如何把600多米高的上海中心大廈“裝進(jìn)”山體里？

中國做到了。

最近，浙江松陽抽水蓄能電站的兩條深度達(dá)637米的豎井實(shí)現(xiàn)了全線貫通。

不僅再次刷新了我國抽水蓄能領(lǐng)域最深豎井工程紀(jì)錄，也為我國的能源布局打下又一根定海神針。

在大山里建抽水蓄水站，有何深意？

松陽抽水蓄能電站位于浙江省麗水市松陽縣境內(nèi)，工程總投資約88.2億元，于2023年11月主體工程正式開工。

2025年底到今年5月，1號(hào)、2號(hào)豎井相繼實(shí)現(xiàn)貫通，工程建設(shè)取得重大階段性突破。

電站安裝了4臺(tái)35萬千瓦可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為140萬千瓦，年發(fā)電量為14億千瓦時(shí)，連續(xù)滿發(fā)小時(shí)數(shù)為6小時(shí)。

電站竣工后，預(yù)計(jì)每年可為松陽創(chuàng)造近2億元稅收。

同時(shí)，每年可節(jié)省電網(wǎng)系統(tǒng)燃煤消耗量約26萬噸，相應(yīng)減少二氧化碳排放約52萬噸，對(duì)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)意義重大。

如果只是做個(gè)簡(jiǎn)歷，以上內(nèi)容基本就能概括松陽電站的大致情況。

一座還未徹底竣工的電站之所以引人注目，可不僅是因?yàn)槟苣贸龊每吹臄?shù)據(jù)，其建造過程本身必須足夠耀眼。

上文提到的這兩條最大開挖直徑近10米，深637米的豎井就很值得說道說道。

這兩條豎井，相當(dāng)于往地下挖了200多層樓的深度，相當(dāng)于把上海中心大廈裝進(jìn)山體。

松陽地區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，巖層分布多變，且整體以硬質(zhì)圍巖為主，挖得越深，越有可能出現(xiàn)難以預(yù)計(jì)的情況，比如斷層和滲水等。

造成生產(chǎn)事故不說，還有可能直接前功盡棄。

傳統(tǒng)的施工根本達(dá)不到要求，效率低，井下作業(yè)工人要面臨的安全風(fēng)險(xiǎn)還很大。

大國工程離不開大國重器。

為解決這一難題，中國自主研發(fā)了國內(nèi)首臺(tái)700米級(jí)超深豎井智能作業(yè)裝備，其核心是重達(dá)480多噸的“天工號(hào)”豎井掘進(jìn)機(jī)。

“天工號(hào)”就是能豎直打洞的盾構(gòu)機(jī)，它的錐形刀盤能自適應(yīng)地能啃下多種復(fù)雜硬巖，還能把掘進(jìn)、支護(hù)、出渣等工序集成一體，實(shí)現(xiàn)了正向擴(kuò)挖一次成型。

有“天工號(hào)”加持，施工效率比傳統(tǒng)方式提升近10倍，還創(chuàng)造了單月掘進(jìn)278.28米的行業(yè)紀(jì)錄。

同時(shí)，“天工號(hào)”還搭載了我國自主研發(fā)的數(shù)字孿生平臺(tái)，并使用了上百個(gè)傳感器，通過5G網(wǎng)絡(luò)把井下的畫面和數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳回地面。

徹底實(shí)現(xiàn)了井下“無人駕駛”，操作員坐在地面空調(diào)房里遠(yuǎn)程操控井下掘進(jìn)機(jī)就行了。

最終，僅耗時(shí)61天便安全高效完成單條豎井的開挖支護(hù)，成井偏差被控制在毫米級(jí)，偏斜率遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

打出超深豎井不是重點(diǎn)，最重要的是我國在超深豎井智能建造領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)了從裝備到技術(shù)的全面升級(jí)和自主可控。

說了這么多，其實(shí)抽水蓄能不算新技術(shù)，但中國把豎井打這么深，可就非同凡響了。

那么問題來了，為什么非要在大山里打637米的豎井呢？

簡(jiǎn)單來說，抽水蓄能電站就像個(gè)大號(hào)“充電寶”，豎井的深度就代表了“充電寶”的毫安數(shù)。

建設(shè)這種電站，需要一定的地質(zhì)條件，必須能建造山頂和山腳兩個(gè)水庫，叫做上水庫和下水庫。

兩水庫之間由一根人工開鑿的豎井管道連接，電站的工作能力有賴于兩個(gè)水庫的高度差。

豎井越深，高度差越大，“充電寶”的毫安數(shù)就越大。

抽水蓄能電站工作原理示意圖

深夜，電站利用電網(wǎng)中用不完的“閑電”，把山腳下水庫的水，通過管道抽到山頂?shù)乃畮炖锎嫫饋?，將電能轉(zhuǎn)化成水的重力勢(shì)能儲(chǔ)存。

白天，在用電高峰來臨時(shí)，再把山頂水庫的水放下來，順著垂直的深井極速?zèng)_下，推動(dòng)發(fā)電機(jī)飛速旋轉(zhuǎn)，把水能重新變回電能。

整個(gè)過程通過“儲(chǔ)能—發(fā)電—備用”解決了電用不完的問題，以物理方式完美平衡電力供需，在地區(qū)電網(wǎng)中起到穩(wěn)定器和應(yīng)急開關(guān)的作用。

大部分地區(qū)都是白天用電多，晚上用電少，電網(wǎng)負(fù)荷在一天內(nèi)波動(dòng)巨大，越是經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，波動(dòng)越大。

晚上電用不完，白天電不夠用，可發(fā)電源頭實(shí)在沒辦法適應(yīng)這種巨大的日夜差異，所以，就需要有中繼點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

抽水蓄能電站完美地解決了這個(gè)問題，承擔(dān)著削峰填谷的基礎(chǔ)重任。

這種“低充高放”的運(yùn)行模式，極大地提升了電力系統(tǒng)的運(yùn)行效率與經(jīng)濟(jì)性。

雖然能量轉(zhuǎn)換肯定有損失——抽水蓄能一般會(huì)有兩成左右的能量損耗——但卻成功解決了電網(wǎng)調(diào)峰這個(gè)世界性難題。

抽水蓄能電站的這一特性，讓其成為新能源電力發(fā)展的最佳拍檔。

風(fēng)電和光伏等清潔能源具有天然的波動(dòng)性與隨機(jī)性，容易導(dǎo)致“棄風(fēng)棄光”的浪費(fèi)。

抽水蓄能電站能迅速響應(yīng)，在風(fēng)光大發(fā)時(shí)高效消納并儲(chǔ)存多余綠電，在風(fēng)光減弱時(shí)快速填補(bǔ)供電缺口，讓不穩(wěn)定的新能源變得平穩(wěn)可控。

一個(gè)很多人不知道的冷知識(shí)是，隨著我國新能源清潔發(fā)電能力的提升，我國每年扔掉的電也越來越多。

以今年頭兩個(gè)月的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，全國幾乎十分之一的風(fēng)光電都“浪費(fèi)”掉。

太陽能整體棄電率（消納指標(biāo)）升至9.2%，風(fēng)電棄電率8.5%，較2024年同期幾乎達(dá)到三倍。

因?yàn)闁|西部發(fā)展不均衡，東部和發(fā)達(dá)地區(qū)，風(fēng)光電棄電率很低，西部地區(qū)棄電率偏高。

根據(jù)國家能源局最新公布的省級(jí)區(qū)域新能源并網(wǎng)消納情況，上海福建重慶實(shí)現(xiàn)0棄電，甘肅棄風(fēng)率9.5%、棄光率17.5%，新疆棄風(fēng)率12.3%、棄光率14.4%。

最令人心疼的是西藏，棄風(fēng)率32.5%，棄光率39.2%，意味著每發(fā)三度電，就有一度白白扔掉。

2026年前兩月各省級(jí)區(qū)域新能源并網(wǎng)消納情況

這種電力嚴(yán)重浪費(fèi)的現(xiàn)象，在西部風(fēng)光資源最豐富的省份已成結(jié)構(gòu)性難題。

抽水蓄能電站，就是解決辦法之一。

甘肅某風(fēng)電場(chǎng)在配套了抽水蓄能電站后，幾乎將所得綠電全部用好，減少了30%的棄電。

正在建設(shè)的甘肅黃羊抽水蓄能電站項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃安裝4臺(tái)單機(jī)容量35萬千瓦的可逆式水泵水輪機(jī)組，額定水頭479米，總裝機(jī)容量140萬千瓦，預(yù)計(jì)2030年全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。

國網(wǎng)新源新疆哈密抽水蓄能電站也在緊張施工，首臺(tái)機(jī)組蝸殼座環(huán)近期吊裝就位，項(xiàng)目計(jì)劃于2028年投產(chǎn)。

河南九峰山抽水蓄能電站也建設(shè)正酣，項(xiàng)目總投資超百億，年發(fā)電量25.2億千瓦時(shí)，計(jì)劃2028年12月首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。

新疆哈密抽水蓄能電站鳥瞰示意圖

抽水蓄能電站，還是電網(wǎng)安全的極速急救員。

抽水蓄能機(jī)組啟停極其靈活，能在很短時(shí)間內(nèi)從停機(jī)狀態(tài)轉(zhuǎn)為滿負(fù)荷發(fā)電。

當(dāng)電網(wǎng)頻率波動(dòng)時(shí)，它能充當(dāng)減震器以維持穩(wěn)定。

尤其是在電網(wǎng)發(fā)生重大故障甚至大面積停電時(shí)，它還能在無外援的情況下實(shí)現(xiàn)冷啟動(dòng)，作為應(yīng)急電源幫助整個(gè)電網(wǎng)快速恢復(fù)供電。

2021年鄭州暴雨期間，回龍抽水蓄能電站僅用了3到5分鐘，就讓已經(jīng)崩潰的電網(wǎng)恢復(fù)供電。

抽水蓄能電站可不是簡(jiǎn)單的“充電寶”，它的存在是為了讓電網(wǎng)更安全更高效更節(jié)能地運(yùn)行。

我國是獨(dú)步全球的發(fā)電巨獸，新能源電力增長迅速，但每年棄電量驚人。

如何減少棄電，是下一步我國電力能源布局必須要解決的問題。

據(jù)水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院發(fā)布的《抽水蓄能產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2024年度》，我國抽水蓄能資源開發(fā)不足4%，全國普查篩選可用抽水蓄能電站利用的電能每年約16億千瓦，其中在建、核準(zhǔn)已經(jīng)準(zhǔn)備利用的，僅有約2億千瓦，具備廣闊的開發(fā)空間和巨大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

“抽水蓄能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟(jì)性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源”，這句出自國家能源局2021年發(fā)布的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021—2035年）》的權(quán)威定調(diào)，充分說明了國家對(duì)抽水蓄能作用的高度認(rèn)可。

2021年，政府正式布局抽水蓄能發(fā)展規(guī)劃

根據(jù)該規(guī)劃，我國已為抽水蓄能發(fā)展定好了三步走的戰(zhàn)略部署。

截至去年8月，已完成年投產(chǎn)6200萬千瓦的目標(biāo)。

到2030年，投產(chǎn)總規(guī)模翻一番，達(dá)到1.2億千瓦左右到2030年，相當(dāng)于12個(gè)三峽電站規(guī)模，每年減少1.8億噸二氧化碳排放。

到2035年，形成滿足新能源高比例大規(guī)模發(fā)展需求的，技術(shù)先進(jìn)、管理優(yōu)質(zhì)、國際競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)的抽水蓄能現(xiàn)代化產(chǎn)業(yè)。

除了抽水蓄能，我國還在齊頭并進(jìn)地發(fā)展多種儲(chǔ)能模式。

包括廣東佛山的鋰電池技術(shù)儲(chǔ)能電站，湖北應(yīng)城的世界首臺(tái)300兆瓦級(jí)壓縮空氣儲(chǔ)能電站，江蘇如東的國內(nèi)首個(gè)100兆瓦時(shí)重力儲(chǔ)能項(xiàng)目，以及中國中車在內(nèi)的多個(gè)飛輪儲(chǔ)能項(xiàng)目。

截至去年9月底，中國新型儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模突破1億千瓦，裝機(jī)規(guī)模占全球總裝機(jī)比例超過40%，穩(wěn)居世界第一。

其中內(nèi)蒙古、新疆裝機(jī)規(guī)模超1000萬千瓦，山東、江蘇、寧夏超500萬千瓦。

為什么在儲(chǔ)能方面，我國要儲(chǔ)備這么多不同技術(shù)呢？

作為一個(gè)幅員遼闊的國家，國內(nèi)東西南北自然條件差異大，用電需求差異大，能源布局要“全國一盤棋”，儲(chǔ)能的整體布局也是關(guān)鍵，唯有如此，才能實(shí)現(xiàn)空間上的東西互補(bǔ)與技術(shù)上的長短結(jié)合。

在空間布局方面，西部和北部“沙戈荒”地區(qū)是新能源發(fā)電的主戰(zhàn)場(chǎng)，在儲(chǔ)能上重點(diǎn)發(fā)展大容量超級(jí)充電寶，再配合特高壓將綠電穩(wěn)定外送。

東部負(fù)荷中心則因地制宜，靈活布局，建設(shè)周期短的鋰電池等新型儲(chǔ)能，充當(dāng)快放快充的調(diào)節(jié)器。

在技術(shù)協(xié)同方面，抽水和重力儲(chǔ)能這類長時(shí)儲(chǔ)能方式是保障電力底線安全的壓艙石，而鋰電池和鈉離子電池等短時(shí)電化學(xué)儲(chǔ)能則更適合應(yīng)對(duì)常規(guī)波動(dòng)，飛輪儲(chǔ)能等瞬時(shí)調(diào)節(jié)技術(shù)則像“減震器”，快速平抑電網(wǎng)抖動(dòng)。

“十五五”規(guī)劃提出要實(shí)施“非化石能源十年倍增行動(dòng)”，沒有這么多類型的儲(chǔ)能方式兜底，倍增行動(dòng)將毫無意義。

正解局一直在解讀國家的能源自主戰(zhàn)略，其實(shí)在掌握自主權(quán)后，更應(yīng)該保障能源的可靠與安全。

大號(hào)“充電寶”，讓中國電力更可靠、更安全！