现代水利水电抽水蓄能施工技术分析

［摘 要］现阶段，水利水电作为一项以综合性、系统性为特点的工程项目，所呈现的施工作业环境比较复杂，包含的要素比较多样，且具有较高的风险性。因此，在当前的工程项目领域，做好施工技术的应用管理工作十分必要。应通過科学有效的管理，及时发现工程项目环境中存在的风险问题，确定接下来的管理工作目标和执行方向。同时，基于对抽水蓄能工程项目的了解，科学制定技术工艺实施方案，优化技术流程，提高整体的作业效果和品质。基于此，本文就现代水利水电抽水蓄能施工技术进行简要分析。

［关键词］现代水利水电；抽水蓄能；施工技术

［中图分类号］TV7文献标志码：A

在社会经济稳步发展的大背景下，我国电站建设事业呈现较为快速的发展态势。其中，抽水蓄能电站在安全可靠运行的基础上，可将电网负荷低的多余电能转化为电网高峰时期的高价值电能，同时在调频、调相方面适用性高，可确保电力系统周波与电压的稳定性。因此，要引进现代化管理思想，加强现代化管理体系建设，优化施工技术，提高管理人员职责意识，真正做到抽水蓄能工程动态化管理，提高抽水蓄能工程管理水平。

1 抽水蓄能电站建设必要性

不同于传统的水力发电站，抽水蓄能式电站的功能更多倾向于电能的调节，其功能和传统电站存在差异。首先是峰调，电力的使用总额度在不同时期有不同的数值，在某个阶段存在峰值，在某个阶段存在低谷。这就容易导致峰值阶段电力供不应求，低谷之时电力却过于富裕，在一定程度上影响电力配送的稳定性。抽水蓄能电站能够将富余的电力收集起来用于提升水位，然后在电力供应不足之时利用提升的水位发电。其次是发挥调压调相作用。抽水蓄能电站可以调节局部电压偏高的状况，保证电网电压的稳定性。最后是发挥事故备用功能。电网是一个复杂的规模化网络，很容易受到各种因素的影响而出现事故，导致电力配送不及时。在此背景下，抽水蓄能电站能够凭借自身的发电功能实现备用电能的供给，满足故障地的电力配送，进而保证电力系统的稳定性。此外，抽水蓄能电站具有黑启动、系统特殊负荷等功能，在很大程度上推动了社会发展，也进一步推动了抽水蓄能电站的发展［1］。

2 抽水蓄能电站建设的必要性

2.1 有助于电能综合转换效率的提升

在可逆式水泵水轮机实现国产化之后，设计制造水平得以提升，抽水及发电的电能转换效率可达到80 %，换言之，纯抽水蓄能电站的功率可从之前的

4 kW·h提升到5 kW·h。基于联合运行式抽水蓄能电站运行过程中，其泵工况属于常用工况，基于设计制造环节，将泵工况效率最优化作为基本原则，能够确保运行效率大于95 %。例如，对于容量大于100 MW的常规水电机组，其发电效率可大于95 %。在两种工况效率值均大于95 %的条件下进行联合运行，将各类效率损失纳入其中，其整体转换效率也能够大于90 %。此外，对于联合运行式抽水蓄能电站，其电网负荷处于低谷状态情况下，用泵工况抽水；当电网负荷处于高峰状态情况下，利用常规水电机组发电。结合实践运行发现，当泵工况抽水之后，水库天然来水产生的径流量越大，仅常规机组增加的发电量也越大；若增加的发电量比抽水用电量大的情况下，则抽水与发电的总体转换效率大于1。在联合运行式抽水蓄能电站运行的基础上，经电能转换，可引发年径流量，使发电水头的叠加效应提高，并使叠加溢出电量产生，最终使总体电能转换效率比纯抽水蓄能电站更高。

2.2 可缩短建设周期，节约投资成本

对于抽水蓄能电站而言，由于对现已构建的常规梯级水电站当作上库及下库，只展开了输水系统、地下厂房等洞室开挖作业与安装泵作业，或者利用可逆式水泵水轮机组，与纯抽水蓄能电站相比在建设周期上明显更短。结合相关调查数据显示，常规抽水蓄能电站建设周期大概为6至7年，联合运行式抽水蓄能电站扩建及投产时间大概为3至4年。同时，因上库与下库已经建成，在泵/电站建设不会改变原梯级水库的水位特征参数的情况下，无新的淹没用地及移民，因此可以使土地及林业资源得到有效节省。

2.3 有效提升流域水资源利用率，产生可观的社会经济效益

基于常规水电机组调峰发电可知，上库流入下一级水库水量，下一级水库需将部分水量保存，作用于夜间泵工况将水再抽回部分存入上库，避免出现入库水量完全发电再流入更下一级水库的情况。在此基础上，全流域水资源便可以延滞下泄，从年调节或者多年调节水库来说，可以使所处流于1年或者多年周期内水资源下泄的流失速度降低。在此情况下，能使水资源的利用量和利用时长增加，在提升水资源利用率的基础上，有助于产生可观的社会经济效益。由于泵工况循环抽水方式，能够使河道下泄流量的峰值减小，在提升河道流量均衡度的基础上，能够使河道运行环境得到优化，减少环境污染问题的发生［2］。

3 现代水利水电抽水蓄能施工技术管理的理论基础

3.1 施工技术管理的基础

施工技术管理作为一种重要的管理活动，其理论基础是实现有效管理的基础和保障。在施工技术管理中，应该借鉴系统论、信息论和决策论等经典管理理论。系统论可以帮助我们将施工技术管理看作一个系统进行分析，重视整体性、协调性和动态性。这要求我们将施工技术管理作为一个复杂的系统，通过系统化思考和方法，不断优化管理流程和效果。因此，将施工技术管理视为一个系统来看待，有助于我们全面分析和理解施工技术管理的各个方面。信息论注重将施工技术管理看作一个信息输入、处理和输出的过程，以信息作为纽带，实现管理的过程优化。在施工技术管理中，获取和处理信息是非常重要的。通过全面的信息处理和分析，能够更好地评估项目状态、预估成本和风险等，从而更好地制定项目计划和管理流程。同时，将信息视为管理的纽带，也有利于实现管理流程的优化和管理决策的科学化。决策论则强调了决策的科学化和合理化。在施工技术管理中，通过采用合理的决策模型，能够更好地处理和识别关键问题，并制定优化的管理策略。

3.2 施工技术管理的主要内容

施工技术管理的核心目标是提高施工效率和质量，同时降低成本。为了实现这一目标，施工技术管理主要从施工技术储备和开发、施工技术优化和升级、以及施工技术管理和控制三个方面进行深入研究。在施工技术储备和开发方面，应加强技术人员队伍建设，建立技术档案和数据库，积极推广科技成果，并组织技术专家进行技术研发和项目实践，以保证施工技术的持续更新和技术质量的提高。施工技术优化和升级的主要目标是提高效益和竞争力。另外，在施工技术管理和控制方面，应注重对施工技术全过程的管理和控制，即从技术方案编制到施工过程中的技术支持和控制［3］。

4 现代水利水电抽水蓄能施工技术策略

4.1 运用PDCA循环管理模式

PDCA 循环是由休哈特提出，并经戴明予以发展的，所以又称为“戴明环”，由计划（Plan）、执行（Do）、检查（Check）和处理（Action）四个过程组成。第一，计划阶段。在开展抽水蓄能工程建设时，为确保实现装备的保障性要求和全过程质量控制目标，需制订一份详尽的施工计划用以规范各项工作，该计划也是保障相关抽水蓄能工程及内部各专业工作协调活动的总指南，集中反映了抽水蓄能工程建设的具体内容由谁完成、进度要求等基本要求。抽水蓄能工程计划由企业制定且内容涵盖综合保障相关全部内容。为了落实施工计划，实现项目目标，施工论证、研制及建造等相关单位应遵循综合保障计划总要求，制订相应的工作计划。在抽水蓄能工程全寿命周期内，计划应根据实际情况不断修改完善。第二，执行阶段。该阶段主要按照计划的内容执行。抽水蓄能工程全寿命周期管理时间跨度长、涉及单位多，为计划的执行增加了许多不确定因素。因此，应根据实际执行情况，在项目主导下相关单位做好沟通协同，确保计划的顺利执行。第三，检查阶段。该阶段主要是检查计划的执行情况，并判断执行结果是否达到预期要求。由于抽水蓄能结构复杂，其质量要求可能表述不清、特点不明，导致质量计划要求不够齐全、缺乏系统性和操作性，甚至与实际存在差异等问题。因此，对于执行情况的检查要认真客观，实事求是。第四，处理阶段。该阶段主要是对检查的质量缺陷进行处理，明确哪些达到了预期目标，哪些没有达到要求。对于满足预期目标的过程，对其进行提炼总结，使其标准化推广［4］。

4.2 GPS技术的应用

GPS是一种卫星导航系统，可以为抽水蓄能工程的地质测量工作提供精确的定位，大大提升检测的效率、质量和精度。在应用这一技术手段时，有关单位需要从实际着手，分析天气、地形等各项因素可能带来的影响，并明确接下来的技术管理工作方向，基于对GPS技术原理和要点的掌握，对具体的操作流程加以规范。在该过程中，要重点加强技术人员的专业素质培训，使其在规范掌握GPS技术实践要点的前提下，有效利用这一技术手段，对整个抽水蓄能工程现场环境进行全方位的调研、检测，以获得更加准确真实的数据参数，为接下来的方案设计以及技术工艺的有效落实提供依据。

4.3 数字化技术

数字化转型是必然趋势，我国水利水电行业充分融入现代信息技术，大力推进数字化转型实践，实现了从工程数字化到全面数字化的转变，正在向智能建设和智慧工程迈进。

首先，数字化基础能力。目前，我国水电行业已经建立了一系列数字化标准体系，包括《NB/T 10508-2010水电工程信息模型设计交付规范》《T/CWHIDA 007-2020水利水电工程信息模型分类和编码标准》《DB13 T5398-2021水利水电工程设计信息模型交付标准》等。此外，中华人民共和国水利部和国家能源局分别修订了水电工程和水利水电工程的“可行性研究报告编制规程”，增补了工程信息化数字化篇章，实现了水利水电工程数字化顶层设计和有序发展。

其次，数字化设计。为了提高水利水电工程的设计效率和质量，水利水电工程参建各方单位在实践中不断创新工程设计理论和技术，研发了三维设计、协同设计平台，如水利水电工程全生命周期 HydroBIM管控平台、糯扎渡水电站 BIM 模型、白鹤滩水电站 BIM 模型、丰宁抽水蓄能电站 BIM 模型等，实现了工程数字化、协同化设计。

第三，智能化建设。为实现机械化智能化施工，推进水利水电工程建设提质、降本、增效，水利水电工程参建各方单位逐步构建了工程智能化建设技术体系，包括智能碾压、智能浇筑、智能温控、智能灌浆等技术、装备与管控平台等，如数字黄登大坝施工管理信息化系统、溪洛渡数字大坝管理系统、叶巴滩智能建设管理平台、杨房沟设计施工 BIM 管理系统等。

最后，智慧化运营。为推进工程和流域安全运行的精细管理和精准决策，水利水电工程参建各方单位逐步建立集监测预警、综合调度、安全评价与辅助决策于一体的智慧化运营技术体系，研发了系列智慧化运营平台，如澜沧江大坝安全监控平台、澜沧江数字流域综合管理平台、钱塘江数字孪生流域防洪建在管理平台等。

4.4 CAD辅助技术的应用

在抽水蓄能工程作业范围内，为有效适应现代化的发展趋势，有关单位需重点加强对AUTOCAD这一先进技术手段的科学应用与实践。从而构建更加智能且现代的工程作业环境，在AUTOCAD制图软件的支撑下，方便有关人员能基于对整个工程项目信息的了解，科学构建图纸，对各项参数进行优化设计。以保证最终所形成的图纸方案，与真实的工程项目建设需求更加契合。同时，在有效应用这一技术的过程中，有关人员还需要形成良好的安全意识［5］。要从风险防范的角度着手，分析所制定的技术工艺合理性，了解方案中所存在的风险要素。并在确定抽水蓄能工程项目实践要求的前提下，调整各项参数，以保证最终的方案更加契合真实的现场作业环境，提高作業效能。

4.5 落实精细化管理方针

抽水蓄能工程管理精细化是水利事业发展的必然要求，是提高水利工程管理水平和效益的关键。各级水利部门要充分认识到现代化、精细化管理的重要性，明确水利工程管理目标，建立一套科学、规范、高效的管理制度和运行机制，实现水利工程管理的全过程、全方位、全要素的现代化、精细化，有效提高抽水蓄能工程的管理水平，确保工程效益的充分发挥。首先要制定合理的规划。通过制定详细的规划方案，明确工程管理每个阶段的目标和任务，确定各项工作的时间表和责任人，确保工程管理目标按时按质完成，避免出现不必要的延误和失误。其次，要建立有效的管理制度。根据项目的实际情况，制定相应的管理制度和流程，明确各方的职责和权限。根据管理工作的内容和特点，合理设置相应的管理机构和岗位，明确各部门和岗位的职责和权限。同时，还需要建立各部门之间的协作机制，确保各项工作有序推进。最后，要建立科学的考核机制，对相关工作人员的工作表现进行评估和奖惩，不断提高抽水蓄能工程管理工作的质量和效率。

５ 结语

抽水蓄能工程项目在施工中具有较大的困难性和复杂性，很多施工技术在应用的过程中容易遇到各种困难，从而对施工造成不利影响，拖延施工进度，影响抽水蓄能工程最终的施工质量。因此，对于抽水蓄能项目的施工管理必须引起足够的关注，针对某些普遍存在的困难和问题，要制定相应的施工计划，以便能够对其进行科学的应对，提高工作质量。同时，还应提升抽水蓄能的施工技术水平，确保抽水蓄能工程充分发挥出最大的经济效益和社会效益，保障我国水利水电事业的健康、可持续发展。

参考文献

［1］李振龙. 水利水电工程管理及施工质量控制中存在的问题及策略［J］. 农家参谋，2022（7）：153-155.

［2］欧北平. 水利水电工程管理及施工质量控制的相关问题探讨［J］. 工程建设与设计，2022（19）：255-257.

［3］李军平. 水利水电工程管理及施工质量控制中存在的问题及其应对策略［J］. 南方农业，2021，15（20）：222-223.

［4］卜运涛. 简论水利工程施工管理特点及质量控制策略［J］. 珠江水运，2021（19）：115-116.

［5］裴泽华. 信息化背景下水利水电工程管理及施工质量控制［J］. 河南水利与南水北调，2021，50（2）：183-184.

［作者简介］杨凯，男，陕西西安人，中国水利水电第十二工程局有限公司，中级工程师，本科，研究方向：水利水电。