習(xí)近平總書記在致金沙江白鶴灘水電站首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電的賀信中指出:“白鶴灘水電站是實(shí)施‘西電東送’的國家重大工程,是當(dāng)今世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程。全球單機(jī)容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組,實(shí)現(xiàn)了我國高端裝備制造的重大突破?!?022年12月,白鶴灘水電站全部機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電,標(biāo)志著我國在長江之上建成世界最大清潔能源走廊,對保障長江流域防洪、發(fā)電、航運(yùn)、水資源綜合利用和水生態(tài)安全具有重要意義。這一重大工程也顯示出我國大型水電工程建設(shè)從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的跨越。
水電開發(fā)綜合效益高,前景廣闊
電,是人類生產(chǎn)生活不可或缺的能源。水電是全球公認(rèn)的清潔、優(yōu)質(zhì)、靈活的可再生能源,具有無污染、運(yùn)行成本低、資源利用率高、便于電力調(diào)峰等特點(diǎn),開發(fā)綜合效益高。在河流、湖泊上修建水電站,通過引水管、水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)等設(shè)備將水能轉(zhuǎn)化為電能,可以實(shí)現(xiàn)水力資源的可持續(xù)利用。在傳統(tǒng)能源日益緊張的背景下,不少國家都在大力開發(fā)水電資源。除此之外,一些大中型水電站作為水利樞紐工程,還有防洪、減災(zāi)、供水、航運(yùn)、灌溉等功能,成為促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施。
我國是水能資源大國,水電開發(fā)歷史較長。早在1912年,中國第一座水電站——云南石龍壩水電站就已建成發(fā)電。但直到1949年,全國水電裝機(jī)容量僅36萬千瓦,水電開發(fā)迫在眉睫。新中國成立后,水電建設(shè)蒸蒸日上。從自主勘測、設(shè)計(jì)、施工和制造設(shè)備的新安江水電站,到“萬里長江第一壩”葛洲壩水利樞紐工程,再到世界上規(guī)模最大的水利樞紐工程——三峽工程……歷經(jīng)70余年,中國水電建設(shè)取得舉世矚目的成就,為解決電力短缺和洪旱災(zāi)害問題提供了巨大支撐,促進(jìn)了國家經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展。在這一過程中,我國水電技術(shù)取得長足發(fā)展,為白鶴灘水電站建設(shè)奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。目前,我國水電已探明可開發(fā)裝機(jī)容量約6.87億千瓦,年均發(fā)電量約3萬億千瓦時。面對這個能源庫,我們的水電開發(fā)大有可為,前景廣闊。
進(jìn)軍“無人區(qū)”,打造超級水電工程
白鶴灘水電站不僅是當(dāng)代水利樞紐工程的集大成者,更是技術(shù)上的創(chuàng)新者、引領(lǐng)者。白鶴灘水電站位于長江上游金沙江河段,總裝機(jī)容量世界第二,電站裝機(jī)容量1600萬千瓦,多年平均發(fā)電量624.43億千瓦時,源源不斷地將清潔電能輸送到江蘇、浙江等沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。等量換算的話,其一年的發(fā)電量可滿足6500萬人全年生活用電需求。
建設(shè)這樣一座超級水電站,需要幾代人共同努力。上世紀(jì)50年代,國家組織相關(guān)水電勘測設(shè)計(jì)單位和中科院對金沙江開發(fā)開展了大量普查、勘察、規(guī)劃和一系列籌備工作。黨的十八大之后,白鶴灘水電站開工建設(shè),吹響了中國攀登世界水電“珠峰”的號角。10年間,建設(shè)者們團(tuán)結(jié)協(xié)作、攻堅(jiān)克難、精益求精,先后創(chuàng)造了水電機(jī)組單機(jī)容量世界第一、地下電站洞室群規(guī)模世界第一、無壓泄洪洞群規(guī)模世界第一等6項(xiàng)世界紀(jì)錄,將白鶴灘水電站打造成名副其實(shí)的超級工程。
用先進(jìn)技術(shù)筑成“無縫大壩”。大壩是水電樞紐工程的核心建筑,只有大壩質(zhì)量過硬才能截住水。白鶴灘水電站大壩為混凝土雙曲拱壩,最大壩高289米,相當(dāng)于100層樓高,從空中俯視猶如一個彎曲的、薄薄的雞蛋殼鑲嵌在金沙江河谷中,十分宏偉壯觀。建設(shè)過程中,我們在溫控理論、壩工設(shè)計(jì)、混凝土原材料、施工工藝和養(yǎng)護(hù)維護(hù)等多個領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了技術(shù)突破。比如,溫度裂縫是由混凝土內(nèi)外溫度變化產(chǎn)生的裂縫,也是大壩建設(shè)面臨的普遍難題。白鶴灘水電站全壩采用低熱水泥混凝土,我們優(yōu)化完善了大體積混凝土溫控理論,形成了一整套相關(guān)施工工法和工藝,為“無縫大壩”提供了堅(jiān)實(shí)保障。大壩內(nèi)部還累計(jì)埋設(shè)了300萬米長的冷卻水管,借助1萬多個傳感器,運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、智能控制等先進(jìn)技術(shù),可以進(jìn)行故障自我診斷、溫度流量異常報(bào)警等。在這套智能溫控系統(tǒng)和智能混凝土運(yùn)輸、澆筑成套設(shè)備的支持下,截至目前,大壩沒有發(fā)現(xiàn)一條溫度裂縫。
研制百萬千瓦水電機(jī)組,向世界水電“無人區(qū)”進(jìn)軍。如果說大壩是水電站的軀干,發(fā)電機(jī)組就是心臟。心臟夠強(qiáng),水能才可以充分、穩(wěn)定地轉(zhuǎn)化成電能。白鶴灘水電站就擁有一顆“大心臟”——16臺百萬千瓦水輪發(fā)電機(jī)組。研制這一級別的水電機(jī)組沒有先例可以參考,猶如攀登水電行業(yè)的“珠峰”。建設(shè)者攻克了發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)、水力設(shè)計(jì)、發(fā)電機(jī)通風(fēng)、機(jī)組總體設(shè)計(jì)等一個又一個技術(shù)難題,把核心技術(shù)牢牢掌握在我們自己手中。比如巨型轉(zhuǎn)輪“零配重”,即用一根手指的力量就能撥動巨大的轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪是決定發(fā)電機(jī)組能量轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵部件,一旦出現(xiàn)質(zhì)量偏心,會影響機(jī)組安全。為保證重達(dá)330噸的轉(zhuǎn)輪不出現(xiàn)質(zhì)量偏心,白鶴灘水電站通過現(xiàn)場建廠解決運(yùn)輸難題,采取轉(zhuǎn)輪全低氫焊接、三維模擬精準(zhǔn)確定、轉(zhuǎn)輪過程監(jiān)控等措施,實(shí)現(xiàn)了“零配重”。從運(yùn)行效果來看,白鶴灘水電站發(fā)電機(jī)組的效率、穩(wěn)定性等指標(biāo)均處于國際領(lǐng)先水平。高50米、重逾8000噸的機(jī)組,整體振動、擺度值只有頭發(fā)絲寬度。
泄洪洞群堪稱精品,如“地下迷宮”。作為水利樞紐工程,白鶴灘水電站在汛期需要泄洪。為此,水電站左岸布置了3條無壓泄洪洞,單洞最大泄洪流量4083立方米/秒,水流可以每小時180公里的速度通過。針對泄洪洞流速高、坡度陡、流量大等難題,運(yùn)用襯砌混凝土智能化溫控防裂等新技術(shù),泄洪洞混凝土實(shí)現(xiàn)了“平整光滑、抗沖耐磨、內(nèi)實(shí)外光、體型精準(zhǔn)、零缺陷”的目標(biāo)。為洪水修建的這3條“高速公路”,共同構(gòu)成了世界上最大的無壓泄洪洞群。目前,光滑如鏡、可以清晰照出人影的泄洪洞經(jīng)受住了水庫高水位泄洪運(yùn)行的實(shí)踐檢驗(yàn)。
連珠成串,構(gòu)建世界最大清潔能源走廊
隨著白鶴灘水電站16臺機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電,長江干流上的烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、葛洲壩等6座水電站連珠成串,共同構(gòu)成了一條跨越1800公里的世界最大清潔能源走廊。這條走廊上的110臺水電機(jī)組,總裝機(jī)容量7169.5萬千瓦,年均生產(chǎn)電能約3000億千瓦時,可滿足3.6億人一年的用電需求,能有效緩解華中、華東地區(qū)及川、滇、粵等省份的用電緊張情況,為電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行和“西電東送”提供有力支撐。通過流域梯級電站聯(lián)合調(diào)度,不僅擴(kuò)大了發(fā)電效益,實(shí)現(xiàn)了“一滴水發(fā)六次電”,還將更好發(fā)揮水電站防洪、航運(yùn)、生態(tài)保護(hù)、水資源綜合利用等多種功能。
這條走廊生產(chǎn)的電能替代了大量化石燃料,助力實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。僅白鶴灘水電站所有機(jī)組全部投產(chǎn)發(fā)電后,每年就可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約1968萬噸,減少二氧化碳排放約5160萬噸。6座水電站每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約9045萬噸,減少二氧化碳排放約2.48億噸,為改善我國能源結(jié)構(gòu)發(fā)揮積極作用。
“十四五”規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要提出:“推進(jìn)能源革命,建設(shè)清潔低碳、安全高效的能源體系,提高能源供給保障能力?!卑Q灘水電站作為能源領(lǐng)域的大國重器,在人類水力發(fā)電史上寫下了濃墨重彩的一筆,使中國水電的國家名片更加閃耀。這一超級工程的建設(shè),顯著提升了我國水電設(shè)計(jì)施工和裝備制造全產(chǎn)業(yè)鏈、價值鏈、供應(yīng)鏈的水平,進(jìn)一步鞏固了中國水電作為世界引領(lǐng)者的地位。相信在各方努力下,白鶴灘水電站后續(xù)各項(xiàng)工作將不斷取得新進(jìn)展,為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
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