科技创新推动高质量发展

山水之间，绿能涌动。伴随风能、太阳能等新能源的快速发展，储能迎来新的发展机遇。抽水蓄能作为目前最成熟、经济、清洁的储能技术，在构建新型电力系统、促进能源结构绿色低碳转型、实现碳达峰碳中和目标中发挥着重要作用。国家电网坚持创新驱动发展，深化产学研用联合攻关，不断突破技术难题，加快推动国产化设备应用，促进抽水蓄能高质量发展。

创新工艺耀明珠

(资料图片)

“凌霄山色接空灵，点点晴岚列翠屏。”处暑刚过，位于胶东半岛东部的昆嵛山依旧绿树成荫，风景秀丽。群峰环绕之中，国网新源山东文登抽水蓄能电站与周围的自然风光融为一体。

8月28日，文登抽水蓄能电站5号机组正式投入商业运行，为山东电网再添30万千瓦调节电源支撑。该电站共安装6台30万千瓦抽水蓄能机组，总装机容量180万千瓦。

沿着山东威海千里山海自驾游公路西部环山路的一号公路行驶，不多时就到达了位于昆嵛山最高峰泰礴顶东南侧的电站上水库。极目远眺，山脚处的下水库与昆嵛山水库相连，波光粼粼。

抽水蓄能电站是水电工业“皇冠上的明珠”，它利用上、下两个水库之间的高度落差，在用电低谷时，利用电能将下水库的水抽到上水库储存起来；在用电高峰时，将上水库的水放出，把水的势能转化为电能，相当于电网的“绿色充电宝”。

胶东半岛风、光资源丰富，是新能源富集地。作为山东省目前装机规模最大、胶东地区首座抽水蓄能电站，文登抽水蓄能电站积极探索新技术、新工艺、新设备应用，高效推进电站建设，更好地服务电网灵活调节需求。

文登抽水蓄能电站的上水库大坝是国内首座采用耐碱玻璃纤维增强复合筋替代钢筋的面板堆石坝，开创了抽水蓄能行业先河，填补了行业空白。

“起初业界有很多质疑的声音，因为耐碱玻璃纤维增强复合筋没有在抽水蓄能行业中应用过。我们和北京勘测设计研究院反复沟通，咨询相关专家学者，最终获得中国水力发电工程学会的鉴定，认为我国这项技术处于国际领先水平，可以用于大坝建设。”国网新源山东文登抽水蓄能有限公司副总经理吴宏炜说。

钢筋耐酸、耐碱性能差，易腐蚀、生锈。而耐碱玻璃纤维增强复合筋重量轻、耐腐蚀，是具有抗拉强度高、耐久性能好、密度小等特点的新型低碳类建筑材料，目前已应用于许多其他行业。

“在保证工程质量的前提下，使用耐碱玻璃纤维增强复合筋施工更安全、更环保，既提高了施工效率，又降低了工人的劳动强度，是新技术在抽水蓄能行业的一次成功尝试。”国网新源山东文登抽水蓄能有限公司董事长李富春说。

从上水库下来，穿过近千米的交通隧道，在文登抽水蓄能电站的地下厂房里，6台发电机组依次排开。厂房左侧保留着一处厂房开挖后的原始墙面，墙面光滑平整，这是无爆破切割技术留下的痕迹。

为提高边坡及洞室开挖质量，避免使用火工品发生次生事故的危险，确保围岩的整体性与稳定性，减少爆破噪声对周边居民的影响，文登抽水蓄能电站专业团队结合工程地质特点，针对切割设备、切割施工工艺开展研究，首次在抽水蓄能电站地下洞室开挖过程中系统性使用无爆破切割技术。

“传统的地下厂房开挖工法是爆破开挖工法，具有一定的安全隐患，并且爆破后要对墙体进行修缮。采用无爆破切割技术不仅提升了安全性，也降低了施工成本。”国网新源山东文登抽水蓄能有限公司运行部副主任黄凌宇说。

绿水青山就是金山银山。昆嵛山拥有国家级森林公园，生态环保要求较高。文登抽水蓄能电站秉承“安全、绿色、精益、创新”建设理念，全力打造绿色样板工程。“我们因地制宜研究植被护坡技术、新型绿化技术等，推动工程建设与植被恢复同步进行，大面积种植刺槐、爬山虎等植物，助力保护绿色生态。”国网新源山东文登抽水蓄能有限公司副总经理蒋池剑说。

“现在昆嵛山上一步一景，抽水蓄能电站的植被恢复工作实现了生态效应与经济效应的结合，打通了一条文旅发展的绿色通道。”文登抽水蓄能电站所在的威海市文登区界石镇镇长王大海说。

中国“智”造促发展

“4号机组转抽水调相。”8月28日16时01分，国网新源山东文登抽水蓄能有限公司运行部值班员都可钦接到国网山东省电力公司调度控制中心下达的指令，进行4号机组的开机操作。

都可钦2020年硕士毕业，先在国网新源江苏宜兴抽水蓄能电站进行了为期两年的技术学习，2022年年底回到文登抽水蓄能电站工作。

宜兴抽水蓄能电站2003年开工建设，2008年投入商业运行。在宜兴抽水蓄能电站学习期间，都可钦接触到的很多电站设备都是国外进口设备，设备标识都是英文，完全熟练掌握不是一件容易的事。

我国的抽水蓄能电站建设起步晚，2003年以前缺少相关技术研究，电站设备依赖国外进口。2012年，我国第一座全面实现设备国产化的大型抽水蓄能电站——国网新源安徽响水涧抽水蓄能电站全面投入商业运行，标志着我国抽水蓄能电站建设步入主辅设备设计制造国产化阶段。

“现在国产设备不比进口设备差，操作起来也更方便。而且国产设备能更好地和电站的实际运行情况相结合，数据更全面，能反映机组运行的真实状态。”都可钦说。

在昆嵛山的半山腰，有一座掩映在绿树花丛中的“花园里的开关站”，这是抽水蓄能行业首个500千伏智能开关站，通过两回500千伏线路接入山东电网。该开关站设备由过程层的一次设备及智能组件、间隔层的保护测控装置、站控层的监控系统及通信装置组成，通过两套专用网络传递站内设备状态及系统数据，减少设备之间的电缆敷设，节省站内建筑空间布置，实现了开关站信息数字化、功能集成化、结构紧凑化、设备智能化、系统模块化和状态可视化。

“常规开关站的数据传输需要敷设电缆夹层，一个信号一条电缆，点对点传输。现在每台新设备配备了智能终端，好比安装了大脑，通过光纤网络就能传输数据，既节省了空间，又提升了信息容量，还能实现后台实时监控，提高设备可靠性。”国网新源山东文登抽水蓄能有限公司运行部运行值长王博天说。

从中国制造到中国“智”造，国产技术的更新迭代推动着国产设备在抽水蓄能电站的普及应用，有力支撑了我国抽水蓄能行业的快速发展。

牡丹江畔，国网新源黑龙江荒沟抽水蓄能电站的地下厂房共有5层，每层面积约4000平方米，即使安装8个高清摄像头，人工监控画面也存在一定的视觉盲区。为解决这一问题，荒沟抽水蓄能电站在地下厂房安装了VR镜头，利用覆盖全部地下厂房的5G专网，实现了厂房内无死角监控和智能化机器巡检，巡检效率提升70%。

VR设备信息需要通过网络传输，因此对网络的覆盖范围和承载力具有更高要求。“5G+VR”实现了地下厂房24小时智能巡检，助力打造智慧化抽水蓄能电站。

动能奔涌向未来

国家能源局印发的《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》提出，到2025年，抽水蓄能投产总规模6200万千瓦以上；到2030年，投产总规模1.2亿千瓦左右。抽水蓄能迎来黄金发展期。

2022年，全国新核准抽水蓄能项目48个，超过“十三五”时期全部核准规模，全年新投产880万千瓦，创历史新高。

国家电网大力推动抽水蓄能电站建设，2023年上半年，经营区内抽水蓄能电站总装机容量达到3701万千瓦，累计发电224.7亿千瓦时，同比增长31.2%。

“一系列典型工程实现全面投产，标志着抽水蓄能电站设计、施工、装备制造、设备安装等全产业链技术水平实现重大飞跃。”中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会常务副理事长、秘书长路振刚说。

作为抽水蓄能行业的主力军，多年来，国网新源集团有限公司开展产学研用联合攻关，在抽水蓄能水泵水轮机、发电电动机、静止变频系统、继电保护系统及调试、运行及其他辅助装备等方面取得全面突破，显著提升了中国高端装备制造业的自主创新能力和国际竞争力。

今年5月以来，国网新源控股抽水蓄能技术经济研究院研发中心主任桂中华带领团队奋战于国内首个水泵水轮机模型试验室的建设。

水泵水轮机是抽水蓄能电站的动力设备。相较于传统的定速抽水蓄能机组，变速抽水蓄能机组具有运行效率高、响应速度快、调节范围广、抽水功率可调等优点，但是目前我国应用尚不广泛。

该实验室建成后，将为变速水泵水轮机国产化研制提供科研测试平台，为抽水蓄能电站的高质量发展增光添彩。“我们要不断提升自主创新能力，整合产业链各方优质资源，聚焦关键技术攻坚克难。”桂中华说。

从无到有，从借鉴、进口到自主研发、生产，科技创新持续推动抽水蓄能发展，更有效地提升新能源发电效率，保障电网安全稳定运行。

电力系统具有即发即用的特点，电网运行需要维持稳定的频率和电压。随着新能源的大规模并网，电网对灵活性调节电源的需求越来越高。国网新源集团不断推进现代数字技术与业务深度融合，提高电力系统的灵活性。

7月8日18时42分，由于山东电网频率出现波动，国网新源山东泰安抽水蓄能电站大功率缺额智能决策与处理系统自动远程启动1、3、4号机组，在3分钟内增加发电出力65万千瓦，稳定了电网频率。

该系统可监测山东电网关键遥测数据，并根据需要自动远程启动泰安抽水蓄能电站机组，保障电网安全运行。自2018年投用以来，该系统已成功运行30余次。

国网新源集团始终注重关键核心技术研发，解决了一系列抽水蓄能“卡脖子”问题。截至2023年6月，该公司累计获得省部级和行业科学技术奖156项，拥有专利数量3370，其中发明专利数量470，实用新型专利数量2889；主编、参编标准数量391项，其中国际标准2项，国家标准28项，行业标准70项。

未来已来。立足能源绿色低碳转型发展的关键时期，国家电网将加快发展抽水蓄能，力争2025年、2030年公司经营区内抽水蓄能装机分别达到5000万千瓦、1亿千瓦，保障电网安全稳定运行，支撑清洁能源大规模发展。

6月28日，水电水利规划设计总院发布《抽水蓄能产业发展报告2022》（简称《报告》）。

《报告》显示，2022年，全球新增抽水蓄能装机容量1030万千瓦，其中，中国新增抽水蓄能装机容量880万千瓦，占比超过85%。截至2022年年底，我国抽水蓄能投产总装机容量达到4579万千瓦，主要分布在华东、南方和华北区域。

目前，国内抽水蓄能“又好又快高质量发展格局”初步形成，抽水蓄能正在发挥调节作用支撑新能源大基地规划建设。以沙漠、戈壁、荒漠地区为重点的大型风电光伏基地和主要流域水风光一体化基地的建设亟须建设抽水蓄能等调峰储能电源，以提升风电光伏开发规模、竞争力和发展质量。

根据《报告》，截至2022年年底，我国已纳入规划的抽水蓄能站点资源总量约8.23亿千瓦，其中已建4579万千瓦，在建1.21亿千瓦。2022年是历年来核准规模最大的一年，年度核准规模超过之前50年的投产总规模，全国新核准抽水蓄能电站48座，总装机规模6889.6万千瓦。

当前，各在建项目整体进展顺利，有序建设实施。截至2022年年底，全国在建抽水蓄能项目共98个，其中2022年新核准建设项目48个。与此同时，抽水蓄能在电力系统中“保供生力军”作用显著。2022年，抽水蓄能圆满完成冬奥会、全国两会、党的二十大、上海进博会等一系列保电任务；全年抽水蓄能机组随调随启，发电、抽水电量同比增加20%，发电、抽水启动次数同比增加6%、16%，有效发挥了电力保供生力军作用；迎峰度夏期间，华中、华东等单位积极应对南方地区最高温度、最少水电、最大负荷、最长时间“四最”叠加挑战，持续高强度、大负荷运行，在极端情况下有力保障了电力安全可靠供应。

随着实现碳达峰碳中和、构建新型电力系统、建设新型能源体系等目标的提出，各省份电力系统对抽水蓄能的合理需求规模发生变化，需开展抽水蓄能发展需求更新论证工作，引导抽水蓄能合理有序发展。

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