南宁抽水蓄能电站总投资约80亿元,装机规模120万千瓦,安装4台30万千瓦抽水蓄能机组,2021年11月获得核准,2022年7月主体工程开工,2025年12月全部机组投产,成为我国首个核准、开工、投产均在一个五年规划内完成的独立抽水蓄能工程。
作为国家“十四五”重大工程、广西首座抽水蓄能电站——南宁抽水蓄能电站建成后不仅促进电网调节能力提升和清洁能源消纳,其在建设过程中更催生了一批新场景、新技术、新方式,有力赋能工程建设提质增效,探索实践了抽水蓄能产业智能化、绿色化、融合化发展的新范式。
新场景加快培育重
约220吨的隧道掘进机以每天进尺超10米的速度向大山深处进发,历时460天完成5千米长地下厂房自流排水洞的贯通任务,效率达人工钻爆的4倍;55台北斗全球卫星导航系统监测装置在下水库大坝等区域整齐排列,以毫米级精度监控覆盖区域的变形情况,有效替代人工巡检工作……这些是1000多个日日夜夜的南宁抽水蓄能电站工地“新场景”。
场景是连接技术和产业、打通研发和市场的桥梁,对于促进新技术、新产品实现规模化、商业化应用具有重要牵引作用。抽水蓄能电站建设周期久、投资金额大、产业链条长,应用新场景的平台功能凸显。
2022年11月1日,全长52米的全断面硬岩隧道掘进机(TBM)“南宁一号”正式在南宁抽水蓄能电站自流排水洞口投入使用,这是目前世界最先进隧洞施工技术的高端装备在华南地区抽水蓄能领域的首次应用。与掘进地铁、高速公路不同,这套TBM开挖直径仅3.53米,最小转弯半径30米,属于TBM的“加小定制版”。有了先进掘进装备的加持,5099米的自留排水洞实现精准贯通。
新场景对抽水蓄能工程的赋能作用不仅仅局限于隧道掘进。2024年11月26日,我国首个抽水蓄能重卡换电站在南宁抽蓄工程上水库区域投入使用,配置20辆可3至5分钟快速换电的电动重卡,不仅实现运输车辆就近方便补能,还实现工程绿色建设。
2025年11月,国务院发布《关于加快场景培育和开放推动新场景大规模应用的实施意见》,支持在重大项目中打造多领域多路线技术交叉融合的应用场景。正处于规模化增长的抽水蓄能工程,有望将自身的场景“矿藏”转化为创新的共享平台。
新技术落地实践
在南宁市武鸣区地下百米深处的电站厂房,4台重1600吨的机组以428转的速度飞速旋转,每小时可将100万立方米的水能转化为120万千瓦时清洁电能。抽水蓄能电站由上下水库和输水、发电系统组成,除了把工程平台开放给新领域场景应用,各系统建设自身也在主动寻求技术革新。
以南宁抽水蓄能电站的输水系统为例,当水能以每小时百万立方米的流量往返数百米高低落差的上下水库时,水道最大承压能力超过了5兆帕,相当于1平方米面积上承受250辆汽车叠放的压力,对其材质性能要求极为苛刻。为此,电站水道创新采用钢筋混凝土材质,较纯钢材质管道可节约用钢约1万吨。
对于水道不同区域连接部位的焊接,南宁抽水蓄能电站在国内首次引入智能焊接机器人作业,成功研制出性能优越、具有自主知识产权的国产压力钢管全位置无轨智能焊接机器人。这套机器人实现首创无轨磁吸行走系统等五个方面的核心创新,成功解决了现场焊接工序繁杂、效率低下、质量波动大、劳动强度高、作业环境差等一系列长期存在的痛点。基于该套机器人在南宁抽水蓄能工程的良好应用效果,惠州中洞抽水蓄能工程水道焊接再次运用了该技术。
新方式竞相涌现
从主体工程开工到电站全面投产,南宁抽水蓄能电站仅用时41个月,创造了我国抽水蓄能工程建设的新速度,推进了建设方式的新实践。
抽水蓄能电站的传统蓄水方式为自然降雨蓄水。南宁抽水蓄能电站下水库于2025年1月下闸蓄水,截至上水库工程完工已积蓄降雨超400万立方米,可满足工程投产的用水需要。为此,工程创新采用“下水库降雨蓄水”和“上水库抽水蓄水”的优化组合方式。然而,上水库大坝前方存在一个40米高的天然基坑,特殊的库盆地形给上水库抽水蓄水带来了安全风险。针对“基坑”难题,项目建设者在国内首次采用“大流量抽水”加“小流量稳压”的全新蓄水方式。该方式先利用电站已并网调试机组的抽水功能,将下水库的水以每小时约25万立方米的大流量迅速抽至上水库进出水口前池,再利用吸水装置将前池积水以每小时2000多立方米的小流量排入大坝基坑。待大坝底部受压稳定后,再直接将从下水库抽上的水大流量灌入整个水库。在保障大坝安全稳定的前提下,采用这种大小流量结合的方式,仅需1个多月就可以完成水库投产前蓄水,效率达到自然降雨蓄水的20倍以上。
一般情况下,抽水蓄能电站机组调试模式为逐台开展,而南宁抽水蓄能电站在国内首次实现4台机组同时调试,且与上水库蓄水同时进行,导致调试工作复杂程度大幅增加。通过科学优化机组调试方案、精细安排试验时序,电站实现47天内4台机组的220多项试验有条不紊开展,调试总体工期大幅缩短。(南方电网储能股份有限公司 黄昉)
