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位于川西北高原、阿坝州西南缘的小金川县，素有“嘉绒故土”“中国雪梨之乡”等美誉，这里有梦笔山南麓的抚边河，有四姑娘山下的沃日河，有环绕县城的小金川河，水资源丰富。这里不仅有悬崖陡峭、壁立千仞，更演绎了丰富的历史沧桑和豪情，红军长征曾在这会师，作为革命老区，藏羌名族聚居地，历史文化底蕴深厚。电建集团公司于2009年底，投资开发该县小金川流域，先后在该流域上建设了木坡、春厂坝、杨家湾水电站，与这座古老而神秘的县城结下不解之缘。
此次投产的春厂坝抽水蓄能电站，也位于这里，作为全国首例梯级水光蓄互补联合发电科研示范项目，与古老的县城相比，这里面到底“藏”着哪些新技术？在电力行业领域，起到了什么示范效应？未来，与之相适应的大型水光蓄联合互补工程会是什么模样？带着这些疑问，近日，记者来到施工现场，采访了该项目的主要投资主体——电建水电开发公司和承担具体建设任务的四川小金川水电开发公司及设计、监理、施工等单位的相关人员，一探究竟。
填补国内空白 创造世界新纪录
长期以来，由于规划、管理、技术等多方面原因，大陆可再生能源的“弃水弃光弃风”问题十分突出，作为水电王国，研究梯级水光蓄互补联合发电技术及其应用，对于减少可再生能源弃电，建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系具有重要的现实价值和战略意义。
那究竟什么是梯级水光蓄互补联合发电模式？春厂坝抽蓄管理建设中心技术骨干杨书介绍，简单的讲就是在电能过剩时，通过分布式光伏和抽水蓄能电站互补用电，把水从下库抽到上库储存，等用电高峰时，再从上库向下库放水发电。
听起来似乎很简单，然而水光蓄联合发电存在多场景、多因素、多目标的复杂耦合关系，要实现这些功能，水光蓄互补电站规划设计、装备研制、运行控制、智能调度、示范应用等关键技术，个个都是“拦路虎”。
因此，由国务院国资委推荐，国家电网四川电力公司牵头承担的国家级“分布式光伏与梯级小水电站互补联合发电技术研究及应用示范”重点科研项目，汇集了大陆在电力规划、运行控制领域理论及应用研究、装备研制、勘测设计的16家优势单位，聚集了产、学、研相融合的研发团队，每一单位都有自己的专业特长，来攻克这些“卡脖子”的技术难题。
据现场技术人员介绍，目前，国内电力领域尚无具备快速响应能力的全功率变速恒频可逆式抽水蓄能成套设备。因此由水利部中国水利水电科学研究院极响应国务院《中国制造2025》制造强国战略，研发了国内首台全功率变速恒频可逆式抽水蓄能成套设备关键技术及研制攻关。这套设备可不一般，可以在毫秒之内，实现抽水蓄能机组功率补偿速度，满足梯级水光蓄互补系统功率快速调节的需求，即使是在不同的水头/扬程、不同的出力/入力下也能够高效稳定与快速功率响应，突破了全功率变速恒频可逆式抽水蓄能成套设备设计、制造关键技术，实现了关键技术国产化，填补了国内技术空白，预期降低同类设备价格20%以上，实现产业技术进步，提升大陆制造业的自主创新能力和整体竞争力。
同时，该电站配套研发了世界第一个梯级水光蓄互补电站联合运行控制与智能调度系统，这是什么概念？据牵头负责该课题的国电南瑞科技股份有限公司现场技术人员介绍，简单来讲，四川春厂坝水光蓄互补联合发电示范工程的智能调度系统能够根据电站周边的气象数据，来预测光伏和水电站的发电情况，并且利用抽水蓄能机组全功率变流器的毫秒级响应能力，实现梯级水光蓄电站自己决策、自己纠偏的联合智能调度。
另外，在运行控制方面，由清华大学牵头组织的梯级水光互补运行及稳定特性分析与控制，提升互补系统参与电网调频调压、震荡抑制和稳定控制的能力；在电站容量优化方面，由四川大学牵头组织的梯级水光互补电站容量优化配置及接入技术，构建了适应多时间尺度不同互补模式的梯级水光蓄资源调度和控制模型；在工程示范方面，利用小金川河流域现有已建梯级水电站和光伏项目，采用引水钢管上接入小型抽水蓄能电站输水系统的新型布置方法，把原电站的水库和引水系统做为小型抽水蓄能电站的上库，把原电站已建的下游电站水库做为小型抽水蓄能电站的下库，从而把常规水电站改造成混蓄结合电站。再通过附近光伏与梯级水电站、水库、抽蓄的协同优化与控制，实现示范区水光蓄联合安全经济友好运行，实现了造价低、影响小，意义大的创新实践。
随着这些课题的技术突破，该项目担当了国家争取从产业链和技术上走在世界前列的历史使命。“十四五”时期，新能源将在大陆新型电力系统中占据主体地位，要实现“双碳”目标，关键之一是能源科技创新，不断推进零碳和负碳技术发展，“可再生能源+储能”将成为实现清洁低碳安全高效的能源体系之一。梯级水光蓄互补联合发电模式在新型电力系统中发挥调峰、填谷、调频、调相及事故备用等作用，对促进风电、光伏等新能源安全送出、及时消纳，保障电网平稳运行意义重大。
从无到有 闯出一片新天地
历经艰辛，国家级科研项目花落小金川，2017年，该科研项目正式启动，开展工程示范区选址的调研考察。在电建集团的大力支持下，电建水电开发公司与国家电网四川省电力公司签订科研示范项目的实施协议，确定技术方案和投资收益保障方案，完成内部投资审批，最后经实地考察和综合评定，阿坝片区公司小金川河流域梯级电站脱颖而出，成为示范工程选址单位，承担科研项目示范建设相关具体工作。
根据设计，春厂坝抽水蓄能电站是在已投产的春厂坝水电站厂区内，安装1台装机容量5兆瓦的变速恒频可逆式抽水蓄能发电机组，形成59兆瓦混蓄结合电站，与木坡、杨家湾、猛固桥共计141兆瓦梯级水电以及50兆瓦光伏形成梯级水光蓄互补联合运行发电系统工程。
在已投产的厂房内，再扩建安装一台发电机组，在国内尚属首次。2021年1月14日，主体工程正式开工，第一次建抽水蓄能电站，对于电建水电开发公司来说，一切都是从无到有，摸着石头过河。
根据设计单位成都院的现场负责人介绍，因为是在已建成的大坝旁，又是原建成的厂房内施工，要满足抽蓄机组吸出高度的特殊要求，又要保护原有电站不受损，整个竖井开挖不能使用一点炸药爆破，因此这个高达43米，大约17层楼高，直径13米的巨大竖井，全部采用液压设备，用液压劈裂的方式开挖，加之竖井施工过程中渗水严重，所以在地基处理上，包括灌浆、高压悬喷、悬瓦砖、防渗墙等所有的工艺技术都用上，最终实现了自下而上全断面连续滑升，一次浇筑成型。
科研项目规模虽小，但面临的困难却远超想象，项目建设工期紧，施工空间狭小，交叉作业频繁，又涉及原有建筑物的保护等问题，现场的文明施工和安全隐患都是一个巨大的考验。春厂坝抽蓄建设中心副主任江军介绍，为了解决这些难题，阿坝片区公司只能在机组安装上“做文章”，创新提出了一种全新的卧式抽蓄机组安装方案，在机电设备安装到位后再统一浇筑基础混凝土，把机组临时支撑、基础螺杆、结构钢筋和混凝土基础形成一个整体，减少在竖井机组安装步骤，提高安装效率，也避免了传统机组基础分多次浇筑及分层分块的缺点。
在危机中育新机，于变局中开新局。随着新能源发电的快速增长，抽水蓄能电站凭借其灵活的运行方式、卓越的调峰能力、快捷的反应速度，重要性和紧迫性日益显现。电建水电开发公司作为集团重点打造的两个以抽水蓄能为主的储能平台、集团抽水蓄能的运维平台、集团抽水蓄能的专业检修平台，明确了公司新的战略定位。
面对新一轮能源革命和难得的发展机遇，电建水电开发公司抢抓机遇、顺势有为，2021年，在河北、新疆、湖南等地获得隆化、新星、辰溪等多个抽水蓄能项目开发权，装机规模660万千瓦；密切跟踪四川、河北、广西、湖南、湖北、浙江、陕西、新疆等区域10余个抽水蓄能项目，装机规模超1000万千瓦。在转型升级，高质量发展的二次创业关键时期，公司将不辱使命，统一思想，凝心聚力，埋头苦干，奋发有为，紧紧围绕公司的发展方向和重点工作去努力奋斗，争取早日把蓝图变成现实。
瞄准未来 助力国家“双碳”目标
春厂坝抽水蓄能电站完成了世界首例梯级水光蓄互补电站联合运行发电系统工程示范，不仅解决了梯级小水电和分布式光伏联合供电地区电网安全可靠运行问题及其联合送出存在的安全性、经济性、可调度性及友好性问题，还培养了掌握水光联合运行、变速恒频抽蓄机组设计的青年专业人才及博士、硕士研究生50多名，而且将出版专著3部，发表论文60多篇，申报发明专利30多项，软件著作权15项。
据了解，春厂坝水光蓄联合运行示范项目投产后，预计每年将增加示范区光伏、水电等产生的效益722万元，研制的变速恒频抽蓄机组成套设备和梯级水光蓄联合发电调度控制系统，预计每年产生软硬件销售效益10500万元，每年可节约标准煤约909吨，减少二氧化碳排放约2273吨。对当地老百姓而言，春厂坝水光蓄联合运行示范项目在一定程度上，以储能电源形式弥补小金电网水光系统能源利用不充分的弊端，符合互补水光系统发展绿色低碳能源的战略要求，为项目所在革命老区、藏羌民族聚集地的小金县提供了安全可靠的供电和绿色发展的良好环境。
项目建成后的经验推广，将为国内多个流域地梯级水电站提供可借鉴可复制的工程实例，提升流域内的水光等清洁能源消纳，减少弃水和弃光电量，提升光伏友好接入能力，提升电网安全稳定水平，具有非常显著的经济效益和社会意义。
时不我待，只争朝夕。电建水电开发公司将坚定不移地走好高质量发展之路，在集团公司的带领下，有序推进存量水电资源开发，未来增量重点向以抽水蓄能为主的储能业务转型，形成“做大做强抽水蓄能、积极探索新型储能”的发展布局，深度融入集团“投建营一体化”商业模式和分工体系，不断提升水电+抽蓄“投建营一体化”的专业优势和核心能力，以能力和规模优势赢得业务整合优势，实现投向精准、建设优良、运营高效，争取更大发展机遇。
春厂坝抽水蓄能电站上水库
春厂坝抽水蓄能电站下水库
春厂坝抽水蓄能电站并网发电仪式
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