白鶴灘水電站創(chuàng)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(guī)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(xiàn)投產(chǎn)發(fā)電。

白鶴灘水電站施工區(qū)全景   謝雷 攝

    地質(zhì)條件復(fù)雜、施工難度大、技術(shù)要求高……面對重重困難，白鶴灘水電站工程建設(shè)者大膽改革創(chuàng)新，攻堅克難，創(chuàng)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(guī)模最大；圓筒式尾水調(diào)壓室規(guī)模最大；300米級高拱壩抗震參數(shù)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(guī)模最大。

    自主創(chuàng)新，智能制造，勇攀高峰。

    白鶴灘水電站工程建設(shè)過程中的一系列科研攻關(guān)和技術(shù)管理創(chuàng)新，彰顯了我國完備的產(chǎn)業(yè)鏈在鍛造大國重器、建設(shè)超級工程中的優(yōu)勢，把我國水電設(shè)計水平、施工能力、重大裝備制造能力、建設(shè)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(guī)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(yīng)會產(chǎn)生熱量，使得混凝土澆筑后溫度上升，之后再緩慢冷卻到環(huán)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(chǎn)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(chǎn)生裂縫，對結(jié)構(gòu)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(shù)。

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

    據(jù)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(shè)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(yù)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(xiàn)溫度裂縫。

    低熱水泥的應(yīng)用并非心血來潮。國外很早就能夠生產(chǎn)低熱水泥，但是因為早期強度低、生產(chǎn)成本高、影響工期等因素，沒有得到廣泛應(yīng)用。為了降低低熱水泥生產(chǎn)成本，我國5家科研單位早在“九五”期間就開始進行技術(shù)研發(fā)，實現(xiàn)利用離子摻雜提高水泥礦物活性等技術(shù)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(shù)量下降了70%，等到現(xiàn)在建設(shè)白鶴灘、烏東德水電站，咱們的技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。”孫明倫說。

   實現(xiàn)百萬千瓦級發(fā)電機組完全國產(chǎn)化

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

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

       100萬千瓦巨型水輪發(fā)電機組是世界水電行業(yè)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(fā)電機組產(chǎn)品研發(fā)、設(shè)計、工藝上進行了大量自主創(chuàng)新，包括機組總體設(shè)計、水力開發(fā)、電磁設(shè)計、高效冷卻技術(shù)、推力軸承技術(shù)、高壓絕緣技術(shù)、轉(zhuǎn)輪動應(yīng)力、高強度材料研究與應(yīng)用、關(guān)鍵部件制造技術(shù)等重大專題科研攻關(guān)，形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)。

    核心技術(shù)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(chuàng)新體系建設(shè)，推動水電裝備由“中國制造”向“中國創(chuàng)造”轉(zhuǎn)型升級。

       3月25日，白鶴灘水電站13號機組轉(zhuǎn)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(fā)電機組轉(zhuǎn)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(chǎn)的百萬千瓦機組將在5月開展有水調(diào)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(guān)和技術(shù)管理創(chuàng)新之下，我國水電重大裝備國產(chǎn)化水平、技術(shù)水平穩(wěn)步提升，從“跟跑者”走向“引領(lǐng)者”。

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

    除機組設(shè)備外，中國在水電領(lǐng)域高壓電氣設(shè)備、輔助設(shè)備乃至基礎(chǔ)材料方面也取得了一批重要成果。據(jù)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(yè)的全面技術(shù)跨越打下堅實基礎(chǔ)。

    值得關(guān)注的是，在白鶴灘工程建設(shè)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(shù)，建設(shè)者能夠?qū)ΜF(xiàn)場情況、變化趨勢進行實時分析、預(yù)測，并采取相應(yīng)措施進行調(diào)控，確保整個建造活動處于持續(xù)穩(wěn)定可靠狀態(tài)。

       “我們在壩體里埋設(shè)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(tài)。”中國三峽建工（集團）有限公司白鶴灘工程建設(shè)部副主任陳文夫介紹，應(yīng)用“智能建造”技術(shù)后，相關(guān)數(shù)據(jù)會被實時傳輸?shù)狡桨咫娔X中，從而實現(xiàn)精細化管理，助力建設(shè)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(shè)周期，其深度和廣度都有提升，白鶴灘將更‘聰明’。”

       “白鶴灘建設(shè)者積極貫徹創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略，堅持自主創(chuàng)新、集成創(chuàng)新、技術(shù)創(chuàng)新、管理創(chuàng)新和智能建造，實現(xiàn)工程建設(shè)全領(lǐng)域、全過程創(chuàng)新，全力以赴將白鶴灘水電站建設(shè)成為能夠代表世界水電最高水平的創(chuàng)新工程和智能工程。”三峽集團云南分公司有關(guān)負責(zé)人介紹。

    憑借領(lǐng)先的設(shè)計和創(chuàng)新理念、筑壩和施工技術(shù)、管理和服務(wù)水平，中國水電以全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的優(yōu)勢走出國門邁向世界，已與140多個國家和地區(qū)建立了水電開發(fā)多種形式的合作關(guān)系，承接了60多個國家的電力和河流規(guī)劃。

    打造世界級清潔能源走廊

    作為開發(fā)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(zhàn)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(jīng)濟帶建設(shè)和區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展的助推器，投資大、帶動力強、綜合效益巨大的優(yōu)勢逐步彰顯。

      “白鶴灘水電站直接用于電站樞紐建設(shè)和庫區(qū)建設(shè)的資金超過1700億元。”華東勘測設(shè)計研究院相關(guān)負責(zé)人告訴記者，電站建設(shè)投入的資金可以拉動相關(guān)行業(yè)的投資，新增就業(yè)機會和稅收，改善當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)及周邊地區(qū)的交通等基礎(chǔ)設(shè)施條件，提高居民生活水平，對金沙江下游地區(qū)經(jīng)濟社會發(fā)展意義重大。

      “初步測算，白鶴灘水電站建設(shè)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(jīng)濟發(fā)展提供動力基礎(chǔ)。”該負責(zé)人說。

    在發(fā)電效益方面，白鶴灘水電站工程裝機總?cè)萘繛?/font>1600萬千瓦，建成后年均發(fā)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(tǒng)用電需求的情況下，水電站每年可節(jié)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(gòu)成一條世界上最大的清潔能源走廊。