超級電站，鑄就中國水電“新名片”
初春時(shí)節，四川、云南兩省交界處，金沙江綿延窄深的河谷中，一座特高拱壩巍然矗立，這里是世界第二大水電站——白鶴灘水電站。截至2月17日12時(shí)59分，白鶴灘水電站累計安全生產(chǎn)綠色電能200億千瓦時(shí)，相當于減少標準煤消耗624萬(wàn)噸。
如今，溯長(cháng)江而上，由中國長(cháng)江三峽集團有限公司（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“三峽集團”）建設運營(yíng)的葛洲壩、三峽、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德共6座巨型梯級水電站中，有5座躋身世界前十二大水電站榜單。這意味著(zhù)長(cháng)江流域已成為世界最大清潔能源走廊，為經(jīng)濟社會(huì )高質(zhì)量發(fā)展提供源源不斷的綠色動(dòng)力。
這條世界最大清潔能源走廊是如何建成的？這幾座超級水電站發(fā)揮著(zhù)哪些效益？近日，本報記者進(jìn)行了采訪(fǎng)。
六大梯級電站“連珠成串”
漫步于三峽左岸電站廠(chǎng)房，視線(xiàn)盡頭處，一面鮮艷的五星紅旗懸掛于高墻之上。伴隨燈光閃爍，14臺70萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機組正在運行發(fā)電。
坐擁32臺巨型機組的三峽水電站，年最大發(fā)電量可超過(guò)1000億千瓦時(shí)，是中國“西電東送”“南北互供”的骨干電源點(diǎn)，也是世界水電的制高點(diǎn)。但它卻并非世界最大清潔能源走廊的建設起點(diǎn)。
1988年12月，在長(cháng)江中游西陵峽口，奠基于上世紀70年代初的“萬(wàn)里長(cháng)江第一壩”——葛洲壩水電站全面建成投產(chǎn)，正式開(kāi)啟了長(cháng)江清潔能源大規模利用的序幕，并為三峽工程建設積累了寶貴經(jīng)驗。
“更立西江石壁，截斷巫山云雨，高峽出平湖。”6年后，世界上規模最大的水電站三峽水電站正式開(kāi)工建設。
由于當時(shí)國內制造水平不足，當三峽左岸電廠(chǎng)機組進(jìn)行招標時(shí)，中國通過(guò)國際招標的形式首次引進(jìn)了14臺70萬(wàn)千瓦巨型機組。
出人意料的是，國外技術(shù)并不完全適配三峽電站實(shí)情，三峽建設者們立即著(zhù)手研究。
功夫不負有心人，經(jīng)過(guò)近1個(gè)月的論證研討，三峽建設者們終于找到了解決方案。“當時(shí)心里可著(zhù)急了，這次經(jīng)歷讓我們意識到，必須要擁有自己的水輪機制造技術(shù)。”三峽電廠(chǎng)原副廠(chǎng)長(cháng)李志祥說(shuō)。
從三峽左岸電站到右岸電站，距離只有1公里多，但水輪發(fā)電機組研制水平卻跨越了30年的差距。
李志祥告訴記者，三峽右岸電站12臺機組中，有8臺是擁有更高自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)化機組，地下電站6臺機組的國產(chǎn)化程度更高。2012年7月，總裝機容量2250萬(wàn)千瓦的三峽電站全部建成，成功將長(cháng)江水電資源的利用能級第一次提高到千萬(wàn)千瓦級。
中國水電在西南，西南水電在金沙。隨著(zhù)三峽工程建設實(shí)現了初期蓄水、通航和發(fā)電的目標，三峽集團開(kāi)始向金沙江進(jìn)軍。
2014年6月，總裝機容量1386萬(wàn)千瓦的溪洛渡水電站全面投產(chǎn)發(fā)電；同年7月，設計裝機8臺、總裝機容量640萬(wàn)千瓦的向家壩水電站全面建成投產(chǎn)；2021年6月，世界第七、中國第四大水電站烏東德水電站全面投產(chǎn)發(fā)電。
而今，金沙江四大水電站中建設難度最高的白鶴灘水電站也已進(jìn)入最后沖刺階段。1月18日，白鶴灘水電站最后一臺百萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機組轉子吊裝完成，預計今年7月前，白鶴灘水電站將全部投產(chǎn)發(fā)電。
“從金沙江到長(cháng)江，六大梯級水電站‘連珠成串’，是當之無(wú)愧的國之重器，其輸出的質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的清潔能源，將產(chǎn)生巨大的生態(tài)、社會(huì )、經(jīng)濟等綜合效益，鑄就中國水電‘新名片’。”中國工程院院士王浩表示。
數據顯示，白鶴灘水電站全面投產(chǎn)發(fā)電后，長(cháng)江干流6座水電站總裝機容量將達到7169.5萬(wàn)千瓦，年平均發(fā)電量約3000億千瓦時(shí)，相當于每年減少二氧化碳排放2.496億噸。
“梯級水電站發(fā)電總量大、調峰能力強，在優(yōu)化能源結構、維護電網(wǎng)穩定運行、促進(jìn)節能減排等方面發(fā)揮重要保障作用。”三峽集團長(cháng)江電力三峽梯調水資源部主任李鵬對記者說(shuō)，下一步將積極推動(dòng)現有水電站優(yōu)化升級，爭取為國家貢獻更多清潔能源保障。
自主創(chuàng )新鑄就大國重器
事實(shí)上，世界最大清潔能源走廊的崛起之路，也是水電重大裝備從“中國制造”到“中國創(chuàng )造”的自主創(chuàng )新之路。
高度270米的烏東德大壩，混凝土總澆筑量270萬(wàn)立方米，是目前世界上最薄的300米級特高拱壩。
“其建設難度首先在于大體積混凝土澆筑中的溫度控制。”烏東德工程建設部主任楊宗立說(shuō)，無(wú)壩不裂曾是縈繞在世界水利人心中的“夢(mèng)魘”，“混凝土中的水泥水化反應會(huì )產(chǎn)生熱量，如果不采取有效的溫控措施，難免會(huì )產(chǎn)生裂縫。”
想要破題，選材是關(guān)鍵。
為解決水泥易裂的世界級難題，烏東德建設者對混凝土原料進(jìn)行多輪篩選，最終開(kāi)創(chuàng )了世界大壩建造史上的一道先河——全壩采用低熱水泥混凝土澆筑。不同于普通水泥或中熱水泥，低熱水泥發(fā)熱量低，具有“溫升緩慢、溫升小、綜合抗裂性能高”等特點(diǎn)，有助于防止大壩裂縫產(chǎn)生。
“低熱水泥也被稱(chēng)為大壩‘退燒藥’，早在三峽工程建設期間，我們就開(kāi)始了低熱水泥研究，通過(guò)不斷試驗和改進(jìn)，首次在烏東德大壩上實(shí)現全壩應用，真正意義上建造出‘無(wú)縫大壩’。”楊宗立表示。
追求材料創(chuàng )新的同時(shí)，世界最大清潔能源走廊也在智能建造方面闊步前行。
在溪洛渡水電站建設中，技術(shù)人員進(jìn)行了300米級特高拱壩智能化建設關(guān)鍵技術(shù)的研究和應用，開(kāi)發(fā)出智能拱壩建設與運行信息化平臺（iDam）。這一共享、協(xié)同、交互的業(yè)務(wù)平臺，管理著(zhù)3496支安全監測儀器、4723支混凝土溫度計以及2.4萬(wàn)米測溫光纖，有效支撐了現場(chǎng)生產(chǎn)管理。
“得益于信息化平臺，溪洛渡有了顆智慧‘大腦’，建設和管理大壩的技術(shù)人員可隨時(shí)了解它的‘頭疼腦熱’，及時(shí)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調整，讓大壩一直處于‘健康狀態(tài)’。”曾參與溪洛渡水電站工程建設的教授級高工、原三峽集團副總經(jīng)理樊啟祥介紹道。
不僅如此，依托智能建造，超級水電站不斷優(yōu)化改進(jìn)施工工藝，不斷提升施工質(zhì)量和效率。
以智能通水控制系統為例。過(guò)去的水電建設工程中，混凝土降溫多采取人工冷卻的方式，溫控精度并不盡如人意。現如今，智能通水系統通過(guò)溫度傳感儀器，可智能調節通水流量、溫度和時(shí)間，在線(xiàn)個(gè)性化進(jìn)行溫度調控。“點(diǎn)點(diǎn)手機，所有參數全都一目了然，工程師只需要按時(shí)檢查系統即可，非常方便。”白鶴灘技術(shù)管理部主任王瑋說(shuō)。
“九層之臺，起于累土。”依靠參與三峽工程70萬(wàn)千瓦機組研制，通過(guò)走“引進(jìn)消化吸收再創(chuàng )新”之路，近年來(lái)，中國裝備制造企業(yè)逐步掌握了大型水輪機組整體設計與制造的關(guān)鍵核心技術(shù)。
比如，白鶴灘水電站單機容量百萬(wàn)千瓦發(fā)電機組的研制難度可謂是世界水電的“珠峰”。“機組轉動(dòng)部件由上萬(wàn)個(gè)零部件構成，重達2600噸，單臺機組每分鐘就能發(fā)電近1.7萬(wàn)千瓦時(shí)。”東方電氣集團白鶴灘項目部現場(chǎng)總代表王笑君說(shuō)。
“從三峽的70萬(wàn)千瓦，到向家壩的80萬(wàn)千瓦，從烏東德的85萬(wàn)千瓦，再到白鶴灘的100萬(wàn)千瓦，這幾座超級水電站，見(jiàn)證了中國水電機組的升級之路。”楊宗立驕傲地說(shuō)，目前，中國在水電領(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)不復存在。
“由三峽開(kāi)始到白鶴灘結束，整個(gè)過(guò)程我們實(shí)現了水電裝備自主設計、自主制造、自主知識產(chǎn)權和重要原材料的全國產(chǎn)化，實(shí)現了由‘跟跑’‘并跑’，到最后‘領(lǐng)跑’的一次跨越。”三峽集團董事長(cháng)雷鳴山說(shuō)。
走廊成型造福一方百姓
世界最大清潔能源走廊，最關(guān)鍵的功能是作為“西電東送”的重要工程，向東部地區輸送綠色能源。但超級水電站作為國之重器，其發(fā)揮的社會(huì )效益不止于此。
梯級水電站發(fā)揮的社會(huì )效益首先在于防洪。“當前，世界最大清潔能源走廊總防洪庫容達392億立方米，有效提升了重要河段的防洪標準。”李鵬舉例說(shuō)，荊江河段的防洪標準由10年一遇提高到100年一遇，川江河段的防洪標準由約10年一遇提高到不低于50年一遇。
近些年，面對長(cháng)江上游新建投運水庫多、汛末旱澇急轉等挑戰，依靠自主開(kāi)發(fā)的水資源管理決策支持系統，三峽集團科學(xué)開(kāi)展六庫聯(lián)合調度，統籌協(xié)調梯級水電站消落、防洪等工作。
2021年9月，受強降雨影響，長(cháng)江上游岷沱江、嘉陵江及三峽區間來(lái)水增加，形成了“長(cháng)江2021年第1號洪水”。“在決策支持系統幫助下，我們提前一周精準預判，并制定出攔洪方案。”三峽集團長(cháng)江電力水資源研究中心副主任湯正陽(yáng)介紹，洪水過(guò)程中，烏東德等4座梯級水電站攔洪42.43億立方米，三峽水電站攔洪74.6億立方米，最大削峰率超五成。
“水電集群一定會(huì )提升整體發(fā)電量，目前我們正在聯(lián)合攻關(guān)。”白鶴灘工程建設部黨委書(shū)記何煒表示，“雨量豐沛，裝不下的水，那叫洪水，但是有了這么多梯級電站，洪水就變成了寶貴的發(fā)電資源。”
“金江自古不通舟，水急天高一望愁。”千百年來(lái)，交通閉塞，是導致金沙江沿岸經(jīng)濟發(fā)展遲滯的頑疾之一。白鶴灘水電站建成后，金沙江下游四個(gè)梯級水庫常年回水區河段累計長(cháng)約612千米，實(shí)施翻壩轉運設施后，通過(guò)水陸聯(lián)運，可實(shí)現“攀枝花—水富”全河段上下游水運通道聯(lián)通，為建設綜合立體交通走廊創(chuàng )造了條件。
與此同時(shí)，在枯水期，世界最大清潔能源走廊已累計向下游補水超340億立方米，增加中下游航運水深0.9米，改善了長(cháng)江干流“黃金水道”的通航條件，有效保障了下游春耕以及生產(chǎn)生活用水需求。
作為促進(jìn)長(cháng)江經(jīng)濟帶建設和區域經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展的助推器，世界最大清潔能源走廊投資大、帶動(dòng)力強、綜合效益巨大的優(yōu)勢正在逐步顯現。
例如，白鶴灘水電站不僅改善了周邊地區交通、通信等基礎設施條件，水電站建設高峰期還為當地增加就業(yè)約8萬(wàn)人。全部機組投產(chǎn)后，每年可為地方增加財政收入29億元，成為促進(jìn)地方經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展的引擎。
曾經(jīng)傍水而居的人們，也因為白鶴灘的建設，住進(jìn)新家園，過(guò)上好生活。
剪掉玉米葉尖尖，拼接好幾片碎葉，托在手中，舀上一大勺發(fā)酵好的米漿，迅速放入蒸籠里……每天下午，現住云南巧家縣七里移民安置區的佘岡燕都會(huì )在自家租的店面里忙前忙后。“在我們這邊，做玉米粑粑是個(gè)特色。搬到新家，這個(gè)手藝也不能斷。”佘岡燕樂(lè )呵呵地說(shuō)。
“其實(shí)很早就有開(kāi)店做生意的想法，但在老家沒(méi)有條件，搬到安置區，給了我圓夢(mèng)的機會(huì )。”佘岡燕說(shuō)，每天下午做粑粑，第二天早上拿去批發(fā)賣(mài)，“現在生活更穩定，收入也更多了，真是趕上了好時(shí)候。”
世界最大清潔能源走廊還承擔著(zhù)涵養、修復長(cháng)江流域生態(tài)環(huán)境的重大責任。為切實(shí)保護水環(huán)境，三峽集團在庫區配套建設污染防治體系和污水處理系統，并在金沙江下游建立相應的水生態(tài)監測系統實(shí)時(shí)觀(guān)測反饋。2021年，累計開(kāi)展8次生態(tài)調度，期間葛洲壩下游魚(yú)類(lèi)總產(chǎn)卵量超124億顆，其中四大家魚(yú)產(chǎn)卵規模超84億顆，為歷年之最。
“我們會(huì )按照《長(cháng)江保護法》的有關(guān)要求，承擔起在共抓大保護中發(fā)揮骨干主力作用的新使命、新任務(wù)，讓一江清水綿延后世、讓母親河永葆生機活力。”雷鳴山說(shuō)。
本報記者 劉樂(lè )藝
《 人民日報海外版 》（ 2022年03月01日 第 05 版）
責編：張榮耀
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