現(xiàn)代水利水電抽水蓄能施工技術(shù)分析

［摘 要］現(xiàn)階段，水利水電作為一項(xiàng)以綜合性、系統(tǒng)性為特點(diǎn)的工程項(xiàng)目，所呈現(xiàn)的施工作業(yè)環(huán)境比較復(fù)雜，包含的要素比較多樣，且具有較高的風(fēng)險(xiǎn)性。因此，在當(dāng)前的工程項(xiàng)目領(lǐng)域，做好施工技術(shù)的應(yīng)用管理工作十分必要。應(yīng)通過科學(xué)有效的管理，及時發(fā)現(xiàn)工程項(xiàng)目環(huán)境中存在的風(fēng)險(xiǎn)問題，確定接下來的管理工作目標(biāo)和執(zhí)行方向。同時，基于對抽水蓄能工程項(xiàng)目的了解，科學(xué)制定技術(shù)工藝實(shí)施方案，優(yōu)化技術(shù)流程，提高整體的作業(yè)效果和品質(zhì)?；诖?，本文就現(xiàn)代水利水電抽水蓄能施工技術(shù)進(jìn)行簡要分析。

［關(guān)鍵詞］現(xiàn)代水利水電；抽水蓄能；施工技術(shù)

［中圖分類號］TV7文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

在社會經(jīng)濟(jì)穩(wěn)步發(fā)展的大背景下，我國電站建設(shè)事業(yè)呈現(xiàn)較為快速的發(fā)展態(tài)勢。其中，抽水蓄能電站在安全可靠運(yùn)行的基礎(chǔ)上，可將電網(wǎng)負(fù)荷低的多余電能轉(zhuǎn)化為電網(wǎng)高峰時期的高價值電能，同時在調(diào)頻、調(diào)相方面適用性高，可確保電力系統(tǒng)周波與電壓的穩(wěn)定性。因此，要引進(jìn)現(xiàn)代化管理思想，加強(qiáng)現(xiàn)代化管理體系建設(shè)，優(yōu)化施工技術(shù)，提高管理人員職責(zé)意識，真正做到抽水蓄能工程動態(tài)化管理，提高抽水蓄能工程管理水平。

1 抽水蓄能電站建設(shè)必要性

不同于傳統(tǒng)的水力發(fā)電站，抽水蓄能式電站的功能更多傾向于電能的調(diào)節(jié)，其功能和傳統(tǒng)電站存在差異。首先是峰調(diào)，電力的使用總額度在不同時期有不同的數(shù)值，在某個階段存在峰值，在某個階段存在低谷。這就容易導(dǎo)致峰值階段電力供不應(yīng)求，低谷之時電力卻過于富裕，在一定程度上影響電力配送的穩(wěn)定性。抽水蓄能電站能夠?qū)⒏挥嗟碾娏κ占饋碛糜谔嵘?，然后在電力供?yīng)不足之時利用提升的水位發(fā)電。其次是發(fā)揮調(diào)壓調(diào)相作用。抽水蓄能電站可以調(diào)節(jié)局部電壓偏高的狀況，保證電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定性。最后是發(fā)揮事故備用功能。電網(wǎng)是一個復(fù)雜的規(guī)?；W(wǎng)絡(luò)，很容易受到各種因素的影響而出現(xiàn)事故，導(dǎo)致電力配送不及時。在此背景下，抽水蓄能電站能夠憑借自身的發(fā)電功能實(shí)現(xiàn)備用電能的供給，滿足故障地的電力配送，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。此外，抽水蓄能電站具有黑啟動、系統(tǒng)特殊負(fù)荷等功能，在很大程度上推動了社會發(fā)展，也進(jìn)一步推動了抽水蓄能電站的發(fā)展［1］。

2 抽水蓄能電站建設(shè)的必要性

2.1 有助于電能綜合轉(zhuǎn)換效率的提升

在可逆式水泵水輪機(jī)實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)化之后，設(shè)計(jì)制造水平得以提升，抽水及發(fā)電的電能轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到80 %，換言之，純抽水蓄能電站的功率可從之前的

4 kW·h提升到5 kW·h。基于聯(lián)合運(yùn)行式抽水蓄能電站運(yùn)行過程中，其泵工況屬于常用工況，基于設(shè)計(jì)制造環(huán)節(jié)，將泵工況效率最優(yōu)化作為基本原則，能夠確保運(yùn)行效率大于95 %。例如，對于容量大于100 MW的常規(guī)水電機(jī)組，其發(fā)電效率可大于95 %。在兩種工況效率值均大于95 %的條件下進(jìn)行聯(lián)合運(yùn)行，將各類效率損失納入其中，其整體轉(zhuǎn)換效率也能夠大于90 %。此外，對于聯(lián)合運(yùn)行式抽水蓄能電站，其電網(wǎng)負(fù)荷處于低谷狀態(tài)情況下，用泵工況抽水；當(dāng)電網(wǎng)負(fù)荷處于高峰狀態(tài)情況下，利用常規(guī)水電機(jī)組發(fā)電。結(jié)合實(shí)踐運(yùn)行發(fā)現(xiàn)，當(dāng)泵工況抽水之后，水庫天然來水產(chǎn)生的徑流量越大，僅常規(guī)機(jī)組增加的發(fā)電量也越大；若增加的發(fā)電量比抽水用電量大的情況下，則抽水與發(fā)電的總體轉(zhuǎn)換效率大于1。在聯(lián)合運(yùn)行式抽水蓄能電站運(yùn)行的基礎(chǔ)上，經(jīng)電能轉(zhuǎn)換，可引發(fā)年徑流量，使發(fā)電水頭的疊加效應(yīng)提高，并使疊加溢出電量產(chǎn)生，最終使總體電能轉(zhuǎn)換效率比純抽水蓄能電站更高。

2.2 可縮短建設(shè)周期，節(jié)約投資成本

對于抽水蓄能電站而言，由于對現(xiàn)已構(gòu)建的常規(guī)梯級水電站當(dāng)作上庫及下庫，只展開了輸水系統(tǒng)、地下廠房等洞室開挖作業(yè)與安裝泵作業(yè)，或者利用可逆式水泵水輪機(jī)組，與純抽水蓄能電站相比在建設(shè)周期上明顯更短。結(jié)合相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，常規(guī)抽水蓄能電站建設(shè)周期大概為6至7年，聯(lián)合運(yùn)行式抽水蓄能電站擴(kuò)建及投產(chǎn)時間大概為3至4年。同時，因上庫與下庫已經(jīng)建成，在泵/電站建設(shè)不會改變原梯級水庫的水位特征參數(shù)的情況下，無新的淹沒用地及移民，因此可以使土地及林業(yè)資源得到有效節(jié)省。

2.3 有效提升流域水資源利用率，產(chǎn)生可觀的社會經(jīng)濟(jì)效益

基于常規(guī)水電機(jī)組調(diào)峰發(fā)電可知，上庫流入下一級水庫水量，下一級水庫需將部分水量保存，作用于夜間泵工況將水再抽回部分存入上庫，避免出現(xiàn)入庫水量完全發(fā)電再流入更下一級水庫的情況。在此基礎(chǔ)上，全流域水資源便可以延滯下泄，從年調(diào)節(jié)或者多年調(diào)節(jié)水庫來說，可以使所處流于1年或者多年周期內(nèi)水資源下泄的流失速度降低。在此情況下，能使水資源的利用量和利用時長增加，在提升水資源利用率的基礎(chǔ)上，有助于產(chǎn)生可觀的社會經(jīng)濟(jì)效益。由于泵工況循環(huán)抽水方式，能夠使河道下泄流量的峰值減小，在提升河道流量均衡度的基礎(chǔ)上，能夠使河道運(yùn)行環(huán)境得到優(yōu)化，減少環(huán)境污染問題的發(fā)生［2］。

3 現(xiàn)代水利水電抽水蓄能施工技術(shù)管理的理論基礎(chǔ)

3.1 施工技術(shù)管理的基礎(chǔ)

施工技術(shù)管理作為一種重要的管理活動，其理論基礎(chǔ)是實(shí)現(xiàn)有效管理的基礎(chǔ)和保障。在施工技術(shù)管理中，應(yīng)該借鑒系統(tǒng)論、信息論和決策論等經(jīng)典管理理論。系統(tǒng)論可以幫助我們將施工技術(shù)管理看作一個系統(tǒng)進(jìn)行分析，重視整體性、協(xié)調(diào)性和動態(tài)性。這要求我們將施工技術(shù)管理作為一個復(fù)雜的系統(tǒng)，通過系統(tǒng)化思考和方法，不斷優(yōu)化管理流程和效果。因此，將施工技術(shù)管理視為一個系統(tǒng)來看待，有助于我們?nèi)娣治龊屠斫馐┕ぜ夹g(shù)管理的各個方面。信息論注重將施工技術(shù)管理看作一個信息輸入、處理和輸出的過程，以信息作為紐帶，實(shí)現(xiàn)管理的過程優(yōu)化。在施工技術(shù)管理中，獲取和處理信息是非常重要的。通過全面的信息處理和分析，能夠更好地評估項(xiàng)目狀態(tài)、預(yù)估成本和風(fēng)險(xiǎn)等，從而更好地制定項(xiàng)目計(jì)劃和管理流程。同時，將信息視為管理的紐帶，也有利于實(shí)現(xiàn)管理流程的優(yōu)化和管理決策的科學(xué)化。決策論則強(qiáng)調(diào)了決策的科學(xué)化和合理化。在施工技術(shù)管理中，通過采用合理的決策模型，能夠更好地處理和識別關(guān)鍵問題，并制定優(yōu)化的管理策略。

3.2 施工技術(shù)管理的主要內(nèi)容

施工技術(shù)管理的核心目標(biāo)是提高施工效率和質(zhì)量，同時降低成本。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，施工技術(shù)管理主要從施工技術(shù)儲備和開發(fā)、施工技術(shù)優(yōu)化和升級、以及施工技術(shù)管理和控制三個方面進(jìn)行深入研究。在施工技術(shù)儲備和開發(fā)方面，應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)人員隊(duì)伍建設(shè)，建立技術(shù)檔案和數(shù)據(jù)庫，積極推廣科技成果，并組織技術(shù)專家進(jìn)行技術(shù)研發(fā)和項(xiàng)目實(shí)踐，以保證施工技術(shù)的持續(xù)更新和技術(shù)質(zhì)量的提高。施工技術(shù)優(yōu)化和升級的主要目標(biāo)是提高效益和競爭力。另外，在施工技術(shù)管理和控制方面，應(yīng)注重對施工技術(shù)全過程的管理和控制，即從技術(shù)方案編制到施工過程中的技術(shù)支持和控制［3］。

4 現(xiàn)代水利水電抽水蓄能施工技術(shù)策略

4.1 運(yùn)用PDCA循環(huán)管理模式

PDCA 循環(huán)是由休哈特提出，并經(jīng)戴明予以發(fā)展的，所以又稱為“戴明環(huán)”，由計(jì)劃（Plan）、執(zhí)行（Do）、檢查（Check）和處理（Action）四個過程組成。第一，計(jì)劃階段。在開展抽水蓄能工程建設(shè)時，為確保實(shí)現(xiàn)裝備的保障性要求和全過程質(zhì)量控制目標(biāo)，需制訂一份詳盡的施工計(jì)劃用以規(guī)范各項(xiàng)工作，該計(jì)劃也是保障相關(guān)抽水蓄能工程及內(nèi)部各專業(yè)工作協(xié)調(diào)活動的總指南，集中反映了抽水蓄能工程建設(shè)的具體內(nèi)容由誰完成、進(jìn)度要求等基本要求。抽水蓄能工程計(jì)劃由企業(yè)制定且內(nèi)容涵蓋綜合保障相關(guān)全部內(nèi)容。為了落實(shí)施工計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目目標(biāo)，施工論證、研制及建造等相關(guān)單位應(yīng)遵循綜合保障計(jì)劃總要求，制訂相應(yīng)的工作計(jì)劃。在抽水蓄能工程全壽命周期內(nèi)，計(jì)劃應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況不斷修改完善。第二，執(zhí)行階段。該階段主要按照計(jì)劃的內(nèi)容執(zhí)行。抽水蓄能工程全壽命周期管理時間跨度長、涉及單位多，為計(jì)劃的執(zhí)行增加了許多不確定因素。因此，應(yīng)根據(jù)實(shí)際執(zhí)行情況，在項(xiàng)目主導(dǎo)下相關(guān)單位做好溝通協(xié)同，確保計(jì)劃的順利執(zhí)行。第三，檢查階段。該階段主要是檢查計(jì)劃的執(zhí)行情況，并判斷執(zhí)行結(jié)果是否達(dá)到預(yù)期要求。由于抽水蓄能結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其質(zhì)量要求可能表述不清、特點(diǎn)不明，導(dǎo)致質(zhì)量計(jì)劃要求不夠齊全、缺乏系統(tǒng)性和操作性，甚至與實(shí)際存在差異等問題。因此，對于執(zhí)行情況的檢查要認(rèn)真客觀，實(shí)事求是。第四，處理階段。該階段主要是對檢查的質(zhì)量缺陷進(jìn)行處理，明確哪些達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，哪些沒有達(dá)到要求。對于滿足預(yù)期目標(biāo)的過程，對其進(jìn)行提煉總結(jié)，使其標(biāo)準(zhǔn)化推廣［4］。

4.2 GPS技術(shù)的應(yīng)用

GPS是一種衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，可以為抽水蓄能工程的地質(zhì)測量工作提供精確的定位，大大提升檢測的效率、質(zhì)量和精度。在應(yīng)用這一技術(shù)手段時，有關(guān)單位需要從實(shí)際著手，分析天氣、地形等各項(xiàng)因素可能帶來的影響，并明確接下來的技術(shù)管理工作方向，基于對GPS技術(shù)原理和要點(diǎn)的掌握，對具體的操作流程加以規(guī)范。在該過程中，要重點(diǎn)加強(qiáng)技術(shù)人員的專業(yè)素質(zhì)培訓(xùn)，使其在規(guī)范掌握GPS技術(shù)實(shí)踐要點(diǎn)的前提下，有效利用這一技術(shù)手段，對整個抽水蓄能工程現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行全方位的調(diào)研、檢測，以獲得更加準(zhǔn)確真實(shí)的數(shù)據(jù)參數(shù)，為接下來的方案設(shè)計(jì)以及技術(shù)工藝的有效落實(shí)提供依據(jù)。

4.3 數(shù)字化技術(shù)

數(shù)字化轉(zhuǎn)型是必然趨勢，我國水利水電行業(yè)充分融入現(xiàn)代信息技術(shù)，大力推進(jìn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型實(shí)踐，實(shí)現(xiàn)了從工程數(shù)字化到全面數(shù)字化的轉(zhuǎn)變，正在向智能建設(shè)和智慧工程邁進(jìn)。

首先，數(shù)字化基礎(chǔ)能力。目前，我國水電行業(yè)已經(jīng)建立了一系列數(shù)字化標(biāo)準(zhǔn)體系，包括《NB/T 10508-2010水電工程信息模型設(shè)計(jì)交付規(guī)范》《T/CWHIDA 007-2020水利水電工程信息模型分類和編碼標(biāo)準(zhǔn)》《DB13 T5398-2021水利水電工程設(shè)計(jì)信息模型交付標(biāo)準(zhǔn)》等。此外，中華人民共和國水利部和國家能源局分別修訂了水電工程和水利水電工程的“可行性研究報(bào)告編制規(guī)程”，增補(bǔ)了工程信息化數(shù)字化篇章，實(shí)現(xiàn)了水利水電工程數(shù)字化頂層設(shè)計(jì)和有序發(fā)展。

其次，數(shù)字化設(shè)計(jì)。為了提高水利水電工程的設(shè)計(jì)效率和質(zhì)量，水利水電工程參建各方單位在實(shí)踐中不斷創(chuàng)新工程設(shè)計(jì)理論和技術(shù)，研發(fā)了三維設(shè)計(jì)、協(xié)同設(shè)計(jì)平臺，如水利水電工程全生命周期 HydroBIM管控平臺、糯扎渡水電站 BIM 模型、白鶴灘水電站 BIM 模型、豐寧抽水蓄能電站 BIM 模型等，實(shí)現(xiàn)了工程數(shù)字化、協(xié)同化設(shè)計(jì)。

第三，智能化建設(shè)。為實(shí)現(xiàn)機(jī)械化智能化施工，推進(jìn)水利水電工程建設(shè)提質(zhì)、降本、增效，水利水電工程參建各方單位逐步構(gòu)建了工程智能化建設(shè)技術(shù)體系，包括智能碾壓、智能澆筑、智能溫控、智能灌漿等技術(shù)、裝備與管控平臺等，如數(shù)字黃登大壩施工管理信息化系統(tǒng)、溪洛渡數(shù)字大壩管理系統(tǒng)、葉巴灘智能建設(shè)管理平臺、楊房溝設(shè)計(jì)施工 BIM 管理系統(tǒng)等。

最后，智慧化運(yùn)營。為推進(jìn)工程和流域安全運(yùn)行的精細(xì)管理和精準(zhǔn)決策，水利水電工程參建各方單位逐步建立集監(jiān)測預(yù)警、綜合調(diào)度、安全評價與輔助決策于一體的智慧化運(yùn)營技術(shù)體系，研發(fā)了系列智慧化運(yùn)營平臺，如瀾滄江大壩安全監(jiān)控平臺、瀾滄江數(shù)字流域綜合管理平臺、錢塘江數(shù)字孿生流域防洪建在管理平臺等。

4.4 CAD輔助技術(shù)的應(yīng)用

在抽水蓄能工程作業(yè)范圍內(nèi)，為有效適應(yīng)現(xiàn)代化的發(fā)展趨勢，有關(guān)單位需重點(diǎn)加強(qiáng)對AUTOCAD這一先進(jìn)技術(shù)手段的科學(xué)應(yīng)用與實(shí)踐。從而構(gòu)建更加智能且現(xiàn)代的工程作業(yè)環(huán)境，在AUTOCAD制圖軟件的支撐下，方便有關(guān)人員能基于對整個工程項(xiàng)目信息的了解，科學(xué)構(gòu)建圖紙，對各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。以保證最終所形成的圖紙方案，與真實(shí)的工程項(xiàng)目建設(shè)需求更加契合。同時，在有效應(yīng)用這一技術(shù)的過程中，有關(guān)人員還需要形成良好的安全意識［5］。要從風(fēng)險(xiǎn)防范的角度著手，分析所制定的技術(shù)工藝合理性，了解方案中所存在的風(fēng)險(xiǎn)要素。并在確定抽水蓄能工程項(xiàng)目實(shí)踐要求的前提下，調(diào)整各項(xiàng)參數(shù)，以保證最終的方案更加契合真實(shí)的現(xiàn)場作業(yè)環(huán)境，提高作業(yè)效能。

4.5 落實(shí)精細(xì)化管理方針

抽水蓄能工程管理精細(xì)化是水利事業(yè)發(fā)展的必然要求，是提高水利工程管理水平和效益的關(guān)鍵。各級水利部門要充分認(rèn)識到現(xiàn)代化、精細(xì)化管理的重要性，明確水利工程管理目標(biāo)，建立一套科學(xué)、規(guī)范、高效的管理制度和運(yùn)行機(jī)制，實(shí)現(xiàn)水利工程管理的全過程、全方位、全要素的現(xiàn)代化、精細(xì)化，有效提高抽水蓄能工程的管理水平，確保工程效益的充分發(fā)揮。首先要制定合理的規(guī)劃。通過制定詳細(xì)的規(guī)劃方案，明確工程管理每個階段的目標(biāo)和任務(wù)，確定各項(xiàng)工作的時間表和責(zé)任人，確保工程管理目標(biāo)按時按質(zhì)完成，避免出現(xiàn)不必要的延誤和失誤。其次，要建立有效的管理制度。根據(jù)項(xiàng)目的實(shí)際情況，制定相應(yīng)的管理制度和流程，明確各方的職責(zé)和權(quán)限。根據(jù)管理工作的內(nèi)容和特點(diǎn)，合理設(shè)置相應(yīng)的管理機(jī)構(gòu)和崗位，明確各部門和崗位的職責(zé)和權(quán)限。同時，還需要建立各部門之間的協(xié)作機(jī)制，確保各項(xiàng)工作有序推進(jìn)。最后，要建立科學(xué)的考核機(jī)制，對相關(guān)工作人員的工作表現(xiàn)進(jìn)行評估和獎懲，不斷提高抽水蓄能工程管理工作的質(zhì)量和效率。

５ 結(jié)語

抽水蓄能工程項(xiàng)目在施工中具有較大的困難性和復(fù)雜性，很多施工技術(shù)在應(yīng)用的過程中容易遇到各種困難，從而對施工造成不利影響，拖延施工進(jìn)度，影響抽水蓄能工程最終的施工質(zhì)量。因此，對于抽水蓄能項(xiàng)目的施工管理必須引起足夠的關(guān)注，針對某些普遍存在的困難和問題，要制定相應(yīng)的施工計(jì)劃，以便能夠?qū)ζ溥M(jìn)行科學(xué)的應(yīng)對，提高工作質(zhì)量。同時，還應(yīng)提升抽水蓄能的施工技術(shù)水平，確保抽水蓄能工程充分發(fā)揮出最大的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，保障我國水利水電事業(yè)的健康、可持續(xù)發(fā)展。

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［作者簡介］楊凱，男，陜西西安人，中國水利水電第十二工程局有限公司，中級工程師，本科，研究方向：水利水電。