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白鹤滩水电站创造六项世界第一 勇闯世界水电“无人区”

2021-04-12 17:48:23  来源:中国纪检监察报  责任编辑:尤洋鑫

四川省宁南县和云南省巧家县交界处金沙江下游河段的白鹤滩上,在建总装机容量仅次于三峡水电站、世界在建规模最大的巨型水电站——白鹤滩水电站近日正式开始蓄水,首批机组将于今年7月实现投产发电。

地质条件复杂、施工难度大、技术要求高……面对重重困难,白鹤滩水电站工程建设者大胆改革创新,攻坚克难,创造了六项世界第一:在建单机容量最大,率先使用单机容量百万千瓦级水轮机组;地下洞室群规模最大;圆筒式尾水调压室规模最大;300米级高拱坝抗震参数最高;在300米级高拱坝中,首次全坝使用低热水泥混凝土;无压泄洪洞群规模最大。

自主创新,智能制造,勇攀高峰。

白鹤滩水电站工程建设过程中的一系列科研攻关和技术管理创新,彰显了我国完备的产业链在锻造大国重器、建设超级工程中的优势,把我国水电设计水平、施工能力、重大装备制造能力、建设管理水平提升到一个全新的高度。

攻克300米级特高拱坝温控防裂世界级难题

白鹤滩水电站大坝为混凝土双曲拱坝,最大坝高289米,大坝整体计划浇筑低热混凝土803万立方米,规模巨大。

大体积混凝土的温控防裂一直是工程界的难题。混凝土中的水泥水化反应会产生热量,使得混凝土浇筑后温度上升,之后再缓慢冷却到环境温度。如果不采取有效的温控措施,任由混凝土热胀冷缩,难免会产生裂缝。

“无坝不裂”,曾是萦绕在世界水利人心中的“魔咒”。拱坝混凝土一旦产生裂缝,对结构安全、防渗等都将带来不利影响,而且裂缝的处理直接影响工程施工进度,增加工程投资。

超级工程催生超级材料、超级技术。

“正是因为有白鹤滩水电站这样的巨大需求,相关技术才有了用武之地。”白鹤滩工程建设部教授级高工孙明伦说。

据介绍,为了从源头上解决大坝的温度裂缝问题,白鹤滩特高拱坝全坝采用专用低热水泥,使由其配制的大坝混凝土在满足设计要求的同时,还具有“温升缓慢、温升小、收缩小、综合抗裂性能高”等特点,以有效控制混凝土最高温度,防止混凝土温度裂缝。

截至目前,白鹤滩水电站大坝31个坝段已有22个坝段浇筑到顶,预计5月中下旬全线浇筑到顶。累计已浇筑低热水泥混凝土780万立方米,没出现温度裂缝。

低热水泥的应用并非心血来潮。国外很早就能够生产低热水泥,但是因为早期强度低、生产成本高、影响工期等因素,没有得到广泛应用。为了降低低热水泥生产成本,我国5家科研单位早在“九五”期间就开始进行技术研发,实现利用离子掺杂提高水泥矿物活性等技术突破。

“三峡工程三期围堰进行了混凝土试验,溪洛渡电站泄洪洞因使用低热水泥裂缝数量下降了70%,等到现在建设白鹤滩、乌东德水电站,咱们的技术已经相当成熟。”孙明伦说。

实现百万千瓦级发电机组完全国产化

“真正的大国重器,一定要掌握在自己手里。核心技术、关键技术,化缘是化不来的,要靠自己拼搏。”

白鹤滩水电站共设计安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组,是全球单机容量最大的水电机组,也是中国自主设计制造的完全国产化百万千瓦机组。

100万千瓦巨型水轮发电机组是世界水电行业的“珠穆朗玛峰”,研制与安装难度远大于世界在建和已投运的任何机组。

科研人员在白鹤滩水轮发电机组产品研发、设计、工艺上进行了大量自主创新,包括机组总体设计、水力开发、电磁设计、高效冷却技术、推力轴承技术、高压绝缘技术、转轮动应力、高强度材料研究与应用、关键部件制造技术等重大专题科研攻关,形成了具有自主知识产权的核心技术。

核心技术的掌握并不是朝夕之功。

20多年来,三峡集团与哈尔滨电气集团、东方电气集团携手,依托三峡工程和金沙江溪洛渡、向家坝水电站等重大工程项目,有步骤地推进和完善科技创新体系建设,推动水电装备由“中国制造”向“中国创造”转型升级。

3月25日,白鹤滩水电站13号机组转轮安全吊装就位,这是白鹤滩水电站顺利完成吊装的第8台单机容量100万千瓦水轮发电机组转轮,标志着白鹤滩水电站16台百万千瓦机组“心脏”安装过半。计划首批投产的百万千瓦机组将在5月开展有水调试。

“智能建造”让白鹤滩更“聪明”

从三峡电站70万千瓦的单机容量,到向家坝的80万千瓦,再到白鹤滩的100万千瓦,一系列科研攻关和技术管理创新之下,我国水电重大装备国产化水平、技术水平稳步提升,从“跟跑者”走向“引领者”。

“在三峡,我们走的是‘引进、消化吸收、再创新’的路子,而在白鹤滩,我们实现了完全自主创新。”中国三峡建工(集团)有限公司有关负责人说。

除机组设备外,中国在水电领域高压电气设备、辅助设备乃至基础材料方面也取得了一批重要成果。据介绍,白鹤滩已成功研制运用800兆帕级高强蜗壳钢板、750兆帕级磁轭钢板,为水电行业的全面技术跨越打下坚实基础。

值得关注的是,在白鹤滩工程建设中,“智能建造”的理念被首次提出。借助先进的智能分析和控制技术,建设者能够对现场情况、变化趋势进行实时分析、预测,并采取相应措施进行调控,确保整个建造活动处于持续稳定可靠状态。

“我们在坝体里埋设了成千上万个传感器,可以采集坝体的温度、受力以及混凝土成型的状态。”中国三峡建工(集团)有限公司白鹤滩工程建设部副主任陈文夫介绍,应用“智能建造”技术后,相关数据会被实时传输到平板电脑中,从而实现精细化管理,助力建设无缝大坝。

三峡集团科技与信息部主任李文伟说,“‘智能建造’将贯穿整个工程的全生命建设周期,其深度和广度都有提升,白鹤滩将更‘聪明’。”

“白鹤滩建设者积极贯彻创新驱动发展战略,坚持自主创新、集成创新、技术创新、管理创新和智能建造,实现工程建设全领域、全过程创新,全力以赴将白鹤滩水电站建设成为能够代表世界水电最高水平的创新工程和智能工程。”三峡集团云南分公司有关负责人介绍。

凭借领先的设计和创新理念、筑坝和施工技术、管理和服务水平,中国水电以全产业链一体化的优势走出国门迈向世界,已与140多个国家和地区建立了水电开发多种形式的合作关系,承接了60多个国家的电力和河流规划。

打造世界级清洁能源走廊

作为开发治理长江上游的重要水电工程,白鹤滩水电站既是国家能源战略布局“西电东送”的骨干电源点和长江防洪体系的重要组成部分,又是促进长江经济带建设和区域经济协调发展的助推器,投资大、带动力强、综合效益巨大的优势逐步彰显。

“白鹤滩水电站直接用于电站枢纽建设和库区建设的资金超过1700亿元。”华东勘测设计研究院相关负责人告诉记者,电站建设投入的资金可以拉动相关行业的投资,新增就业机会和税收,改善当地产业结构及周边地区的交通等基础设施条件,提高居民生活水平,对金沙江下游地区经济社会发展意义重大。

“初步测算,白鹤滩水电站建设期间对四川省、云南省拉动GDP增量分别约为1530亿元、1510亿元,电站建成后也可为地方经济发展提供动力基础。”该负责人说。

在发电效益方面,白鹤滩水电站工程装机总容量为1600万千瓦,建成后年均发电量可达624.43亿千瓦时,接近成都2018年全社会用电量。在同等满足电力系统用电需求的情况下,水电站每年可节约标准煤约1968万吨,减少排放二氧化碳约5160万吨,减少排放烟尘约22万吨,将与乌东德、向家坝、溪洛渡以及此前建成的三峡、葛洲坝水电站共同构成一条世界上最大的清洁能源走廊。

“大力发展清洁能源,不断调整能源结构,是推动我国走绿色发展之路的重要途径,水电正是其中最基础的能源形式。”中国工程院院士王浩说,我国西南地区丰沛的水力资源是国家重要的战略资源库,打造以水电开发为基础,风、光、水互补的清洁能源基地,对实现经济社会绿色发展、推动西部大开发形成新格局等具有重要现实意义。

与此同时,白鹤滩水电站还与流域梯级水库群共同承担着涵养、修复长江流域生态环境的重大责任。为切实保护水环境和水安全,三峡集团从流域、河段和项目三个层面对影响工程的生态环境敏感因素进行识别,在库区配套建设污染防治体系和污水处理系统,并在金沙江下游建立相应的水生态监测系统实时观测反馈。

“我们会按照长江保护法的有关立法要求和措施,承担起在共抓大保护中发挥骨干主力作用的新使命、新任务,让一江清水绵延后世、让母亲河永葆生机活力。”三峡集团党组书记、董事长雷鸣山说。(中国纪检监察报记者 刘廷飞 左翰嫡)

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