二十载蓄能山水,抽水蓄能遍布大江南北;绿色调节之力星光汇聚,大国重器点亮时代征程。回溯中国抽水蓄能从崛起到引领的壮阔历程,国网新源公司始终坚持党建引领高质量发展,完整参与了我国抽水蓄能行业技术引进、消化、设备国产化到大规模开发建设的全过程,见证和推动了我国抽水蓄能产业的跨越式发展。如今,国家电网有限公司抽水蓄能事业部(国网新源集团有限公司、国网新源控股有限公司)立足新起点、担负新使命,正以更加奋发有为的昂扬姿态稳步前行,为推进国家电网抽水蓄能(水电)高质量发展、服务国家能源事业贡献力量。
自2005年成立以来,国网新源公司以创新突破为行业赋能,将科研与工程相结合,加快科技成果转化推广,以高水平科技创新推动了国内抽水蓄能产业的技术跨越。截至目前,国网新源公司共获得国家、省部(行业)级科技奖201项,主(参)编技术标准474项,拥有有效专利3327项,其中发明专利695项。该公司参与的科技成果“复杂条件高坝工程智能建设关键技术及应用”荣获2023年度国家科学技术进步奖二等奖。
从技术受制到全球引领
——中国抽水蓄能国产化破壁之路
抽水蓄能电站机组成套设备主要由水泵水轮机、发电电动机、自动控制系统组成,要兼顾高水头、高转速、工况频繁复杂转换条件下的机组稳定性与效率,其技术含量高,制造难度大。2003年以前,我国抽水蓄能电站机组成套设备均为进口。进口设备价格高昂,核心技术受制于人,关键部件供货周期长达半年,成为我国重大技术装备制造业亟待解决的“痛点”,国产化迫在眉睫。
转折始于一场破壁行动。为了适应抽水蓄能电站大规模建设需要,国务院明确将大型抽水蓄能机组列为16项“重大技术装备关键领域”重点突破任务之一。国网新源公司及行业相关单位依托宝泉、蒲石河、响水涧等抽水蓄能电站建设工程,经过技术引进、掌握优化、自主创新三个阶段,历经十余年时间,大踏步实现了大型抽水蓄能机组及成套设备自主化目标和任务。
2012年11月18日,国网新源响水涧电站全面投产,成为我国首个全面实现设备国产化的抽水蓄能电站,攻克水电领域“皇冠上的明珠”,实现了国产化“零的突破”。
2016年4月,国网新源仙居电站1号机组并网发电,填补了国内400兆瓦级抽水蓄能机组设计制造技术空白,证明了国产设备在高水头、大容量领域的可靠性,推动国产化装备再上新台阶。
2021年6月4日,国网新源敦化电站1号机组投产发电,机组最高扬程712米,该电站成为国内首个700米级水头的抽蓄电站,推动国产化技术突破严寒与超高水头双重极限,成为铸造“大国重器”的成功典范。
从响水涧 “零的突破”、仙居的容量跨越到敦化的超高水头征服,国产化技术大幅降低了电站设备成本,中国抽水蓄能国产化之路实现从破壁到引领的蜕变。两台变速机组在丰宁电站的成功应用,更为中国抽水蓄能行业技术再升级开辟了新思路。
破岩穿山智造未来
——抽水蓄能地下工程的机械化革命
2025年6月6日,国网新源平江电站地下78米深处,全球首台50度倾角可变径硬岩掘进机(TBM)“天岳号”精准贯通引水斜井,穿越6条断层破碎带未发生一次溜滑事故。这标志着我国攻克了高水头斜井建设的世界级难题,是科技创新重塑抽水蓄能地下工程范式的缩影。
如果将抽水蓄能电站地下厂房比作“心脏”,那么地下输水系统便是电站的“血管系统”,而斜井则是连接上下水库的“大动脉”。2015年以前,抽水蓄能电站地下工程普遍采用传统钻爆法,施工面临三重困局——精度难以控制,塌方、岩爆等安全风险高,以及日均进尺仅1.5~3米的效率瓶颈。
2019年,国网新源文登电站率先破局,研制了全球首台紧凑型TBM“文登号”,开创了抽水蓄能领域应用TBM的先河。2021年,国内首台大直径全断面深竖井掘进机(SBM)从国网新源宁海电站排风竖井破岩而出。同年,“抚宁号”大断面小转弯半径TBM在国网新源抚宁电站通风洞、交通洞成功应用。2024年,国网新源洛宁电站在国内首次开展斜井TBM试点应用研究。2025年,国网新源平江电站应用全球首条超大倾角可变径斜井TBM实现1号引水斜井全线贯通。
作为长隧洞掘进的“钢铁穿山甲”,TBM的月均进尺可达400~450米,较传统钻爆法效率提升3~5倍,洞室开挖安全风险大大降低,可实现毫米级成型,免去二次衬砌。截至目前,国网新源公司TBM技术应用覆盖13座电站,掘进里程超58千米,为“十四五”新增3000万千瓦抽水蓄能装机提供核心支撑。
在地下洞室的开挖中,除了TBM的应用,国网新源公司还积极推动多项机械化施工技术的升级。反井钻机采用“定向钻+反井钻”双工艺,导井一次成型,井壁光滑免砌,具有超深的硬岩穿透能力。在地下厂房、主变洞等电站主体工程建设中,“智能雕刻师”——多臂钻台车可发挥大作用,多个机械臂同步作业,大大提高了钻孔和支护效率。此外,国网新源缙云电站首次在开关站开挖中完整应用无爆破切割技术,此项技术堪称敏感结构的“微创手术”,切割过程零震动,不仅提高了施工质量和边坡稳定性,也保留了岩石的原生态特征。
以科技之智护电网之安
——智能运维助力保障电网安全运行
随着我国新型电力系统建设进入全面启动和加速推进的重要阶段,抽水蓄能电站的灵活调节能力在电网安全运行中日益凸显。面对快速增长的抽水蓄能装机规模,国网新源公司以信息技术为手段,开创了行业首次“一体化、大集中水电生产管理信息系统”项目建设,构建满足设备、检修、运行、生技、物资、技术监督、安监等方面的工作需求,以“电站运维一体化、现场作业标准化、状态评价专业化、运检管理精细化”为主要特征的运检智慧体系,破解了巨型电站群管理难题。
目前,该体系已推广至45座电站,成为构建贯穿各层级,集信息汇集、过程管控、预警研判、指挥协调等功能于一体的生产管理系统,有效推动管理效能跃升。
在迎峰度夏、重大活动保电等关键时期,抽水蓄能机组是电网的“忠诚卫士”,其秒级响应能力成为供电安全的重要保障。2025年上半年,国网新源公司抽蓄电站累计发电、抽水53501次,发电、抽水电量达626.23亿千瓦时,全方位服务电网安全稳定。
与此同时,调频水电厂通过“梯级优化调度+超长期洪水预警”技术,有效实现水电资源与电网需求的高效匹配。
作为钱塘江流域的大型水利枢纽,国网新源富春江电厂与国网新源新安江电厂是防洪防汛的重要防线。两厂通过开展“新富联调”科学调度,挖掘水库梯级联合调度效益,20年来共实现洪水增发电量2.53亿千瓦时,为保障上下游地区人民群众生命财产安全、降低钱塘江流域总体灾害损失作出重要贡献。
2024年7月下旬,受第3号台风“格美”等影响,松花江流域吉林段遭遇超百年一遇洪水。系统科学调度水库是流域防洪的关键。面对严峻汛情形势,国网新源丰满电厂、白山电厂水库开展防洪联合调度,两库共拦蓄了41.2亿立方米的洪水。
“在这次大洪水防洪调度中,丰满电厂大洪水科研成果应用发挥了关键作用。”国网新源丰满电厂生产技术部水库调度专责李文龙介绍道,通过水情、气象检测设备实时收集,白山、红石水库的运行数据逐小时汇总至丰满水库调度系统,滚动进行洪水还原计算,高效定出洪水频率,助力推演洪水演进趋势,有效支撑精准化决策。科技手段加持的智慧水利在汛前演练和防洪实战中都发挥了重要作用,高效、精准地解决了洪水调度的决策难题。
从破冰到引领的产业变革
——抽水蓄能技术标准体系的建立与完善
作为技术最成熟、全生命周期碳减排效益最显著的电力系统灵活调节电源,抽水蓄能已成为构建新型电力系统的关键支撑。“十四五”时期,随着国家《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》的发布,抽水蓄能行业标准体系建设势在必行。国网新源公司依托在抽水蓄能技术研发和工程应用中的实践,联合产业链上下游编制了涵盖规划设计、设备制造、施工调试和运维检修的抽水蓄能全链条技术标准,实现从“碎片化参照”到自主标准体系的历史性跨越。
2010年,国网新源公司以宝泉电站为试验基地对水泵方式启动进行了立项研究,在国内首次实现抽水蓄能电站上库无天然来水情况下首台机组水泵工况直接启动。该成果成为国家标准《可逆式抽水蓄能机组启动试运行规程》的推荐方式,在多座上库无天然来水的抽蓄电站全面推广。此外,我国在水电领域首次牵头编写的国际标准IEC/IEEE 63198-2775《智能水电厂技术导则》于2023年发布,国网新源公司将多年来在技术标准建设经验和水电厂智能化方面的探索、实践经验融入标准内容,贡献了新源力量。
技术标准是抽水蓄能高质量发展的重要一环,从一系列国家、行业标准的实施,再到国际标准方面的突破,国网新源公司以标准“软实力”提升行业“硬实力”,实现了抽水蓄能技术标准全业务覆盖,推动了行业安全、快速、健康发展。
从国产化的破壁之路,到重塑地下工程基因的技术革命,以及智能运维保电网安全,再到抽水蓄能行业标准的建立与完善,20年来,国网新源公司在一项项技术和管理模式上不断革新突破。国网抽蓄事业部(新源集团、新源控股)将持续加强关键核心技术攻关,优化科技创新体系,积极推进数字化转型,激发创新创造活力,奋力谱写抽蓄(水电)高质量发展新篇章。