現代水利水電抽水蓄能施工技術分析

［摘 要］現階段，水利水電作為一項以綜合性、系統性為特點的工程項目，所呈現的施工作業環境比較復雜，包含的要素比較多樣，且具有較高的風險性。因此，在當前的工程項目領域，做好施工技術的應用管理工作十分必要。應通過科學有效的管理，及時發現工程項目環境中存在的風險問題，確定接下來的管理工作目標和執行方向。同時，基于對抽水蓄能工程項目的了解，科學制定技術工藝實施方案，優化技術流程，提高整體的作業效果和品質。基于此，本文就現代水利水電抽水蓄能施工技術進行簡要分析。

［關鍵詞］現代水利水電；抽水蓄能；施工技術

［中圖分類號］TV7文獻標志碼：A

在社會經濟穩步發展的大背景下，我國電站建設事業呈現較為快速的發展態勢。其中，抽水蓄能電站在安全可靠運行的基礎上，可將電網負荷低的多余電能轉化為電網高峰時期的高價值電能，同時在調頻、調相方面適用性高，可確保電力系統周波與電壓的穩定性。因此，要引進現代化管理思想，加強現代化管理體系建設，優化施工技術，提高管理人員職責意識，真正做到抽水蓄能工程動態化管理，提高抽水蓄能工程管理水平。

1 抽水蓄能電站建設必要性

不同于傳統的水力發電站，抽水蓄能式電站的功能更多傾向于電能的調節，其功能和傳統電站存在差異。首先是峰調，電力的使用總額度在不同時期有不同的數值，在某個階段存在峰值，在某個階段存在低谷。這就容易導致峰值階段電力供不應求，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定性。抽水蓄能電站能夠將富余的電力收集起來用于提升水位，然后在電力供應不足之時利用提升的水位發電。其次是發揮調壓調相作用。抽水蓄能電站可以調節局部電壓偏高的狀況，保證電網電壓的穩定性。最后是發揮事故備用功能。電網是一個復雜的規模化網絡，很容易受到各種因素的影響而出現事故，導致電力配送不及時。在此背景下，抽水蓄能電站能夠憑借自身的發電功能實現備用電能的供給，滿足故障地的電力配送，進而保證電力系統的穩定性。此外，抽水蓄能電站具有黑啟動、系統特殊負荷等功能，在很大程度上推動了社會發展，也進一步推動了抽水蓄能電站的發展［1］。

2 抽水蓄能電站建設的必要性

2.1 有助于電能綜合轉換效率的提升

在可逆式水泵水輪機實現國產化之后，設計制造水平得以提升，抽水及發電的電能轉換效率可達到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。基于聯合運行式抽水蓄能電站運行過程中，其泵工況屬于常用工況，基于設計制造環節，將泵工況效率最優化作為基本原則，能夠確保運行效率大于95 %。例如，對于容量大于100 MW的常規水電機組，其發電效率可大于95 %。在兩種工況效率值均大于95 %的條件下進行聯合運行，將各類效率損失納入其中，其整體轉換效率也能夠大于90 %。此外，對于聯合運行式抽水蓄能電站，其電網負荷處于低谷狀態情況下，用泵工況抽水；當電網負荷處于高峰狀態情況下，利用常規水電機組發電。結合實踐運行發現，當泵工況抽水之后，水庫天然來水產生的徑流量越大，僅常規機組增加的發電量也越大；若增加的發電量比抽水用電量大的情況下，則抽水與發電的總體轉換效率大于1。在聯合運行式抽水蓄能電站運行的基礎上，經電能轉換，可引發年徑流量，使發電水頭的疊加效應提高，并使疊加溢出電量產生，最終使總體電能轉換效率比純抽水蓄能電站更高。

2.2 可縮短建設周期，節約投資成本

對于抽水蓄能電站而言，由于對現已構建的常規梯級水電站當作上庫及下庫，只展開了輸水系統、地下廠房等洞室開挖作業與安裝泵作業，或者利用可逆式水泵水輪機組，與純抽水蓄能電站相比在建設周期上明顯更短。結合相關調查數據顯示，常規抽水蓄能電站建設周期大概為6至7年，聯合運行式抽水蓄能電站擴建及投產時間大概為3至4年。同時，因上庫與下庫已經建成，在泵/電站建設不會改變原梯級水庫的水位特征參數的情況下，無新的淹沒用地及移民，因此可以使土地及林業資源得到有效節省。

2.3 有效提升流域水資源利用率，產生可觀的社會經濟效益

基于常規水電機組調峰發電可知，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，避免出現入庫水量完全發電再流入更下一級水庫的情況。在此基礎上，全流域水資源便可以延滯下泄，從年調節或者多年調節水庫來說，可以使所處流于1年或者多年周期內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上，有助于產生可觀的社會經濟效益。由于泵工況循環抽水方式，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上，能夠使河道運行環境得到優化，減少環境污染問題的發生［2］。

3 現代水利水電抽水蓄能施工技術管理的理論基礎

3.1 施工技術管理的基礎

施工技術管理作為一種重要的管理活動，其理論基礎是實現有效管理的基礎和保障。在施工技術管理中，應該借鑒系統論、信息論和決策論等經典管理理論。系統論可以幫助我們將施工技術管理看作一個系統進行分析，重視整體性、協調性和動態性。這要求我們將施工技術管理作為一個復雜的系統，通過系統化思考和方法，不斷優化管理流程和效果。因此，將施工技術管理視為一個系統來看待，有助于我們全面分析和理解施工技術管理的各個方面。信息論注重將施工技術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，實現管理的過程優化。在施工技術管理中，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，能夠更好地評估項目狀態、預估成本和風險等，從而更好地制定項目計劃和管理流程。同時，將信息視為管理的紐帶，也有利于實現管理流程的優化和管理決策的科學化。決策論則強調了決策的科學化和合理化。在施工技術管理中，通過采用合理的決策模型，能夠更好地處理和識別關鍵問題，并制定優化的管理策略。

3.2 施工技術管理的主要內容

施工技術管理的核心目標是提高施工效率和質量，同時降低成本。為了實現這一目標，施工技術管理主要從施工技術儲備和開發、施工技術優化和升級、以及施工技術管理和控制三個方面進行深入研究。在施工技術儲備和開發方面，應加強技術人員隊伍建設，建立技術檔案和數據庫，積極推廣科技成果，并組織技術專家進行技術研發和項目實踐，以保證施工技術的持續更新和技術質量的提高。施工技術優化和升級的主要目標是提高效益和競爭力。另外，在施工技術管理和控制方面，應注重對施工技術全過程的管理和控制，即從技術方案編制到施工過程中的技術支持和控制［3］。

4 現代水利水電抽水蓄能施工技術策略

4.1 運用PDCA循環管理模式

PDCA 循環是由休哈特提出，并經戴明予以發展的，所以又稱為“戴明環”，由計劃（Plan）、執行（Do）、檢查（Check）和處理（Action）四個過程組成。第一，計劃階段。在開展抽水蓄能工程建設時，為確保實現裝備的保障性要求和全過程質量控制目標，需制訂一份詳盡的施工計劃用以規范各項工作，該計劃也是保障相關抽水蓄能工程及內部各專業工作協調活動的總指南，集中反映了抽水蓄能工程建設的具體內容由誰完成、進度要求等基本要求。抽水蓄能工程計劃由企業制定且內容涵蓋綜合保障相關全部內容。為了落實施工計劃，實現項目目標，施工論證、研制及建造等相關單位應遵循綜合保障計劃總要求，制訂相應的工作計劃。在抽水蓄能工程全壽命周期內，計劃應根據實際情況不斷修改完善。第二，執行階段。該階段主要按照計劃的內容執行。抽水蓄能工程全壽命周期管理時間跨度長、涉及單位多，為計劃的執行增加了許多不確定因素。因此，應根據實際執行情況，在項目主導下相關單位做好溝通協同，確保計劃的順利執行。第三，檢查階段。該階段主要是檢查計劃的執行情況，并判斷執行結果是否達到預期要求。由于抽水蓄能結構復雜，其質量要求可能表述不清、特點不明，導致質量計劃要求不夠齊全、缺乏系統性和操作性，甚至與實際存在差異等問題。因此，對于執行情況的檢查要認真客觀，實事求是。第四，處理階段。該階段主要是對檢查的質量缺陷進行處理，明確哪些達到了預期目標，哪些沒有達到要求。對于滿足預期目標的過程，對其進行提煉總結，使其標準化推廣［4］。

4.2 GPS技術的應用

GPS是一種衛星導航系統，可以為抽水蓄能工程的地質測量工作提供精確的定位，大大提升檢測的效率、質量和精度。在應用這一技術手段時，有關單位需要從實際著手，分析天氣、地形等各項因素可能帶來的影響，并明確接下來的技術管理工作方向，基于對GPS技術原理和要點的掌握，對具體的操作流程加以規范。在該過程中，要重點加強技術人員的專業素質培訓，使其在規范掌握GPS技術實踐要點的前提下，有效利用這一技術手段，對整個抽水蓄能工程現場環境進行全方位的調研、檢測，以獲得更加準確真實的數據參數，為接下來的方案設計以及技術工藝的有效落實提供依據。

4.3 數字化技術

數字化轉型是必然趨勢，我國水利水電行業充分融入現代信息技術，大力推進數字化轉型實踐，實現了從工程數字化到全面數字化的轉變，正在向智能建設和智慧工程邁進。

首先，數字化基礎能力。目前，我國水電行業已經建立了一系列數字化標準體系，包括《NB/T 10508-2010水電工程信息模型設計交付規范》《T/CWHIDA 007-2020水利水電工程信息模型分類和編碼標準》《DB13 T5398-2021水利水電工程設計信息模型交付標準》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“可行性研究報告編制規程”，增補了工程信息化數字化篇章，實現了水利水電工程數字化頂層設計和有序發展。

其次，數字化設計。為了提高水利水電工程的設計效率和質量，水利水電工程參建各方單位在實踐中不斷創新工程設計理論和技術，研發了三維設計、協同設計平臺，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，實現了工程數字化、協同化設計。

第三，智能化建設。為實現機械化智能化施工，推進水利水電工程建設提質、降本、增效，水利水電工程參建各方單位逐步構建了工程智能化建設技術體系，包括智能碾壓、智能澆筑、智能溫控、智能灌漿等技術、裝備與管控平臺等，如數字黃登大壩施工管理信息化系統、溪洛渡數字大壩管理系統、葉巴灘智能建設管理平臺、楊房溝設計施工 BIM 管理系統等。

最后，智慧化運營。為推進工程和流域安全運行的精細管理和精準決策，水利水電工程參建各方單位逐步建立集監測預警、綜合調度、安全評價與輔助決策于一體的智慧化運營技術體系，研發了系列智慧化運營平臺，如瀾滄江大壩安全監控平臺、瀾滄江數字流域綜合管理平臺、錢塘江數字孿生流域防洪建在管理平臺等。

4.4 CAD輔助技術的應用

在抽水蓄能工程作業范圍內，為有效適應現代化的發展趨勢，有關單位需重點加強對AUTOCAD這一先進技術手段的科學應用與實踐。從而構建更加智能且現代的工程作業環境，在AUTOCAD制圖軟件的支撐下，方便有關人員能基于對整個工程項目信息的了解，科學構建圖紙，對各項參數進行優化設計。以保證最終所形成的圖紙方案，與真實的工程項目建設需求更加契合。同時，在有效應用這一技術的過程中，有關人員還需要形成良好的安全意識［5］。要從風險防范的角度著手，分析所制定的技術工藝合理性，了解方案中所存在的風險要素。并在確定抽水蓄能工程項目實踐要求的前提下，調整各項參數，以保證最終的方案更加契合真實的現場作業環境，提高作業效能。

4.5 落實精細化管理方針

抽水蓄能工程管理精細化是水利事業發展的必然要求，是提高水利工程管理水平和效益的關鍵。各級水利部門要充分認識到現代化、精細化管理的重要性，明確水利工程管理目標，建立一套科學、規范、高效的管理制度和運行機制，實現水利工程管理的全過程、全方位、全要素的現代化、精細化，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揮。首先要制定合理的規劃。通過制定詳細的規劃方案，明確工程管理每個階段的目標和任務，確定各項工作的時間表和責任人，確保工程管理目標按時按質完成，避免出現不必要的延誤和失誤。其次，要建立有效的管理制度。根據項目的實際情況，制定相應的管理制度和流程，明確各方的職責和權限。根據管理工作的內容和特點，合理設置相應的管理機構和崗位，明確各部門和崗位的職責和權限。同時，還需要建立各部門之間的協作機制，確保各項工作有序推進。最后，要建立科學的考核機制，對相關工作人員的工作表現進行評估和獎懲，不斷提高抽水蓄能工程管理工作的質量和效率。

５ 結語

抽水蓄能工程項目在施工中具有較大的困難性和復雜性，很多施工技術在應用的過程中容易遇到各種困難，從而對施工造成不利影響，拖延施工進度，影響抽水蓄能工程最終的施工質量。因此，對于抽水蓄能項目的施工管理必須引起足夠的關注，針對某些普遍存在的困難和問題，要制定相應的施工計劃，以便能夠對其進行科學的應對，提高工作質量。同時，還應提升抽水蓄能的施工技術水平，確保抽水蓄能工程充分發揮出最大的經濟效益和社會效益，保障我國水利水電事業的健康、可持續發展。

參考文獻

［1］李振龍. 水利水電工程管理及施工質量控制中存在的問題及策略［J］. 農家參謀，2022（7）：153-155.

［2］歐北平. 水利水電工程管理及施工質量控制的相關問題探討［J］. 工程建設與設計，2022（19）：255-257.

［3］李軍平. 水利水電工程管理及施工質量控制中存在的問題及其應對策略［J］. 南方農業，2021，15（20）：222-223.

［4］卜運濤. 簡論水利工程施工管理特點及質量控制策略［J］. 珠江水運，2021（19）：115-116.

［5］裴澤華. 信息化背景下水利水電工程管理及施工質量控制［J］. 河南水利與南水北調，2021，50（2）：183-184.

［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。