成垄断格局。

  2013年7月8日,南方电网公司首座全面采用国产化机组的抽水蓄能电站——深圳抽水蓄能电站4×300MW机组设备采购合同签订仪式在广州举行。此前经过多轮谈判,最终确定哈尔滨电机厂为发电电动机中标单位,东方电机为水泵水轮机中标单位。从核准开工之日起,深蓄电站就被赋予助推机组设备国产化的特殊使命,其全部4台机组设备将由国内企业独立设计、制造和成套供货。由此,深蓄电站成为中国装备制造比学赶超的擂台。

  深蓄电站作为南方电网首个机组设备国产化项目,设备安装、调试工作不可控因素多,困难在所难免。首先,电站发电电动机和水泵水轮机由两个主机厂分别供货,面临大量协调工作。其次,国内主机厂第一次作为蓄能机组调试总责任方,调试经验不足。水道充水、系统充电、机组安装调试,任何一个环节若出现丝毫偏差,便要返工。

  为解决这些困难,深蓄电站组织机电人员进行了精心的准备,始终把精益化管理思路贯彻在调试工作中,除了做好参建单位的组织协调,更要提高业主方在调试工作中的主导和把关作用。

  今年4月,深蓄电站1号转子磁轭进行热加垫工序。该部件采用环形钢板结构,是国产蓄能机组首次采用该种结构,而该种厚环板结构进行热加垫,也属国内首次。在进行第1次磁轭热加垫时,由于磁轭与转子中心体温差不够,导致热加垫失败。

  转子组装是首台机组发电关键路线上的关键工作,深蓄电站迅速组织机电人员分析讨论,向专家请教,主导设计了更为高效的热加垫方案,通过调整加热板布置方式和改变转子中心体冷却方式,解决了磁轭与转子中心体温差问题,从而顺利完成1号转子磁轭热加垫工作。优化后热加垫方案在2号转子磁轭热加垫再度成功验证,方案更得到了设备厂家高度赞誉,并在后续类似项目得以应用推广。

  在此基础上,深蓄电站组织员工以创新工作室成员为骨干,进行了“磁轭热加垫温度监测系统”科技项目攻关,以实现磁轭热加垫温度的可视化监测,同时不断改进、解决磁轭热加垫过程中存在的问题,进一步提高转子磁轭的安装质量。

  5个月后,深蓄电站1号机组动态调试正式开始。首先进行机组升速试验,随着机组转速超过40%,发电机推力外循环油冷却系统设备运行振荡噪音异常。类似问题曾出现过,若不根治会有严重安全隐患,彻底解决却要无限期拖延工期。为此,深蓄电站技术人员和厂家一道认真测试仔细分析,发现是两台油泵同时运行时引起的管路振荡发出的异响。

  随后,技术员工仔细进行每一项实验,逐一进行风险分析。试验结果证明,在各种工况下,单台油泵运行完全不影响推力和下导轴承温度。最终,简单有效的解决方案是在同一时间,仅开一台油泵。

  “开得起、停得下”是抽水蓄能机组的重要考核标准,技术人员大胆实施了“开机过程中厂用电切换试验”项目,保证在开机过程中若出现厂用电切换现象,机组设备仍能无扰冗余切换,进一步提高机组在极端情况下的启动成功率及机组运行安全。

  至今年11月,1号机组动态调试圆满完成全部试验项目。经过专业权威验收,各项试验结果满足安全稳定运行要求,机组主要性能指标达到优良水平,“绝对不输给国外同类产品”。国产化机组实现了1号机组动态调试一次启动成功、一次并网成功、一次抽水成功、所有工况转换均一次性成功,实现了220千伏设备零跳闸、机电设备零损坏的调试目标。

  在国产化设备设计、生产、安装调试过程中,南方电网公司相关专业技术人员得以全程参与,由此培养锻炼了一批掌握先进抽水蓄能电站运维技术的人才,为今后国产化抽水蓄能机组的规模化建设运行做好人才储备。更重要的是,以深蓄电站建设为考场,国产机组交上一份优秀答卷,成为中国制造爬坡过坎,在探索中前行,在实战中超越的生动写照。

  南网报记者 谭欢 通讯员 丁卯 刘福钦 夏文慧 凌翔