"亮翅"金沙江畔!白鶴灘水電站百萬千瓦機組挑戰世界水電"無人區"

“金沙水拍雲崖暖,大渡橋橫鐵索寒。”金沙江,以巨大的天然落差,造就了雄奇山川,也孕育了世界最大的“清潔能源走廊”。白鶴灘水電站,僅次於三峽工程的世界第二大水電站,正是這條“走廊”上冉冉升起的水電新星!

"亮翅"金沙江畔!白鶴灘水電站百萬千瓦機組挑戰世界水電"無人區"

幹流落差達3300米

世界水電在中國 中國水電在金沙

中國是世界上水能資源最豐富的國家,其中,70%的水能資源集中在西南地區——雲貴川藏。金沙江水電基地是中國規劃的十三座水電基地中最大的一座,故有“世界水電在中國,中國水電在西南,西南水電在金沙”一說。

金沙江作為長江的上游河段,起於青海四川交界處的玉樹州直門達,止於四川省宜賓市東北翠屏區合江門,橫穿青、藏、川、滇四省區,全長2308千米,流域面積近50萬平方千米,幹流落差達3300米。

特殊的地理條件,造就了金沙江豐富的水力資源。目前,金沙江干支流水能資源理論蘊藏量為1。21億千瓦,佔長江流域水能資源理論蘊藏量的42。25%。

自20世紀50年代初,長江水利委員會、中國科學院等單位陸續展開了針對金沙江干流開發的大量勘測、設計工作;1990年,長江水利委員會推出《長江流域綜合利用規劃簡要報告》,提出選擇虎跳峽、洪門裡、梓里、皮廠、觀音巖、烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩9個壩址,組成本河段的梯級開發方案。

隨著我國“西部大開發”戰略和“西電東送”工程拉開大幕,金沙江的梯級開發規劃也有了新進展。

2002年2月26日,下游的第3級溪洛渡電站開出了“金沙江開發第一標”,標誌著金沙江水電開發建設正式展開;2012年8月,金安橋水電站的機組全部投運;2014年,龍開口水電站和魯地拉水電站先後投運;2016年4月,金沙江上游河段開啟第10級蘇窪龍水電站建設。

到2017年,金沙江全流域開發的梯級已經增加到27級,包括上游(雲南石鼓以上)13級、中游(石鼓至四川攀枝花)10級、下游(攀枝花至宜賓)4級,規模約為四座三峽工程。

單機容量百萬千瓦、世界級“地下室”……

六項世界第一譜寫我國水電建設熱血發展史

自1991年華東勘測設計研究院承擔白鶴灘水電站前期工作,到2017年7月正式透過國家發改委核准,數十年調研論證,雖崎嶇坎坷,卻也至關重要,標誌著我國乃至世界的水電建設進入了新紀元。面對極其複雜的地質地形條件,白鶴灘水電站交出的是六項世界第一的“成績單”!

"亮翅"金沙江畔!白鶴灘水電站百萬千瓦機組挑戰世界水電"無人區"

·水輪發電機單機容量100萬千瓦,世界第一!

百萬千瓦機組,是世界水電的“無人區”。三峽工程雖然總裝機量世界第一,但單機容量只有70萬千瓦,金沙江下游的溪洛渡和向家壩水電站的單機容量分別是77萬千瓦和80萬千瓦,下游另一座水電站烏東德則實現了85萬千瓦。因此,在白鶴灘水電站進行可行性研究時,最大的挑戰是:從80萬千瓦直接過渡到100萬千瓦,是否有可能實現?

為了穩妥起見,曾有專家提出採用2臺100萬千瓦機組,其餘機組採用80萬千瓦的方案。但最終,白鶴灘左右兩岸各安裝了8臺100萬千瓦的水輪發電機組,這也是我國自主設計製造的完全國產化的百萬千瓦機組。

"亮翅"金沙江畔!白鶴灘水電站百萬千瓦機組挑戰世界水電"無人區"

從三峽到溪洛渡,東方電氣集團東方電機有限公司(簡稱東電)總經理助理趙永智,經歷過無數次機組執行前的除錯,但在除錯白鶴灘左岸的1號、2號機組時,他仍然感受到巨大的壓力。“因為這個機組太大了,不容半點差錯。”他說。

百萬機組的難度係數成倍增加,從85萬千瓦到100萬千瓦,不僅是單機容量在擴大,更是所有效能指標的最佳化完善,也是我國水電裝備製造產業的全面提升,它填補了世界水電的技術空白!

·地下洞室群規模龐大,世界第一!

白鶴灘水電站地下工程規模巨大,這座世界級“地下城”,藏於兩岸山體之中,各類洞室總長度達217千米,相當於從上海到寧波的距離。洞室開挖量達2500萬立方米,可以填滿2個西湖,其中地下廠房長438米,高度近90米,相當於30層樓高,跨度34米,為世界之最,是16臺百萬千瓦機組的“棲息之地”。

"亮翅"金沙江畔!白鶴灘水電站百萬千瓦機組挑戰世界水電"無人區"

世界級的規模,對應的是世界級的建設難度。從2014年地下洞室開挖至今,這座“地下城”達到了高質量精品目標,其規劃、設計、施工、管理等方面的措施,填補了我國在複雜地質條件下建造巨型地下洞室群的技術空白,成為我國基礎設施建造水平在世界上的又一強有力“代言人”。

·全壩使用低熱水泥混凝土,世界首次!

“拱壩裂縫”是水利工程的致命問題。為了從源頭上解決溫度裂縫問題,三峽工程應用了中熱水泥,美國胡佛大壩則使用了低熱水泥,不過佔比只有40%左右。白鶴灘壩頂弧長709米,拱壩厚度63米,擴大基礎厚度93米,壩高289米,全面採用我國自主研製的新型低熱水泥——低溫矽酸鹽水泥混凝土,總量達800多萬立方米,保證大壩基本上不產生宏觀裂縫。

透過多年施工實踐,大壩建造者還形成了與低熱水泥混凝土相適應的溫控防裂策略和配套的施工工藝。比如,透過埋設的近7000支溫度計,實時監控和分析大壩混凝土溫度,自動、動態調整通水量。

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·圓筒式尾水調壓室規模,世界第一!

白鶴灘水電站共佈置8座尾水調壓室,位於電站兩岸山體之下400-600米深處,歷時5年建成,調壓室單體最大開挖直徑48米,高度達128米(相當於40層樓的高度),總開挖量150萬立方米,單個調壓室規模與調壓室群規模均為國內外水電工程之最。

·無壓洩洪洞群規模,世界第一!

洩洪洞是水電工程中承擔洩洪任務的建築物,白鶴灘水電站佈置了三條無壓洩洪洞,是目前世界最大的無壓洩洪洞群。

單條洩洪洞長度2。1~2。3千米,斷面尺寸寬15米、高18米,最大洩洪量為每秒1。225萬立方米,這個速度18分鐘就能灌滿整個西湖,流速達到每秒47米,在洩洪設施建造史上名列前茅。

·300米級高拱壩抗震引數,世界第一!

白鶴灘水電站抗震的真正難度,來自於它的壩高。白鶴灘大壩為雙曲拱壩,最大壩高289米,屬300米級高拱壩。目前,這種級別的高拱壩在全球數量較少。白鶴灘水電站的300米級特高混凝土拱壩抗震引數成為世界第一,填補了複雜地質條件下,建造特高拱壩的多項技術空白。

發電減排、防洪攔沙……

兼顧主副業 在金沙江上續寫治水傳奇

世上水電站眾多,而橫跨川滇之交的白鶴灘水電站則格外引人關注,其開發目的,以發電為主,兼顧防洪、航運等效益,金沙江畔的山水,因它的建成,有了太多令人驚喜的變化。

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·主業:發電減排 成為“西電東送”骨幹電源

據三峽集團介紹,白鶴灘水電站是金沙江下游四座梯級電站中庫容最大、梯級效益最為顯著的水電站。

單看白鶴灘水電站,到2022年7月全部投入執行後,其一天的發電量可以滿足50萬人一整年的生活用電,成為“西電東送”骨幹電源,在電網中承擔系統調峰、事故備用等任務。

再看矩陣式的金沙江下游四座梯級電站。目前,烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩都已投入執行,總裝機容量達4646萬千瓦,規模相當於兩個三峽工程。

四座巨型電站與三峽工程、葛洲壩工程一起,則構成了世界上最大的“清潔能源走廊”,總裝機將達7169。5萬千瓦,全部總髮電量將達2932億千瓦時年。

與發電量相得益彰的是巨大的減排效益。白鶴灘水電站全部機組投產發電後,每年可節約標煤約1968萬噸(摺合原煤約2756萬噸),減少排放二氧化碳5160萬噸、二氧化硫17萬噸、氮氧化物約15萬噸。每一度電,都在為長江經濟帶綠色發展增色。

"亮翅"金沙江畔!白鶴灘水電站百萬千瓦機組挑戰世界水電"無人區"

·副業:聯合防洪排程 增加航運效益

從農耕文明走向現代文明,治水興邦,一直是中華民族亙古未變的心願。白鶴灘水庫在金沙江下游四個梯級中庫容最大,正常蓄水位825米,防洪庫容75億立方米,相當於1。5個太湖容量。其與溪洛渡水電站聯合排程,可以承擔川江河段防洪任務,提高川江河段沿岸宜賓、瀘州、重慶等城市防洪標準;其配合三峽水庫聯合排程,承擔長江中下游的防洪任務,可進一步提高長江中下游的防洪標準。

以往,每年10月到次年4月,金沙江下游流速低於1000立方米秒,河段基本有半年時間不能通航。白鶴灘水電站建成後,因為水庫庫容具有年調節能力,可以實現枯水期均勻下洩,從而增加下游河段流量,直接改善下游枯水期航道通航條件,實現庫區在不同時期全程或區域性通航。

從1912年我國第一座水電站——雲南石龍壩水電站建成,到2021年裝機規模世界第二的白鶴灘水電站投產發電,中國的水電建設事業已走過了109年的時光。溯江而上,行穩致遠,我們可以相信,有難度、有挑戰,就有中國製造!

(大眾網·海報新聞編輯 王樂雙 綜合央視新聞、人民資訊、中國新聞週刊、海報新聞等)