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超级电站,铸就中国水电“新名片”

发布日期:2022-03-02 信息来源:人民网

   初春时节,四川、云南两省交界处,金沙江绵延窄深的河谷中,一座特高拱坝巍然矗立,这里是世界第二大水电站——白鹤滩水电站。截至2月17日12时59分,白鹤滩水电站累计安全生产绿色电能200亿千瓦时,相当于减少标准煤消耗624万吨。

  如今,溯长江而上,由中国长江三峡集团有限公司(以下简称“三峡集团”)建设运营的葛洲坝、三峡、向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德共6座巨型梯级水电站中,有5座跻身世界前十二大水电站榜单。这意味着长江流域已成为世界最大清洁能源走廊,为经济社会高质量发展提供源源不断的绿色动力。

  这条世界最大清洁能源走廊是如何建成的?这几座超级水电站发挥着哪些效益?近日,记者进行了采访。

  六大梯级电站“连珠成串”

  漫步于三峡左岸电站厂房,视线尽头处,一面鲜艳的五星红旗悬挂于高墙之上。伴随灯光闪烁,14台70万千瓦水轮发电机组正在运行发电。

  坐拥32台巨型机组的三峡水电站,年最大发电量可超过1000亿千瓦时,是中国“西电东送”“南北互供”的骨干电源点,也是世界水电的制高点。但它却并非世界最大清洁能源走廊的建设起点。

  1988年12月,在长江中游西陵峡口,奠基于上世纪70年代初的“万里长江第一坝”——葛洲坝水电站全面建成投产,正式开启了长江清洁能源大规模利用的序幕,并为三峡工程建设积累了宝贵经验。

  “更立西江石壁,截断巫山云雨,高峡出平湖。”6年后,世界上规模最大的水电站三峡水电站正式开工建设。

  由于当时国内制造水平不足,当三峡左岸电厂机组进行招标时,中国通过国际招标的形式首次引进了14台70万千瓦巨型机组。

  出人意料的是,国外技术并不完全适配三峡电站实情,三峡建设者们立即着手研究。

  功夫不负有心人,经过近1个月的论证研讨,三峡建设者们终于找到了解决方案。“当时心里可着急了,这次经历让我们意识到,必须要拥有自己的水轮机制造技术。”三峡电厂原副厂长李志祥说。

  从三峡左岸电站到右岸电站,距离只有1公里多,但水轮发电机组研制水平却跨越了30年的差距。

  李志祥告诉记者,三峡右岸电站12台机组中,有8台是拥有更高自主知识产权的国产化机组,地下电站6台机组的国产化程度更高。2012年7月,总装机容量2250万千瓦的三峡电站全部建成,成功将长江水电资源的利用能级第一次提高到千万千瓦级。

  中国水电在西南,西南水电在金沙。随着三峡工程建设实现了初期蓄水、通航和发电的目标,三峡集团开始向金沙江进军。

  2014年6月,总装机容量1386万千瓦的溪洛渡水电站全面投产发电;同年7月,设计装机8台、总装机容量640万千瓦的向家坝水电站全面建成投产;2021年6月,世界第七、中国第四大水电站乌东德水电站全面投产发电。

  而今,金沙江四大水电站中建设难度最高的白鹤滩水电站也已进入最后冲刺阶段。1月18日,白鹤滩水电站最后一台百万千瓦水轮发电机组转子吊装完成,预计今年7月前,白鹤滩水电站将全部投产发电。

  “从金沙江到长江,六大梯级水电站‘连珠成串’,是当之无愧的国之重器,其输出的质优价廉的清洁能源,将产生巨大的生态、社会、经济等综合效益,铸就中国水电‘新名片’。”中国工程院院士王浩表示。

  数据显示,白鹤滩水电站全面投产发电后,长江干流6座水电站总装机容量将达到7169.5万千瓦,年平均发电量约3000亿千瓦时,相当于每年减少二氧化碳排放2.496亿吨。

  “梯级水电站发电总量大、调峰能力强,在优化能源结构、维护电网稳定运行、促进节能减排等方面发挥重要保障作用。”三峡集团长江电力三峡梯调水资源部主任李鹏对记者说,下一步将积极推动现有水电站优化升级,争取为国家贡献更多清洁能源保障。

  自主创新铸就大国重器

  事实上,世界最大清洁能源走廊的崛起之路,也是水电重大装备从“中国制造”到“中国创造”的自主创新之路。

  高度270米的乌东德大坝,混凝土总浇筑量270万立方米,是目前世界上最薄的300米级特高拱坝。

  “其建设难度首先在于大体积混凝土浇筑中的温度控制。”乌东德工程建设部主任杨宗立说,无坝不裂曾是萦绕在世界水利人心中的“梦魇”,“混凝土中的水泥水化反应会产生热量,如果不采取有效的温控措施,难免会产生裂缝。”

  想要破题,选材是关键。

  为解决水泥易裂的世界级难题,乌东德建设者对混凝土原料进行多轮筛。钪湛戳耸澜绱蟀咏ㄔ焓飞系囊坏老群——全坝采用低热水泥混凝土浇筑。不同于普通水泥或中热水泥,低热水泥发热量低,具有“温升缓慢、温升小、综合抗裂性能高”等特点,有助于防止大坝裂缝产生。

  “低热水泥也被称为大坝‘退烧药’,早在三峡工程建设期间,我们就开始了低热水泥研究,通过不断试验和改进,首次在乌东德大坝上实现全坝应用,真正意义上建造出‘无缝大坝’。”杨宗立表示。

  追求材料创新的同时,世界最大清洁能源走廊也在智能建造方面阔步前行。

  在溪洛渡水电站建设中,技术人员进行了300米级特高拱坝智能化建设关键技术的研究和应用,开发出智能拱坝建设与运行信息化平台(iDam)。这一共享、协同、交互的业务平台,管理着3496支安全监测仪器、4723支混凝土温度计以及2.4万米测温光纤,有效支撑了现场生产管理。

  “得益于信息化平台,溪洛渡有了颗智慧‘大脑’,建设和管理大坝的技术人员可随时了解它的‘头疼脑热’,及时进行动态调整,让大坝一直处于‘健康状态’。”曾参与溪洛渡水电站工程建设的教授级高工、原三峡集团副总经理樊启祥介绍道。

  不仅如此,依托智能建造,超级水电站不断优化改进施工工艺,不断提升施工质量和效率。

  以智能通水控制系统为例。过去的水电建设工程中,混凝土降温多采取人工冷却的方式,温控精度并不尽如人意。现如今,智能通水系统通过温度传感仪器,可智能调节通水流量、温度和时间,在线个性化进行温度调控。“点点手机,所有参数全都一目了然,工程师只需要按时检查系统即可,非常方便。”白鹤滩技术管理部主任王玮说。

  “九层之台,起于累土。”依靠参与三峡工程70万千瓦机组研制,通过走“引进消化吸收再创新”之路,近年来,中国装备制造企业逐步掌握了大型水轮机组整体设计与制造的关键核心技术。

  比如,白鹤滩水电站单机容量百万千瓦发电机组的研制难度可谓是世界水电的“珠峰”。“机组转动部件由上万个零部件构成,重达2600吨,单台机组每分钟就能发电近1.7万千瓦时。”东方电气集团白鹤滩项目部现场总代表王笑君说。

  “从三峡的70万千瓦,到向家坝的80万千瓦,从乌东德的85万千瓦,再到白鹤滩的100万千瓦,这几座超级水电站,见证了中国水电机组的升级之路。”杨宗立骄傲地说,目前,中国在水电领域的“卡脖子”技术不复存在。

  “由三峡开始到白鹤滩结束,整个过程我们实现了水电装备自主设计、自主制造、自主知识产权和重要原材料的全国产化,实现了由‘跟跑’‘并跑’,到最后‘领跑’的一次跨越。”三峡集团董事长雷鸣山说。

  走廊成型造福一方百姓

  世界最大清洁能源走廊,最关键的功能是作为“西电东送”的重要工程,向东部地区输送绿色能源。但超级水电站作为国之重器,其发挥的社会效益不止于此。

  梯级水电站发挥的社会效益首先在于防洪。“当前,世界最大清洁能源走廊总防洪库容达392亿立方米,有效提升了重要河段的防洪标准。”李鹏举例说,荆江河段的防洪标准由10年一遇提高到100年一遇,川江河段的防洪标准由约10年一遇提高到不低于50年一遇。

  近些年,面对长江上游新建投运水库多、汛末旱涝急转等挑战,依靠自主开发的水资源管理决策支持系统,三峡集团科学开展六库联合调度,统筹协调梯级水电站消落、防洪等工作。

  2021年9月,受强降雨影响,长江上游岷沱江、嘉陵江及三峡区间来水增加,形成了“长江2021年第1号洪水”。“在决策支持系统帮助下,我们提前一周精准预判,并制定出拦洪方案。”三峡集团长江电力水资源研究中心副主任汤正阳介绍,洪水过程中,乌东德等4座梯级水电站拦洪42.43亿立方米,三峡水电站拦洪74.6亿立方米,最大削峰率超五成。

  “水电集群一定会提升整体发电量,目前我们正在联合攻关。”白鹤滩工程建设部党委书记何炜表示,“雨量丰沛,装不下的水,那叫洪水,但是有了这么多梯级电站,洪水就变成了宝贵的发电资源。”

  “金江自古不通舟,水急天高一望愁。”千百年来,交通闭塞,是导致金沙江沿岸经济发展迟滞的顽疾之一。白鹤滩水电站建成后,金沙江下游四个梯级水库常年回水区河段累计长约612千米,实施翻坝转运设施后,通过水陆联运,可实现“攀枝花—水富”全河段上下游水运通道联通,为建设综合立体交通走廊创造了条件。

  与此同时,在枯水期,世界最大清洁能源走廊已累计向下游补水超340亿立方米,增加中下游航运水深0.9米,改善了长江干流“黄金水道”的通航条件,有效保障了下游春耕以及生产生活用水需求。

  作为促进长江经济带建设和区域经济协调发展的助推器,世界最大清洁能源走廊投资大、带动力强、综合效益巨大的优势正在逐步显现。

  例如,白鹤滩水电站不仅改善了周边地区交通、通信等基础设施条件,水电站建设高峰期还为当地增加就业约8万人。全部机组投产后,每年可为地方增加财政收入29亿元,成为促进地方经济社会发展的引擎。

  曾经傍水而居的人们,也因为白鹤滩的建设,住进新家园,过上好生活。

  剪掉玉米叶尖尖,拼接好几片碎叶,托在手中,舀上一大勺发酵好的米浆,迅速放入蒸笼里……每天下午,现住云南巧家县七里移民安置区的佘冈燕都会在自家租的店面里忙前忙后。“在我们这边,做玉米粑粑是个特色。搬到新家,这个手艺也不能断。”佘冈燕乐呵呵地说。

  “其实很早就有开店做生意的想法,但在老家没有条件,搬到安置区,给了我圆梦的机会。”佘冈燕说,每天下午做粑粑,第二天早上拿去批发卖,“现在生活更稳定,收入也更多了,真是赶上了好时候。”

  世界最大清洁能源走廊还承担着涵养、修复长江流域生态环境的重大责任。为切实保护水环境,三峡集团在库区配套建设污染防治体系和污水处理系统,并在金沙江下游建立相应的水生态监测系统实时观测反馈。2021年,累计开展8次生态调度,期间葛洲坝下游鱼类总产卵量超124亿颗,其中四大家鱼产卵规模超84亿颗,为历年之最。

  “我们会按照《长江保护法》的有关要求,承担起在共抓大保护中发挥骨干主力作用的新使命、新任务,让一江清水绵延后世、让母亲河永葆生机活力。”雷鸣山说。(刘乐艺)

                                                                                                                                                                            [ 责编:张佳兴 ] 

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