從無到有！“白鶴灘水電站”帶你解碼世界最大清潔能源走廊

日前，隨著15號、2號機組順利投產，白鶴灘水電站16臺百萬千瓦水輪發(fā)電機組已有4臺投產發(fā)電。這個水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江干流河段上，是實施“西電東送”的國家重大工程，被譽為當今世界在建規(guī)模最大、技術難度最高的水電工程。

金沙江上，“白鶴”起舞。2022年7月全部機組投產發(fā)電后，白鶴灘水電站將與三峽、葛洲壩以及金沙江烏東德、溪洛渡、向家壩水電站，共同構成一條世界最大的清潔能源走廊，助力我國經濟社會發(fā)展，減少溫室氣體排放。

“白鶴”騰飛，6項關鍵技術指標達到世界第一

白鶴灘水電站總裝機1600萬千瓦，僅次于三峽水電站，左右岸共安裝16臺我國自主研制的全球單機容量最大功率水輪發(fā)電機組，首批2臺機組已于6月28日投產發(fā)電。

白鶴灘水電站大壩地質條件極其復雜，峽谷地形不對稱，以及百萬千瓦水輪發(fā)電機組的研發(fā)等，都是一個個“攔路虎”。

面對挑戰(zhàn)，建設者勇闖世界水電“無人區(qū)”，6項關鍵技術指標達到世界第一，包括單機容量100萬千瓦；地下洞室群規(guī)模；圓筒式尾水調壓井規(guī)模；無壓泄洪洞群規(guī)模；300米級高拱壩抗震參數；300米級特高拱壩中，首次全壩使用低熱水泥混凝土。

百萬千瓦水輪發(fā)電機組是什么概念？這樣的一臺機組直徑16.2米、高達50米，轉子重量就超過2000噸。

“轉輪每轉一圈可發(fā)電約150度，相當于一個普通家庭一個月的用電量。單臺機組每分鐘就能發(fā)電近1.7萬度。”三峽集團白鶴灘工程建設部主任汪志林說。

混凝土硬化中水泥放熱造成的“無壩不裂”，可謂全球水電人心中的“魔咒”。白鶴灘大壩壩高289米，混凝土用量800多萬立方米。在不久前對大壩的一次鉆孔取芯中，芯樣穿過52個澆筑坯層、長達25.7米，為世界最長，這表明“無縫大壩”已經筑就。

汪志林揭示了其中奧秘：白鶴灘特高拱壩首次全面采用我國自主研制的新型低熱水泥，具有溫升緩慢、溫升小、收縮小、綜合抗裂性能高等特點。

不僅如此，埋設在壩體內的數千支溫度計，還能幫助工程師實時監(jiān)控混凝土的“頭疼腦熱”。

站在白鶴灘水電站大壩上，“高峽出平湖”，蔚為壯觀。乘坐工程交通車沿著隧洞進入山體，仿佛進入一座巨大的地下城，廠房、通道、線路等各類設施在山體內部縱橫交錯，令人震撼。

在狹窄的金沙江上大規(guī)模建發(fā)電廠房并不現實，建設者只能拿兩岸山體“做文章”。白鶴灘水電站工程樞紐部分設計總工程師陳建林介紹，地下洞室群施工克服了高地應力等困難，開挖量達到2500萬立方米，地下工程里程數達到217公里。

“連珠成串”，構筑世界最大清潔能源走廊

金沙江是我國乃至世界上水力資源極為富集的河流，規(guī)劃了多級梯級水電開發(fā)。“十三五”以來，金沙江國家級水電基地建設快速推進，新增水電裝機創(chuàng)歷史最高。

其中，三峽集團在金沙江下游布局建設溪洛渡、向家壩、烏東德、白鶴灘四座世界級巨型梯級水電站，總裝機超過4600萬千瓦，相當于兩個三峽工程的裝機規(guī)模。

在白鶴灘水電站首批機組投產前，裝機規(guī)模全球第七大的烏東德水電站全部機組已于今年6月中旬投產發(fā)電。這兩座世界級水電站的成功投產，是中國乃至世界水電發(fā)展史上的里程碑。

烏東德水電站位于云南省祿勸彝族苗族自治縣和四川省會東縣交界的金沙江干流河段上，也是實施“西電東送”的國家重大工程，總裝機容量1020萬千瓦。截至今年6月15日，該電站已累計發(fā)電近245億度，相當于替代約768萬噸標準煤。

順江而下，已投產的溪洛渡水電站總裝機容量達1386萬千瓦，是金沙江“西電東輸”的重要工程；向家壩水電站是金沙江下游河段的最后一梯級水電站，總裝機容量640萬千瓦，是兼顧灌溉功能的超級大壩；而作為長江上第一座大型水電站，葛洲壩水電站是中國人自己設計、制造、安裝、運行管理的水利樞紐工程。

舉世矚目的三峽水電站是當前世界上規(guī)模最大的水利樞紐工程和綜合效益最廣泛的水電工程，總裝機容量2250萬千瓦。2020年，三峽水電站全年累計生產1118億度綠色電能，創(chuàng)世界單座水電站年發(fā)電量新紀錄，且防洪、發(fā)電、航運、水資源利用等綜合效益全面發(fā)揮。

三峽集團董事長雷鳴山說，白鶴灘水電站將與三峽、葛洲壩以及金沙江烏東德、溪洛渡、向家壩水電站“連珠成串”，構成世界最大的清潔能源走廊，不僅惠及更多沿江群眾，更為我國經濟高質量發(fā)展輸送源源不斷的綠色動力。

中國工程院院士王浩表示，伴隨著烏東德、白鶴灘水電站的投產，三峽集團擁有了從金沙江延伸至長江的梯級電站群，這六大水庫群實現聯合統一調度，將放大單座水電站的綜合效益，統籌實現防洪、補水、發(fā)電、水生態(tài)保護等多目標綜合調度，充分發(fā)揮水庫大壩調節(jié)和生態(tài)保障作用。

從無到有，闖出從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”之路

20多年前，在三峽工程建設過程中，科研人員就創(chuàng)造了112項世界之最，擁有934項發(fā)明專利，使我國在樞紐工程建設、70萬千瓦水輪發(fā)電機組國產化、工程運行和生態(tài)環(huán)境保護、工程管理等方面取得一系列重大技術突破。

白鶴灘水電站的全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機組，研制、安裝難度超越世界上現有機組，實現了我國高端裝備制造的重大突破。

“白鶴灘水電站關鍵核心技術均為自主研制。”三峽集團副總經理范夏夏說。在三峽集團帶動引領下，哈電集團、東方電氣集團把轉輪制造車間建在金沙江邊，不僅研發(fā)出百萬千瓦發(fā)電機組精品轉輪，還有各自的“獨門絕技”。

國際水電協會執(zhí)行總裁艾迪·里奇認為，白鶴灘、烏東德水電站克服了世界水電工程方面最具挑戰(zhàn)性的技術難題，標志著中國水電工程實現從設計規(guī)劃、材料科學、裝備制造、施工技術到智能管理等全生命周期的技術進步。

這并非朝夕之功。在1994年修建三峽工程之前，中國還不具備制造35萬千瓦以上水電機組的能力。

在三峽工程左岸機組的研制過程中，60公斤級的蝸殼高強鋼板都要從國外高價進口。為擺脫進口材料“卡脖子”困境，三峽集團牽頭鞍鋼、寶武鋼鐵等兄弟單位進行科研攻關，最終讓三峽工程右岸機組用上國產化鋼材。

白鶴灘工程建設部黨委書記何煒說，如今運用在白鶴灘水電站蝸殼制造上的國產化高強鋼已達到80公斤級，高等級硅鋼片、高強度磁軛鋼板等關鍵材料也已全部實現國產化。

此外，在配套設備上，從橋機、母線、大型變壓器，到調速、勵磁、監(jiān)控系統……我國水電裝備全產業(yè)鏈不斷升級，助推百萬千瓦機組登頂世界“水電珠峰”。

這條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。