芻議抽水蓄能電站勘測設(shè)計中的主要技術(shù)

張猛

華東勘測設(shè)計研究院有限公司 浙江 杭州 311100

面對政府在碳達(dá)峰、碳中和方面的要求，電力系統(tǒng)逐步加強(qiáng)了自身的生態(tài)文明建設(shè)，傳統(tǒng)的火力發(fā)電站逐步被新型能源發(fā)電站所取代，在其中，抽水蓄能電站展現(xiàn)出了十分重要的作用。但是由于抽水蓄能電站的建設(shè)條件十分復(fù)雜，其勘測技術(shù)逐漸成了行業(yè)研究的重點(diǎn)內(nèi)容。因此，有必要對抽水蓄能電站勘測設(shè)計中的主要技術(shù)進(jìn)行分析，以促進(jìn)勘測技術(shù)的不斷發(fā)展，從而有效提升抽水蓄能電站的建設(shè)質(zhì)量。抽水蓄能電站具有環(huán)保、經(jīng)濟(jì)等優(yōu)勢，在調(diào)峰過程中發(fā)揮著重要作用，在削峰填谷中應(yīng)用較為廣泛，就技術(shù)層面和應(yīng)用層面來看，其具有雙重屬性，當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷時，通過發(fā)揮調(diào)節(jié)作用可以確?；痣姍C(jī)組負(fù)荷穩(wěn)定，從而促使高效率運(yùn)行，與其他電力儲能技術(shù)比較來看，抽水蓄能電站技術(shù)更為成熟、容量更大，因此應(yīng)用優(yōu)勢較為明顯。

1 抽水蓄能電站的重要作用分析

抽水蓄能電站是一種能量儲存和調(diào)峰設(shè)施，與傳統(tǒng)發(fā)電站相比抽水蓄能電站具有高效儲能、靈活性強(qiáng)、可再生能源協(xié)同性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)效益高、環(huán)保等一系列特點(diǎn)，因此其成為現(xiàn)階段電力行業(yè)發(fā)展的重要方向。抽水蓄能電站的實(shí)際作用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：第一能量儲存，抽水蓄能電站可以將電網(wǎng)峰谷時段的電力轉(zhuǎn)化為潛在能源，即將水抽到高處儲存，以備日后需要時釋放水下泄發(fā)電，這樣可以避免因?yàn)殡娏?yīng)不穩(wěn)定而導(dǎo)致的電力浪費(fèi)和過載，從而節(jié)約能源和提高電力供應(yīng)效率；第二調(diào)峰，抽水蓄能電站可以通過控制放水流量來平衡電力需求和供應(yīng)之間的差異，從而穩(wěn)定電力系統(tǒng)，當(dāng)電網(wǎng)需求高峰時，抽水蓄能電站可以釋放儲存的水，以滿足電力需求；當(dāng)電網(wǎng)需求低谷時，抽水蓄能電站可以利用峰谷差價，將多余的電力轉(zhuǎn)化為儲能，以備日后需要時使用；第三改善電網(wǎng)穩(wěn)定性，抽水蓄能電站可以在電力系統(tǒng)遇到突發(fā)負(fù)荷或其他異常情況時，通過迅速調(diào)節(jié)放水流量，平衡電力需求和供應(yīng)之間的差異，從而維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性；第四促進(jìn)可再生能源開發(fā)，隨著可再生能源的不斷發(fā)展，其輸出具有波動性和不穩(wěn)定性，抽水蓄能電站可以作為其儲能設(shè)施，通過將多余的電力轉(zhuǎn)化為儲能，以備日后需要時使用，從而促進(jìn)可再生能源的開發(fā)和利用?？傊?，抽水蓄能電站在提高電力供應(yīng)效率、穩(wěn)定電力系統(tǒng)、保障電力安全、促進(jìn)可再生能源開發(fā)等方面發(fā)揮著重要的作用。

2 勘測技術(shù)在抽水蓄能電站中的重要作用

勘測技術(shù)在抽水蓄能電站建設(shè)的各個階段都發(fā)揮著重要的作用，它可以為建設(shè)提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)和信息，為工程設(shè)計、施工和運(yùn)營提供科學(xué)依據(jù)，從而保證抽水蓄能電站的安全、高效和可持續(xù)運(yùn)行。

2.1 壩址選擇方面的作用

在抽水蓄能電站建設(shè)中，壩址的選擇對工程的成功實(shí)施至關(guān)重要。勘測技術(shù)在抽水蓄能電站壩址選擇方面的作用主要有以下幾個方面：首先，在地質(zhì)勘測方面，通過地質(zhì)勘測，可以了解壩址區(qū)域的地質(zhì)構(gòu)造、巖性、構(gòu)造等特征，評估巖石的穩(wěn)定性和壩址地質(zhì)環(huán)境的適宜程度，為壩址選址提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)；其次，水文勘測是評估壩址選址的重要依據(jù)，通過水文勘測，可以了解壩址區(qū)域的水文地質(zhì)條件、水文氣象特征、水流條件等信息，評估壩址對水資源的適宜性和水資源利用的可行性；再次，地形測量是評估壩址選擇的重要內(nèi)容，通過地形測量，可以了解壩址區(qū)域的地形地貌特征、坡度、坡向等信息，評估地形對壩址建設(shè)和運(yùn)行的影響；最后，氣象勘測可以了解壩址區(qū)域的氣候特征、氣象條件、氣象災(zāi)害等信息，評估氣象環(huán)境對電站建設(shè)和運(yùn)行的影響[1]。綜上所述，勘測技術(shù)在抽水蓄能電站壩址選擇方面的作用十分重要，通過科學(xué)的勘測分析和評估，可以為壩址選擇提供科學(xué)依據(jù)和技術(shù)支持，保證電站建設(shè)的安全和可行性。

2.2 土地測量方面的作用

抽水蓄能電站的建設(shè)需要占用大量的土地資源，因此土地測量是必不可少的。通過勘測技術(shù)可以對建設(shè)用地進(jìn)行測量和劃界，確保建設(shè)用地的合理利用和資源保護(hù)。勘測技術(shù)在抽水蓄能電站土地測量方面發(fā)揮著重要作用，具體如下：第一，勘測技術(shù)可以對電站周邊地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土壤性質(zhì)等進(jìn)行詳細(xì)勘測，為抽水蓄能電站的選址和建設(shè)提供必要的技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐；第二，抽水蓄能電站需要建設(shè)大型水利工程，對地基地貌進(jìn)行詳細(xì)的基礎(chǔ)測量可以為工程設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，確保工程的安全性和穩(wěn)定性；第三，勘測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對電站周邊地形地貌的高精度測量，獲取地形高程數(shù)據(jù)，幫助工程設(shè)計者進(jìn)行地形分析和模擬，為電站工程的建設(shè)提供重要的數(shù)據(jù)支撐；第四，勘測技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)對電站建設(shè)各個部位的定位測量，確保電站各個部分的位置和方位準(zhǔn)確無誤，保證工程的準(zhǔn)確度和精度；第五，勘測技術(shù)在電站建設(shè)過程中可以進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時測量，監(jiān)測施工進(jìn)度和質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，確保電站的施工質(zhì)量和進(jìn)度[2]。

2.3 工程測量方面的作用

勘測技術(shù)在抽水蓄能電站工程測量方面的作用十分重要，可以為電站的設(shè)計、建設(shè)、運(yùn)行提供必要的技術(shù)支持和數(shù)據(jù)支撐，確保電站的精度、安全性和可行性。具體來看，在電站的設(shè)計階段，勘測技術(shù)可以對電站周邊地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土壤性質(zhì)等進(jìn)行詳細(xì)測量，獲取必要的數(shù)據(jù)，為電站的設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持和技術(shù)支持；其次，在電站建設(shè)過程中，勘測技術(shù)可以進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)時測量，監(jiān)測施工進(jìn)度和質(zhì)量，及時發(fā)現(xiàn)問題并進(jìn)行調(diào)整，確保電站的施工質(zhì)量和進(jìn)度；再次，電站需要建設(shè)大型水利工程，對地基地貌進(jìn)行詳細(xì)的基礎(chǔ)測量可以為工程設(shè)計提供數(shù)據(jù)支持，確保工程的安全性和穩(wěn)定性；最后，在電站建設(shè)過程中，勘測技術(shù)可以對電站各個結(jié)構(gòu)的幾何形狀、尺寸和位置進(jìn)行測量，確保電站的精度和質(zhì)量[3]。

2.4 設(shè)備調(diào)試方面的作用

勘測技術(shù)在抽水蓄能電站設(shè)備調(diào)試方面也扮演著重要的角色，通過對設(shè)備的測量、調(diào)整和測試，可以確保設(shè)備的正常運(yùn)行和高效發(fā)電。首先，在安裝抽水蓄能電站設(shè)備之前，需要進(jìn)行場地勘測和設(shè)備位置勘測，以確保設(shè)備的安裝位置和姿態(tài)符合設(shè)計要求；其次，通過使用各種傳感器和儀器，可以對抽水蓄能電站設(shè)備進(jìn)行運(yùn)行狀態(tài)的測量；再次，在調(diào)試過程中，需要對各個設(shè)備的參數(shù)進(jìn)行測量和調(diào)整；最后，使用模擬器進(jìn)行設(shè)備的測試和調(diào)試，可以減少實(shí)際調(diào)試過程中的風(fēng)險和時間，提高設(shè)備的調(diào)試效率。

3 抽水蓄能電站勘測設(shè)計中的主要技術(shù)分析

3.1 水文地質(zhì)勘測技術(shù)

水文地質(zhì)技術(shù)在抽水蓄能電站勘測設(shè)計中是非常重要的。通過水文地質(zhì)技術(shù)的分析和預(yù)測，可以為工程建設(shè)提供科學(xué)的依據(jù)，同時也可以降低工程建設(shè)可能帶來的水文地質(zhì)風(fēng)險。水文地質(zhì)勘測技術(shù)可以幫助工程師了解地質(zhì)構(gòu)造、地下水位、地層厚度、巖石性質(zhì)等與水文環(huán)境有關(guān)的信息，從而為電站的建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。以下是一些常用的水文地質(zhì)勘測技術(shù)：一，鉆探勘測技術(shù)，鉆探勘測是獲取水文地質(zhì)勘測數(shù)據(jù)最常用的技術(shù)。通過鉆探地下，可以獲取地質(zhì)構(gòu)造、巖石性質(zhì)、巖層厚度等信息，對地質(zhì)情況進(jìn)行全面了解；二，地電勘測技術(shù)，地電勘測技術(shù)是一種非侵入性勘測技術(shù)，它可以通過電阻率分布的變化來分析地下水位、地下巖石的性質(zhì)等信息。這種方法不會破壞地下環(huán)境，非常適合用于環(huán)境保護(hù)要求較高的地區(qū)；三，巖芯分析技術(shù)，巖芯分析技術(shù)是通過對巖石芯樣的分析，了解巖石的組成、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和成因等信息；四，地下水位監(jiān)測技術(shù)，地下水位監(jiān)測技術(shù)可以通過實(shí)時監(jiān)測地下水位的變化，了解地下水的運(yùn)動規(guī)律和分布情況，從而預(yù)測地下水位的變化趨勢，為抽水蓄能電站的建設(shè)提供重要依據(jù)[4]?？傊?，在抽水蓄能電站的勘測設(shè)計中，水文地質(zhì)勘測技術(shù)是非常重要的，可以幫助工程師全面了解地質(zhì)情況，為電站的建設(shè)提供科學(xué)依據(jù)。

3.2 水能資源評估技術(shù)

水能資源評估技術(shù)是抽水蓄能電站勘測設(shè)計中的重要環(huán)節(jié)，通過對建設(shè)現(xiàn)場的水文條件、水資源條件、水能條件等方面進(jìn)行分析評估，從而進(jìn)一步確定電站的規(guī)模、發(fā)電量、經(jīng)濟(jì)效益等。具體包括以下幾個方面：首先，水文分析，水文分析技術(shù)是通過對水文資料的收集、整理、處理和分析，確定水電站所處流域的水文條件，包括水位、流量、徑流量、降雨等指標(biāo)，水文分析是評估水能資源的基礎(chǔ)，也是抽水蓄能電站勘測設(shè)計中最重要的評估內(nèi)容之一[5]。其次，水資源評估，水資源評估技術(shù)是對水源水量、水質(zhì)、水位等方面進(jìn)行評估，以確定水電站水源的可靠性和適宜性。水資源評估技術(shù)包括水資源調(diào)查、水質(zhì)監(jiān)測、水位觀測等方面。最后，水能評估，水能評估技術(shù)是通過對水流能量的計算、分析和評價，確定水電站的發(fā)電量和經(jīng)濟(jì)效益等指標(biāo)，其中主要包括水電站水頭、裝機(jī)容量、發(fā)電量等方面的計算。

3.3 機(jī)電設(shè)備勘測技術(shù)

機(jī)電勘測技術(shù)包括機(jī)械勘測、電氣勘測、自動化勘測以及測量勘測，通過這些技術(shù)可以全面了解設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)和性能，為設(shè)備的維護(hù)和運(yùn)行提供依據(jù)。在實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要工作內(nèi)容如下：第一，機(jī)械勘測技術(shù)主要涉及機(jī)械設(shè)備的勘測，如水泵、渦輪發(fā)電機(jī)、調(diào)速器等，通過機(jī)械勘測技術(shù)，可以確定設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)和性能，為設(shè)備維護(hù)和運(yùn)行提供依據(jù)。第二，電氣勘測技術(shù)主要涉及電氣設(shè)備的勘測，如變壓器、開關(guān)柜、電纜等，勘測內(nèi)容包括設(shè)備的電氣參數(shù)、電氣連接情況、運(yùn)行狀態(tài)等。通過電氣勘測技術(shù)，可以確定電氣設(shè)備的實(shí)際工作狀態(tài)和性能，為設(shè)備的維護(hù)和運(yùn)行提供依據(jù)[6]。第三，自動化勘測技術(shù)主要涉及抽水蓄能電站的自動化系統(tǒng)，包括控制系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)等，勘測內(nèi)容包括系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)參數(shù)、運(yùn)行狀態(tài)等。通過自動化勘測技術(shù)，可以確定自動化系統(tǒng)的實(shí)際工作狀態(tài)和性能，為系統(tǒng)的維護(hù)和運(yùn)行提供依據(jù)。第四，測量勘測技術(shù)主要涉及勘測設(shè)備的幾何尺寸、位置、姿態(tài)等參數(shù)的測量，測量內(nèi)容包括設(shè)備的尺寸、形狀、位置、角度等，通過測量勘測技術(shù)，可以確定設(shè)備的幾何形態(tài)和位置，為設(shè)備的安裝和調(diào)試提供依據(jù)。

3.4 土力學(xué)勘測技術(shù)分析

在抽水蓄能電站勘測技術(shù)中，土力學(xué)勘測技術(shù)是重要的組成部分，其通過對現(xiàn)場進(jìn)行地質(zhì)勘察、巖土力學(xué)實(shí)驗(yàn)和地震地質(zhì)勘測等一系列勘測，全面掌握工程所處的地質(zhì)情況、巖土材料和力學(xué)特性，從而確保抽水蓄能電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行。首先，地質(zhì)勘察是對地下地質(zhì)情況進(jìn)行全面的調(diào)查和分析，以確定建設(shè)工程的地質(zhì)條件和特點(diǎn)，地質(zhì)勘察內(nèi)容包括地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)巖性、地下水位、巖土層厚度、地質(zhì)構(gòu)造的活動程度等。通過地質(zhì)勘察技術(shù)，可以了解工程地質(zhì)條件，為后續(xù)巖土工程設(shè)計和建設(shè)提供依據(jù)。其次，巖土力學(xué)試驗(yàn)是通過實(shí)驗(yàn)手段研究巖土材料的物理力學(xué)性質(zhì)和力學(xué)特性的科學(xué)技術(shù)，巖土力學(xué)試驗(yàn)內(nèi)容包括巖土的物理性質(zhì)、強(qiáng)度、變形特性、穩(wěn)定性等。通過巖土力學(xué)試驗(yàn)，可以了解巖土材料的力學(xué)性質(zhì)和特性，為后續(xù)的巖土工程設(shè)計和建設(shè)提供依據(jù)。再次，地震地質(zhì)勘測是對地震活動的影響進(jìn)行調(diào)查和研究的科學(xué)技術(shù)，地震地質(zhì)勘測內(nèi)容包括地震活動歷史、地震地質(zhì)構(gòu)造、斷層分布情況、地震烈度等。通過地震地質(zhì)勘測，可以了解工程所處地地震活動區(qū)域的地震危險性和風(fēng)險程度，為后續(xù)的巖土工程設(shè)計和建設(shè)提供依據(jù)。

3.5 安全評估和風(fēng)險分析

在抽水蓄能電站的勘測設(shè)計中，安全評估分析和風(fēng)險分析是必要的。這些分析旨在評估電站在設(shè)計、建設(shè)和運(yùn)營過程中可能面臨的安全問題和風(fēng)險，并提供控制和管理這些問題和風(fēng)險的方法和策略。安全評估分析主要關(guān)注電站的結(jié)構(gòu)和設(shè)備，以確定是否滿足安全標(biāo)準(zhǔn)和法律要求。在這個過程中，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)安全評估、電氣安全評估、機(jī)械安全評估、火災(zāi)安全評估等多方面的評估，以確保電站在建設(shè)和運(yùn)營過程中安全可靠。風(fēng)險分析主要關(guān)注電站可能面臨的風(fēng)險和安全事件，以評估這些風(fēng)險的概率和影響，并提供控制和管理這些風(fēng)險的措施。在這個過程中，需要進(jìn)行風(fēng)險識別、風(fēng)險評估和風(fēng)險管理等多個方面的分析?？傮w而言，安全評估分析和風(fēng)險分析是抽水蓄能電站勘測設(shè)計中非常重要的環(huán)節(jié)。通過這些分析，可以發(fā)現(xiàn)電站可能存在的安全隱患和風(fēng)險，并提供針對性的解決方案，保障電站的安全運(yùn)營[7]。同時，這些分析也有助于完善電站的設(shè)計和建設(shè)方案，提高電站的安全性和可靠性，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)束語

綜上所述，抽水蓄能電站是一種重要的可再生能源儲能技術(shù)，具有儲能量大、響應(yīng)速度快、壽命長、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。抽水蓄能電站的勘測設(shè)計是抽水蓄能電站建設(shè)中最為重要的環(huán)節(jié)之一，它涉及抽水蓄能電站的運(yùn)行效率、安全可靠性和經(jīng)濟(jì)性等多個方面。在實(shí)際建設(shè)過程中，相關(guān)單位要充分認(rèn)識到抽水蓄能電站勘測設(shè)計的重要作用，針對水文地質(zhì)勘測技術(shù)、水能資源評估、機(jī)電設(shè)備勘測技術(shù)、土力學(xué)勘測技術(shù)、安全評估分析和風(fēng)險分析等幾個方面進(jìn)行詳盡的了解，以便能夠更好的應(yīng)用到實(shí)際工作中，從而實(shí)現(xiàn)不斷提升抽水蓄能電站的建設(shè)質(zhì)量。