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研制百万千瓦水电机组,向世界水电“无人区”进军。如果说大坝是水电站的躯干,发电机组就是心脏。心脏够强,水能才可以充分、稳定地转化成电能。白鹤滩水电站就拥有一颗“大心脏”——16台百万千瓦水轮发电机组。研制这一级别的水电机组没有先例可以参考,犹如攀登水电行业的“珠峰”。建设者攻克了发电机组结构、水力设计、发电机通风、机组总体设计等一个又一个技术难题,把核心技术牢牢掌握在我们自己手中。比如巨型转轮“零配重”,即用一根手指的力量就能拨动巨大的转轮。转轮是决定发电机组能量转化的关键部件,一旦出现质量偏心,会影响机组安全。为保证重达330吨的转轮不出现质量偏心,白鹤滩水电站通过现场建厂解决运输难题,采取转轮全低氢焊接、三维模拟精准确定、转轮过程监控等措施,实现了“零配重”。从运行效果来看,白鹤滩水电站发电机组的效率、稳定性等指标均处于国际领先水平。高50米、重逾8000吨的机组,整体振动、摆度值只有头发丝宽度。
泄洪洞群堪称精品,如“地下迷宫”。作为水利枢纽工程,白鹤滩水电站在汛期需要泄洪。为此,水电站左岸布置了3条无压泄洪洞,单洞最大泄洪流量4083立方米/秒,水流可以每小时180公里的速度通过。针对泄洪洞流速高、坡度陡、流量大等难题,运用衬砌混凝土智能化温控防裂等新技术,泄洪洞混凝土实现了“平整光滑、抗冲耐磨、内实外光、体型精准、零缺陷”的目标。为洪水修建的这3条“高速公路”,共同构成了世界上最大的无压泄洪洞群。目前,光滑如镜、可以清晰照出人影的泄洪洞经受住了水库高水位泄洪运行的实践检验。
连珠成串,构建世界最大清洁能源走廊
随着白鹤滩水电站16台机组全部投产发电,长江干流上的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝等6座水电站连珠成串,共同构成了一条跨越1800公里的世界最大清洁能源走廊。这条走廊上的110台水电机组,总装机容量7169.5万千瓦,年均生产电能约3000亿千瓦时,可满足3.6亿人一年的用电需求,能有效缓解华中、华东地区及川、滇、粤等省份的用电紧张情况,为电网安全稳定运行和“西电东送”提供有力支撑。通过流域梯级电站联合调度,不仅扩大了发电效益,实现了“一滴水发六次电”,还将更好发挥水电站防洪、航运、生态保护、水资源综合利用等多种功能。
这条走廊生产的电能替代了大量化石燃料,助力实现“双碳”目标。仅白鹤滩水电站所有机组全部投产发电后,每年就可节约标准煤约1968万吨,减少二氧化碳排放约5160万吨。6座水电站每年可节约标准煤约9045万吨,减少二氧化碳排放约2.48亿吨,为改善我国能源结构发挥积极作用。
“十四五”规划和2035年远景目标纲要提出:“推进能源革命,建设清洁低碳、安全高效的能源体系,提高能源供给保障能力。”白鹤滩水电站作为能源领域的大国重器,在人类水力发电史上写下了浓墨重彩的一笔,使中国水电的国家名片更加闪耀。这一超级工程的建设,显著提升了我国水电设计施工和装备制造全产业链、价值链、供应链的水平,进一步巩固了中国水电作为世界引领者的地位。相信在各方努力下,白鹤滩水电站后续各项工作将不断取得新进展,为实现“双碳”目标,促进经济社会发展作出更大贡献。
(作者为中国工程院院士、中国长江三峡集团有限公司科学技术委员会顾问)