8月3日,裝機規(guī)模全球第二大、在建規(guī)模全球第一大水電站———白鶴灘水電站工程全面開工建設。隨著這出“大戲”的火熱上演,中國水電在世界水電舞臺上的引領(lǐng)者地位也由此奠定。
引以為傲的壯舉離不開長久的技術(shù)積淀。“‘十二五’期間,我國水電堅持技術(shù)創(chuàng)新與工程建設相結(jié)合,加強重大裝備自主化,著力提高信息化水平,工程建設技術(shù)和裝備制造水平顯著提高,技術(shù)能力實現(xiàn)跨越?!边@是2016年11月底國家能源局發(fā)布的《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》(以下簡稱《規(guī)劃》)對過去5年水電技術(shù)發(fā)展的總結(jié)和概括。而備受世界矚目的“白鶴舞動金沙江”便是最有力的佐證。
開啟世界百萬千瓦級
水輪發(fā)電機組新紀元
記者了解到,白鶴灘水電站是代表著世界水電最高水平的創(chuàng)新工程和智能工程。其建設規(guī)模之大、難度之高、影響之深遠,位居世界水電工程前列,需要攻克復雜地質(zhì)條件下全壩采用低熱混凝土澆筑施工、高地應力條件超大規(guī)模地下洞室群開挖支護、千米高邊坡地質(zhì)穩(wěn)定與施工安全、百萬千瓦級水電機組制造安裝等一系列世界級難題。
尤為值得一提的是,白鶴灘水電站將首次全部采用我國國產(chǎn)的百萬千瓦級水輪發(fā)電機組,這是我國重大水電裝備繼三峽機組國產(chǎn)化之后、在向家壩80萬千瓦機組國產(chǎn)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的又一次歷史性的巨大飛躍,將開創(chuàng)世界水電百萬千瓦級水輪發(fā)電機組的新紀元。
資料顯示,中國長江三峽集團公司(以下簡稱“三峽集團”)在承襲溪洛渡工程“智能大壩”先進建設理念的基礎(chǔ)上,提出了“智能建造”的理念。通過實施“智能建造”,可有效解決白鶴灘水電站拱壩的一系列技術(shù)及管理問題。白鶴灘工程建設過程中的一系列科研攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新,將全面提升我國水電行業(yè)的勘測、設計、制造、施工、運行管理水平,進一步鞏固和提升中國水電行業(yè)在世界的引領(lǐng)地位,助力“中國制造2025”。
此外,水電領(lǐng)域的其他成就亦不容忽視。《規(guī)劃》顯示,“十二五”期間,我國攻克了世界領(lǐng)先的復雜地質(zhì)條件下300米級特高拱壩、超高心墻堆石壩采用摻礫石土料和軟巖堆石料筑壩、35米跨度地下廠房洞室群、深埋長引水隧洞群、砂石料長距離皮帶輸送系統(tǒng)等技術(shù)難題。自主制造了單機容量80萬千瓦混流式水輪發(fā)電機組,500米級水頭、單機容量35萬千瓦抽水蓄能機組成套設備,世界上最大的單體升船機、最大跨度重型纜機等。同時,建成了世界最高混凝土雙曲拱壩錦屏一級水電站,深埋式長隧洞錦屏二級水電站,裝機規(guī)模世界第三的溪洛渡水電站,復雜地質(zhì)條件的大崗山水電站。
溪洛渡水電站
創(chuàng)我國高拱壩智能化建設先河
2016年1月8日,在2015年度國家科學技術(shù)獎勵大會上,三峽集團在溪洛渡水電工程建設中應用的“300米級溪洛渡拱壩智能化建設關(guān)鍵技術(shù)”獲2015年國家科技進步二等獎。
據(jù)了解,該技術(shù)以混凝土澆筑、溫控和基礎(chǔ)灌漿為核心解決施工智能控制,基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等展開系統(tǒng)研究,使高拱壩建造過程的管理具備數(shù)字化、信息化和智能化的“神經(jīng)系統(tǒng)”,實現(xiàn)高拱壩智能管控,時刻知曉大壩的“身體狀態(tài)”,真實把握大壩建設的“脈搏”。
資料顯示,溪洛渡擋水大壩為混凝土雙曲拱壩,壩頂高程610米,最大壩高285.5米,壩頂弧線長681.51米,拱冠頂厚14米,底厚64.04米,是300米級特高拱壩,壩高排名世界第三,為特高薄拱壩。
溪洛渡大壩工程具有窄河谷、高拱壩、大泄量等特點。地震設防標準、壩身泄洪流量及泄洪功率位居世界特高拱壩之首,河床地質(zhì)條件及大壩結(jié)構(gòu)復雜程度為世界拱壩之最,綜合技術(shù)難度最大。
針對以上特點和難點,為了實現(xiàn)對溪洛渡大壩基礎(chǔ)處理、混凝土施工與溫控過程的有效監(jiān)控與管理,由三峽集團牽頭,聯(lián)合成勘院、水電八局、清華大學、三峽大學等組成科研團隊,進行了溪洛渡高拱壩智能化建設關(guān)鍵技術(shù)的科研創(chuàng)新。他們提出了溪洛渡“數(shù)字大壩”建設方案,開發(fā)了溪洛渡拱壩施工過程監(jiān)測與分析信息系統(tǒng),借助信息化手段與數(shù)字技術(shù)、優(yōu)化施工管理模式,實現(xiàn)了大體積混凝土澆筑質(zhì)量、溫度的精細、個性、智能控制。
據(jù)介紹,溪洛渡“數(shù)字大壩”建設初期,系統(tǒng)的主要功能是以采集和分析為主,以控制為輔;建設中期,開始注重信息監(jiān)測和控制的結(jié)合;到了后期,在自動采集的基礎(chǔ)上,開發(fā)了以智能控制為主的多項系統(tǒng),包括混凝土無線測溫系統(tǒng)、混凝土智能通水冷卻控制系統(tǒng)、混凝土智能振搗監(jiān)控系統(tǒng)、人員安全保障管理系統(tǒng)等,初步實現(xiàn)了“數(shù)字大壩”向“智能大壩”的跨越,從而形成了“大壩智能化建設管理系統(tǒng)平臺”。
“這是繼三峽工程后又一體現(xiàn)中國水電建設管理能力的里程碑事件”“技術(shù)代表了世界水工界最復雜建筑物管理的最高水平”“開創(chuàng)了我國高拱壩智能化建設的先河”……水電界人士對溪洛渡拱壩智能化建設如是評價。
大型抽水蓄能機組
成套設備實現(xiàn)“中國造”
抽水蓄能電站具備儲能功效和靈活運行的優(yōu)點。除發(fā)電方式靈活外,它還能根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)相和事故備用需要,通過快速變換發(fā)電、抽水多種運行工況,保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。因此,抽水蓄能被稱為當今世界最具經(jīng)濟性的大規(guī)模儲能方式。
2016年12月17日23時59分,國網(wǎng)新源浙江仙居抽水蓄能電站4號機成功通過試運行,標志著國內(nèi)單機容量最大的抽水蓄能電站全面投產(chǎn)。
據(jù)悉,仙居抽水蓄能電站總投資58.51億元,共安裝4臺37.5萬千瓦的立軸單級可逆混流式抽水蓄能機組,總裝機容量150萬千瓦。需要指出的是,機組的核心部件水泵水輪機、發(fā)電電動機以及自動控制系統(tǒng),均由我國完全自主設計開發(fā)、制造,擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)。
“這標志著我國已打破國外技術(shù)壟斷,完整掌握大型抽水蓄能電站的核心技術(shù)。”該電站辦公室主任游志剛表示,可以說這是我國真正意義上的第一臺完全自主設計、自主生產(chǎn)、自主安裝運營的抽水蓄能發(fā)電設備。
與此同時,仙居電站機組還肩負著抽水蓄能國產(chǎn)化進程“上臺階、樹品牌、出精品”的使命,其設備研制匯集了我國水電設計、制造能力最強的兩家企業(yè)———哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司(以下簡稱“哈電機”)和東方電氣集團東方電機有限公司。
以哈電機為例,2015年,哈電機承擔的“十二五”國家科技支撐計劃項目“大型抽水蓄能機組成套設備研制”順利通過了科技部組織的技術(shù)驗收。據(jù)了解,在該項目歷時5年的科研開發(fā)中,哈電機在水泵水輪機、發(fā)電電動機、控制系統(tǒng)裝置及系統(tǒng)集成技術(shù)等方面取得了重大創(chuàng)新成果,獲得6項國家發(fā)明專利,獲省部級科技進步獎3項。目前,哈電機已經(jīng)完全掌握了30萬千瓦級及以上抽水蓄能機組關(guān)鍵核心技術(shù),填補了我國大型抽水蓄能機組多項國際、國內(nèi)技術(shù)空白。
根據(jù)《規(guī)劃》,“十三五”期間我國將陸續(xù)建設大魚溝、濰坊、云霄、莊河等重點抽水蓄能電站。以哈電機為代表的國內(nèi)企業(yè)已完全掌握抽水蓄能核心技術(shù),并實現(xiàn)根本性跨越,使得國內(nèi)市場的設備招標價格大幅下降,預計可為國家節(jié)省資金逾百億元。