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| 打破“600米级天花板”，在抽水蓄能领域争上游 |
| 来源：科技日报 作者：记者 叶 青 时间：2025/4/1 |
打破“600米级天花板”，在抽水蓄能领域争上游
——记南方电网储能股份有限公司专家委员会主任委员刘学山
近日，南方电网储能股份有限公司专家委员会主任委员刘学山从柬埔寨出差回国，和记者分享了他的科研经历。30多年来，刘学山扎根抽水蓄能行业，先后参与我国20多座抽水蓄能电站建设。他带领团队持续创新，首创抽水蓄能超高压钢筋混凝土压力管道建设关键技术。不久前，刘学山获得第八届潘家铮奖。
优化设计缩短工期六个月
广州抽水蓄能电站（以下简称“广蓄”）是我国自行设计和施工的第一座抽水蓄能工程。广蓄一期工程配套大亚湾核电站运行，因此其投产必须早于大亚湾核电站投产时间。
然而受客观条件限制，团队在建设过程中发现，广蓄一期难以按预计时间投产。这把团队急得团团转。
刚从地质行业改行而来的刘学山十分好学。只要施工单位干活，他必在旁边观摩学习，还时常自己把数据拿过来统计。“经过反复试验和统计分析，我发现了平洞和斜井的爆破参数、爆破松动圈与围岩的耗浆量之间的规律。”基于这一发现，刘学山提出对引水斜井灌浆参数进行优化的系统方案。这一系统方案的实施，将有效缩短广蓄一期工期。
然而，当时只有中国工程院院士、时任广州抽水蓄能电站联营公司总经理罗绍基支持这一创新方案。“打破常规，才有突破。”罗绍基当场拍板，并强调“有事我负责”。刘学山提出的创新方案使广蓄一期在保证施工质量的前提下缩短了6个月的工期，还直接节约了6000多万元的投资。刘学山也因此获得原电力工业部颁发的科技进步一等奖。
罗绍基院士和公司鼓励创新、支持创新的做法，深深鼓舞着刘学山。这成为他日后勇于创新的底气所在。
创新的征途不会一帆风顺。刘学山主持广东清远抽水蓄能电站（以下简称“清蓄”）工程建设时，又遇上“拦路虎”——上库坝出现漏水现象。该坝为薄黏土心墙堆石坝，坝基为破碎的变质石英砂岩。要穿过黏土心墙进行灌浆处理，犹如做一场国际上尚无先例的“心脏手术”。
经过半年多的试验，刘学山终于研究出适宜的工艺、材料、设备，成功对大坝心墙底部的基础渗漏问题进行了处理。在清蓄，他还采用了“一洞四机”布置与水泵水轮机长短叶片转轮整体匹配水力设计方法，在世界上首次成功进行了“一洞四机同时甩满负荷试验”。2022年，清蓄获得第十九届中国土木工程詹天佑奖。
打破参数束缚创造世界新纪录
包括高压水道在内的压力管道是抽水蓄能电站引水系统的重要组成部分。“我们抽水蓄能电站的压力管道采用钢筋混凝土衬砌新技术，可大量减少用钢量，降低工程造价。但这一新技术路线利用围岩的渗透稳定性来承受充水压力，需要通过高压灌浆施工来保持性能。水头越高，灌浆压力越大，设计施工难度也越高，这带来了一系列的技术难题。”刘学山说。
2002年，广蓄二期建设中，有一个探洞的西支洞被高压水劈裂了，水哗啦啦地直往洞里冲。“从压力管道涌出大量的水，几乎把洞里变成了一条河。”刘学山在处理漏水的过程中，通过充排水监测曲线反分析，发现高压水道开始劈裂的临界水力梯度理论上达到了13.3。他通过高压水道原型试验，验证了一个新的临界水力梯度区间——8到10。而在此前，该行业定义的区间是3到5。这一新数值区间的提出，突破了行业对高压水道施工技术要求的认知，推动国内同类水道建设在确保安全质量的前提下减少非必要的施工量，从而大幅降低工程造价、合理优化工程工期。
为了验证13.3数值的正确性，刘学山多年来一直在进行临界水力梯度值的模型演算。在建设阳江抽水蓄能电站的过程中，刘学山提出的数值得到了工程实践应用。
阳江抽水蓄能电站是国家“十三五”水电发展规划中“40万千瓦级超高水头超大容量抽水蓄能机组设计制造自主化”的依托项目，其中建设800米级超高水头钢筋混凝土压力管道在世界上属于首次，以往工程的水头高度只到600米级。
“我们不敢贸然开工，而是挖了一个1∶1的实验洞，先进行原型实验，验证临界水力梯度值的可靠性。”为此，他带领团队首创抽水蓄能超高压钢筋混凝土压力管道建设关键技术，填补了我国在这一领域的设计空白。最终，压力管道一次充水成功，标注了该技术领域的世界新高度。
研制智能建造一体化装备
近年来，我国大力建设现代化产业体系，抽水蓄能产业加速向高端化、智能化、绿色化迭代升级。
目前，刘学山正主持开展钻爆一体化技术在抽水蓄能地下洞室开挖中的应用、抽水蓄能电站全过程全要素智能建设研究应用等重大课题。
“我们正持续开展智能建造一体化装备研制与应用。”刘学山认为，实现地下洞室施工“智能化无人”，是培育水电工程新质生产力的努力方向之一，将助力我国抽水蓄能现代化产业加速实现“技术先进、管理优质、国际竞争力强”。
刘学山说，他的成长离不开公司对人才自主培养的重视。如今，他也在积极参与人才培养工作。运用公司“人才+项目”“人才+团队”培养模式，他在多个抽水蓄能工程的建设中，培养出了一批掌握先进技术的人才。“我最高兴的是看到自己带过的‘徒弟们’在业务开拓中独当一面、争挑大梁。我的很多徒弟都带了徒弟，大家一起为行业的发展贡献力量。”刘学山说。
“这次我去柬埔寨开展了公司首个境外抽水蓄能项目的技术审查，项目进展很顺利。”刘学山说，随着抽水蓄能技术加快向世界领跑水平迈进，我国在这一领域的话语权也在逐步提升，我国牵头制定的抽水蓄能技术建设标准正逐步登上国际舞台，向世界展示中国科技创新发展实力。 |
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