托舉流域發(fā)展 領航世界水電 | 世界最大清潔能源走廊建成記

 托舉流域發(fā)展 領航世界水電 | 世界最大清潔能源走廊建成記

長江是中華民族的母親河。伴隨著人類文明的進步，長江不僅滋養(yǎng)著這片古老的土地，還用它蘊含的無盡能量，為中國的高質(zhì)量發(fā)展提供源源不斷的綠色動力。

從1971年葛洲壩電站開工興建，到1994年三峽工程正式開工，再到2022年白鶴灘電站最后一臺機組投產(chǎn)發(fā)電——長江干流上的葛洲壩、三峽、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德共6座梯級水電站，統(tǒng)籌實現(xiàn)防洪、發(fā)電、航運、水資源利用和生態(tài)保護等綜合效益，全面建成世界最大清潔能源走廊，為長江經(jīng)濟帶高質(zhì)量發(fā)展和綠色中國建設提供有力支撐。

從17萬到100萬：勇闖世界水電無人區(qū)　　

從葛洲壩到白鶴灘、從長江到金沙江，中國人建設世界最大清潔能源走廊用了半個世紀——這是一段奮起直追、攻堅克難的世界水電“珠峰”攀登之旅。

有著“萬里長江第一壩”之稱的葛洲壩水電站，共安裝19臺12.5萬千瓦機組，2臺17萬千瓦機組，1臺2萬千瓦機組，設計總裝機容量273.5萬千瓦。其中17萬千瓦機組到目前仍是世界上直徑尺寸最大的水輪發(fā)電機組，當年為了研制它，在手搖計算機都沒有的情況下，中國水電人硬是用原始的計算尺把它設計出來。

回憶當年中國水電面臨的現(xiàn)實條件，三峽集團機電專業(yè)總工程師張成平十分感慨：“三峽工程建設之前，我們國家水電機組的設計制造水平就在30萬千瓦，無論是品質(zhì)還是質(zhì)量都還有很大的提升空間。”

當時，世界上70萬千瓦水電機組已經(jīng)投入使用，我國水電機組技術(shù)落后國外先進水平30年。為了保證三峽工程建設需要，三峽集團聯(lián)合哈爾濱電氣、東方電氣等國內(nèi)企業(yè)開展科技攻關，從學習國際先進經(jīng)驗到自主創(chuàng)新，最終掌握了70萬千瓦機組整體設計與制造的核心技術(shù)。

張成平表示，到三峽右岸電站建設以后，我國就已經(jīng)可以自行研發(fā)設計和制造70萬千瓦水電機組了，而且中國企業(yè)提供的機組方案，不管是能量指標、穩(wěn)定性指標等等都達到了國際先進水平，中國具備了跟國外企業(yè)同臺競技的水平了。

通過三峽工程，中國水電裝備制造實現(xiàn)了從“跟跑”到“并跑”的歷史性跨越。但對于追求卓越的中國水電人來說，這還只是奮斗的一個新起點。

建設三峽，開發(fā)長江。繼三峽工程建設之后，三峽集團繼續(xù)揮師西進，拉開金沙江下游水電開發(fā)的序幕。2005年12月，溪洛渡水電站正式開工，水電機組單機容量77萬千瓦。2006年，向家壩水電站開工，水電機組單機容量達到80萬千瓦，一躍成為當時世界上最大的水輪發(fā)電機組。

同年，三峽集團組織相關單位啟動百萬千瓦機組研發(fā)工作，正式向單機容量100萬千瓦水電機組這一世界水電“無人區(qū)”挺進，開啟中國水電從“并跑”到“領跑”的新賽道，奮力成為世界水電的引領者。

此后的十余年里，三峽集團與設計、研發(fā)、生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試等多家單位一起，團結(jié)協(xié)作、攻堅克難，先后攻克了百萬千瓦機組結(jié)構(gòu)、水力設計、轉(zhuǎn)輪零配重加工、24千伏電壓等級水輪發(fā)電機定子繞組絕緣系統(tǒng)開發(fā)、800兆帕級高強蝸殼鋼板研制、750兆帕級磁軛鋼板等一系列核心技術(shù)。

對此，中國工程院院士張超然評價道：“在三峽、溪洛渡、向家壩水電站巨型水輪發(fā)電機組成功研制和應用的基礎上，白鶴灘百萬千瓦機組設計研制工作是一步一個腳印漸進前行實現(xiàn)的，最終實現(xiàn)了單機容量的巨大跨越以及百萬千瓦機組完全國產(chǎn)化，推動了水電重大裝備國產(chǎn)化達到新高度，實現(xiàn)了從‘中國制造’到‘中國創(chuàng)造’的轉(zhuǎn)變，也開創(chuàng)了全球水電百萬千瓦機組設計制造新紀元。”

從人工到智能：打造世界筑壩史上的奇跡

從葛洲壩到三峽，再到烏白溪向四座電站，我們建成了這條世界最大清潔能源走廊，這六座電站也都憑借優(yōu)異的質(zhì)量成為不同時期的標志性電站，是中國水電人在不同技術(shù)水平條件下創(chuàng)造的水電工程奇跡。

50年前，中國水電人在施工設備很差、工程器械不足的情況下，硬是喊著“小扁擔，三尺三，千擔萬擔不歇肩，為了建成大圍堰，一擔挑走兩座山”的口號，人拉肩扛造好了葛洲壩這一“萬里長江第一壩”。

30年前，三峽工程大壩混凝土澆筑首次采用了成套先進設備和混凝土快速施工新技術(shù)，世界最大塔帶機的應用、快速施工工藝和管理體系的建立，迅速提高了三峽大壩混凝土澆筑的工作效率。其中2000年創(chuàng)造了混凝土澆筑強度年548萬立方米、月55.35萬立方米、日2.2萬立方米的世界最高紀錄，到2001年底，大壩混凝土年澆筑量連續(xù)三年打破了世界紀錄。

從葛洲壩到三峽，中國水電混凝土澆筑技術(shù)得到了極大的提升，大壩質(zhì)量優(yōu)良獲得業(yè)內(nèi)肯定。但建設“無縫大壩”始終是中國水電人不斷追求的夢想。

“水泥加水、骨料拌和澆筑后，形成各種混凝土結(jié)構(gòu)，會發(fā)生一系列的化學反應并釋放大量熱量，導致內(nèi)部溫度過高，與環(huán)境溫度產(chǎn)生較大溫差，熱脹冷縮后，混凝土會產(chǎn)生溫度裂縫。”三峽集團白鶴灘工程建設部主任汪志林解釋道，“這個原理看似簡單，但攻克它必須要過溫控理論、壩工設計、施工工藝、材料等等一道道難關。”

進入金沙江下游梯級水電開發(fā)建設時期，多項關鍵技術(shù)超出當時國際上的已有經(jīng)驗，綜合技術(shù)難度居世界最高水平，人們開始訴諸智能建造等新科技來解決筑壩技術(shù)難題。

在大壩建設過程中埋設了大量的監(jiān)測儀器，讓大壩擁有了遍布全身的“神經(jīng)”，用以實時感知環(huán)境信息，并通過智能化系統(tǒng)這個“大腦”來處理和反饋信息，這樣一來大壩一旦出現(xiàn)“頭疼腦熱”，就能第一時間告知現(xiàn)場工作人員。

在溪洛渡水電站，建設者們打造了大壩智能化建設管理系統(tǒng)平臺，開創(chuàng)了我國高拱壩智能化建設的先河。

在此基礎之上，烏東德、白鶴灘水電站繼續(xù)推進材料技術(shù)革新與智能溫控技術(shù)迭代，運用BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、可視化等技術(shù)，構(gòu)建成大壩混凝土施工全過程監(jiān)控的大壩智能建造信息管理平臺，完成了世界上首次全壩采用低熱混凝土澆筑。

據(jù)統(tǒng)計，白鶴灘水電站大壩使用低熱水泥總方量達803萬立方米，體積超過3座胡夫金字塔，大壩混凝土抗裂安全系數(shù)也從1.8提高到2.0以上。特別是建設者先后從壩體取芯長度達25.7米和34.86米，接連刷新世界記錄，表明整座大壩混凝土骨料分布均勻、層間結(jié)合良好，是當之無愧的精品混凝土工程。

截至目前，烏東德、白鶴灘水電站壩體均未發(fā)現(xiàn)一道溫度裂縫，“無壩不裂”的魔咒在世界最大清潔能源走廊建設過程中被徹底破除。

從六到一：流域梯級管理能力全面提升　　

六座巨型電站支撐起世界最大清潔能源走廊，從單一工程的建設管理運行提升到流域梯級電站的聯(lián)合科學調(diào)度，不僅使發(fā)電效益最大發(fā)揮，也實現(xiàn)了防洪、航運、水資源綜合利用等綜合效益的最大化。

75000立方米/秒！2020年8月20日，三峽水庫迎戰(zhàn)建庫以來最大洪峰。三峽水利樞紐提前預泄騰庫，預留出8成防洪庫容，做足戰(zhàn)前準備工作。

這一次抗洪，長江“防洪軍團”新兵上陣：烏東德按每日水位1.5米升幅攔蓄，溪洛渡-向家壩梯級水庫聯(lián)動攔洪，預計減少下游洪量約20億立方米，大大減輕三峽樞紐防洪壓力。

根據(jù)長江水利委員會分析，如果沒有以三峽水庫為核心的梯級水庫群聯(lián)合調(diào)度，在同樣量級洪水的情況下，沙市洪峰水位將超過保證水位1.3米，蓮花塘洪峰水位將超過保證水位0.8米，這意味著荊江分洪區(qū)必須啟用，分洪區(qū)內(nèi)60多萬人口要轉(zhuǎn)移，49.3萬畝耕地以及10余萬畝水產(chǎn)養(yǎng)殖場將被淹沒。

梯級水庫實現(xiàn)聯(lián)合調(diào)度，得益于智慧中樞的“精打細算”。

位于湖北省宜昌市的三峽水利樞紐梯級調(diào)度通信中心調(diào)度大廳內(nèi)，長江流域水雨情遙測圖、長江干流電站的實時流量圖等信息精準呈現(xiàn)在巨型電子大屏上。伴隨著世界最大清潔能源走廊的建成，這套智慧調(diào)度系統(tǒng)的預測預報精度、調(diào)度調(diào)控準度持續(xù)提升，在助力長江防洪減災、實現(xiàn)水資源綜合利用等方面持續(xù)發(fā)揮作用。

2022年，隨著白鶴灘水電站已具備正常度汛能力，六座梯級水庫形成聯(lián)合調(diào)度新格局，總防洪庫容達376億立方米，占長江流域納入聯(lián)合調(diào)度水庫總防洪庫容的53%以上——長江荊江段的防洪標準已經(jīng)由約10年一遇提高到100年一遇，宜賓、瀘州河段防洪標準也由20年一遇提高到50年一遇。

除了防洪，智慧調(diào)度系統(tǒng)在水資源利用、生態(tài)調(diào)度等方面也發(fā)揮了作用，堪稱調(diào)節(jié)水量的“穩(wěn)定器”。

遇洪攔水，遇旱泄水。清潔能源走廊內(nèi)六座水庫的水資源調(diào)節(jié)能力也十分強大，每一座水庫都是我國重要的淡水資源儲備庫。

2022年，長江流域持續(xù)干旱，8月1日至15日，長江委統(tǒng)籌抗旱用水和高溫保供電需求，調(diào)度流域控制性水庫群有序向中下游地區(qū)補水約53億立方米，其中三峽水庫補水10.9億立方米，一定程度上緩解了長江中下游干流水位偏低的情況。

同時，為最大限度發(fā)揮長江水庫群生態(tài)功能，梯級水庫連續(xù)12年開展生態(tài)調(diào)度試驗。向家壩下游與葛洲壩下游河段魚類產(chǎn)卵監(jiān)測情況表明，生態(tài)調(diào)度對促進“四大家魚”等產(chǎn)漂流性卵魚類繁殖的作用顯著。

世界最大清潔能源走廊建成，為長江流域發(fā)展提供了源源不竭的綠色動力，預示著世界級綠色發(fā)展走廊正在崛起，未來將書寫更多的共和國綠色發(fā)展新故事。