白鶴灘水電站創造六項世界第一

    四川省寧南縣和云南省巧家縣交界處金沙江下游河段的白鶴灘上，在建總裝機容量僅次于三峽水電站、世界在建規模最大的巨型水電站——白鶴灘水電站近日正式開始蓄水，首批機組將于今年7月實現投產發電。

白鶴灘水電站施工區全景   謝雷 攝

    地質條件復雜、施工難度大、技術要求高……面對重重困難，白鶴灘水電站工程建設者大膽改革創新，攻堅克難，創造了六項世界第一：在建單機容量最大，率先使用單機容量百萬千瓦級水輪機組；地下洞室群規模最大；圓筒式尾水調壓室規模最大；300米級高拱壩抗震參數最高；在300米級高拱壩中，首次全壩使用低熱水泥混凝土；無壓泄洪洞群規模最大。

    自主創新，智能制造，勇攀高峰。

    白鶴灘水電站工程建設過程中的一系列科研攻關和技術管理創新，彰顯了我國完備的產業鏈在鍛造大國重器、建設超級工程中的優勢，把我國水電設計水平、施工能力、重大裝備制造能力、建設管理水平提升到一個全新的高度。

    攻克300米級特高拱壩溫控防裂世界級難題

    白鶴灘水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高289米，大壩整體計劃澆筑低熱混凝土803萬立方米，規模巨大。

    大體積混凝土的溫控防裂一直是工程界的難題。混凝土中的水泥水化反應會產生熱量，使得混凝土澆筑后溫度上升，之后再緩慢冷卻到環境溫度。如果不采取有效的溫控措施，任由混凝土熱脹冷縮，難免會產生裂縫。

    “無壩不裂”，曾是縈繞在世界水利人心中的“魔咒”。拱壩混凝土一旦產生裂縫，對結構安全、防滲等都將帶來不利影響，而且裂縫的處理直接影響工程施工進度，增加工程投資。

    超級工程催生超級材料、超級技術。

      “正是因為有白鶴灘水電站這樣的巨大需求，相關技術才有了用武之地。”白鶴灘工程建設部教授級高工孫明倫說。

    據介紹，為了從源頭上解決大壩的溫度裂縫問題，白鶴灘特高拱壩全壩采用專用低熱水泥，使由其配制的大壩混凝土在滿足設計要求的同時，還具有“溫升緩慢、溫升小、收縮小、綜合抗裂性能高”等特點，以有效控制混凝土最高溫度，防止混凝土溫度裂縫。

    截至目前，白鶴灘水電站大壩31個壩段已有22個壩段澆筑到頂，預計5月中下旬全線澆筑到頂。累計已澆筑低熱水泥混凝土780萬立方米，沒出現溫度裂縫。

    低熱水泥的應用并非心血來潮。國外很早就能夠生產低熱水泥，但是因為早期強度低、生產成本高、影響工期等因素，沒有得到廣泛應用。為了降低低熱水泥生產成本，我國5家科研單位早在“九五”期間就開始進行技術研發，實現利用離子摻雜提高水泥礦物活性等技術突破。

      “三峽工程三期圍堰進行了混凝土試驗，溪洛渡電站泄洪洞因使用低熱水泥裂縫數量下降了70%，等到現在建設白鶴灘、烏東德水電站，咱們的技術已經相當成熟。”孫明倫說。

   實現百萬千瓦級發電機組完全國產化

      “真正的大國重器，一定要掌握在自己手里。核心技術、關鍵技術，化緣是化不來的，要靠自己拼搏。”

    白鶴灘水電站共設計安裝16臺單機容量為100萬千瓦的水輪發電機組，是全球單機容量最大的水電機組，也是中國自主設計制造的完全國產化百萬千瓦機組。

       100萬千瓦巨型水輪發電機組是世界水電行業的“珠穆朗瑪峰”，研制與安裝難度遠大于世界在建和已投運的任何機組。

    科研人員在白鶴灘水輪發電機組產品研發、設計、工藝上進行了大量自主創新，包括機組總體設計、水力開發、電磁設計、高效冷卻技術、推力軸承技術、高壓絕緣技術、轉輪動應力、高強度材料研究與應用、關鍵部件制造技術等重大專題科研攻關，形成了具有自主知識產權的核心技術。

    核心技術的掌握并不是朝夕之功。

       20多年來，三峽集團與哈爾濱電氣集團、東方電氣集團攜手，依托三峽工程和金沙江溪洛渡、向家壩水電站等重大工程項目，有步驟地推進和完善科技創新體系建設，推動水電裝備由“中國制造”向“中國創造”轉型升級。

       3月25日，白鶴灘水電站13號機組轉輪安全吊裝就位，這是白鶴灘水電站順利完成吊裝的第8臺單機容量100萬千瓦水輪發電機組轉輪，標志著白鶴灘水電站16臺百萬千瓦機組“心臟”安裝過半。計劃首批投產的百萬千瓦機組將在5月開展有水調試。

      “智能建造”讓白鶴灘更“聰明”

    從三峽電站70萬千瓦的單機容量，到向家壩的80萬千瓦，再到白鶴灘的100萬千瓦，一系列科研攻關和技術管理創新之下，我國水電重大裝備國產化水平、技術水平穩步提升，從“跟跑者”走向“引領者”。

       “在三峽，我們走的是‘引進、消化吸收、再創新’的路子，而在白鶴灘，我們實現了完全自主創新。”中國三峽建工（集團）有限公司有關負責人說。

    除機組設備外，中國在水電領域高壓電氣設備、輔助設備乃至基礎材料方面也取得了一批重要成果。據介紹，白鶴灘已成功研制運用800兆帕級高強蝸殼鋼板、750兆帕級磁軛鋼板，為水電行業的全面技術跨越打下堅實基礎。

    值得關注的是，在白鶴灘工程建設中，“智能建造”的理念被首次提出。借助先進的智能分析和控制技術，建設者能夠對現場情況、變化趨勢進行實時分析、預測，并采取相應措施進行調控，確保整個建造活動處于持續穩定可靠狀態。

       “我們在壩體里埋設了成千上萬個傳感器，可以采集壩體的溫度、受力以及混凝土成型的狀態。”中國三峽建工（集團）有限公司白鶴灘工程建設部副主任陳文夫介紹，應用“智能建造”技術后，相關數據會被實時傳輸到平板電腦中，從而實現精細化管理，助力建設無縫大壩。

    三峽集團科技與信息部主任李文偉說，“‘智能建造’將貫穿整個工程的全生命建設周期，其深度和廣度都有提升，白鶴灘將更‘聰明’。”

       “白鶴灘建設者積極貫徹創新驅動發展戰略，堅持自主創新、集成創新、技術創新、管理創新和智能建造，實現工程建設全領域、全過程創新，全力以赴將白鶴灘水電站建設成為能夠代表世界水電最高水平的創新工程和智能工程。”三峽集團云南分公司有關負責人介紹。

    憑借領先的設計和創新理念、筑壩和施工技術、管理和服務水平，中國水電以全產業鏈一體化的優勢走出國門邁向世界，已與140多個國家和地區建立了水電開發多種形式的合作關系，承接了60多個國家的電力和河流規劃。

    打造世界級清潔能源走廊

    作為開發治理長江上游的重要水電工程，白鶴灘水電站既是國家能源戰略布局“西電東送”的骨干電源點和長江防洪體系的重要組成部分，又是促進長江經濟帶建設和區域經濟協調發展的助推器，投資大、帶動力強、綜合效益巨大的優勢逐步彰顯。

      “白鶴灘水電站直接用于電站樞紐建設和庫區建設的資金超過1700億元。”華東勘測設計研究院相關負責人告訴記者，電站建設投入的資金可以拉動相關行業的投資，新增就業機會和稅收，改善當地產業結構及周邊地區的交通等基礎設施條件，提高居民生活水平，對金沙江下游地區經濟社會發展意義重大。

      “初步測算，白鶴灘水電站建設期間對四川省、云南省拉動GDP增量分別約為1530億元、1510億元，電站建成后也可為地方經濟發展提供動力基礎。”該負責人說。

    在發電效益方面，白鶴灘水電站工程裝機總容量為1600萬千瓦，建成后年均發電量可達624.43億千瓦時，接近成都2018年全社會用電量。在同等滿足電力系統用電需求的情況下，水電站每年可節約標準煤約1968萬噸，減少排放二氧化碳約5160萬噸，減少排放煙塵約22萬噸，將與烏東德、向家壩、溪洛渡以及此前建成的三峽、葛洲壩水電站共同構成一條世界上最大的清潔能源走廊。

       “大力發展清潔能源，不斷調整能源結構，是推動我國走綠色發展之路的重要途徑，水電正是其中最基礎的能源形式。”中國工程院院士王浩說，我國西南地區豐沛的水力資源是國家重要的戰略資源庫，打造以水電開發為基礎，風、光、水互補的清潔能源基地，對實現經濟社會綠色發展、推動西部大開發形成新格局等具有重要現實意義。

    與此同時，白鶴灘水電站還與流域梯級水庫群共同承擔著涵養、修復長江流域生態環境的重大責任。為切實保護水環境和水安全，三峽集團從流域、河段和項目三個層面對影響工程的生態環境敏感因素進行識別，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監測系統實時觀測反饋。

       “我們會按照長江保護法的有關立法要求和措施，承擔起在共抓大保護中發揮骨干主力作用的新使命、新任務，讓一江清水綿延后世、讓母親河永葆生機活力。”三峽集團黨組書記、董事長雷鳴山說。