砥礪奮進的五年丨我國水電技術實現跨越

2017-09-11 14:58:56 中國電力報　　點擊量：評論 (0)

8月3日，裝機規模全球第二大、在建規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者地位也由此奠定。引以為傲的壯舉離不開長久的技術積淀。

8月3日，裝機規模全球第二大、在建規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者地位也由此奠定。

引以為傲的壯舉離不開長久的技術積淀。“‘十二五’期間，我國水電堅持技術創新與工程建設相結合，加強重大裝備自主化，著力提高信息化水平，工程建設技術和裝備制造水平顯著提高，技術能力實現跨越。”這是2016年11月底國家能源局發布的《水電發展“十三五”規劃》（以下簡稱《規劃》）對過去5年水電技術發展的總結和概括。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新工程和智能工程。其建設規模之大、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模地下洞室群開挖支護、千米高邊坡地質穩定與施工安全、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的百萬千瓦級水輪發電機組，這是我國重大水電裝備繼三峽機組國產化之后、在向家壩80萬千瓦機組國產化的基礎上產生的又一次歷史性的巨大飛躍，將開創世界水電百萬千瓦級水輪發電機組的新紀元。

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及管理問題。白鶴灘工程建設過程中的一系列科研攻關和技術創新，將全面提升我國水電行業的勘測、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在世界的引領地位，助力“中國制造2025”。

此外，水電領域的其他成就亦不容忽視。《規劃》顯示，“十二五”期間，我國攻克了世界領先的復雜地質條件下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等技術難題。自主制造了單機容量80萬千瓦混流式水輪發電機組，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，裝機規模世界第三的溪洛渡水電站，復雜地質條件的大崗山水電站。

溪洛渡水電站

創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鍵技術”獲2015年國家科技進步二等獎。

據了解，該技術以混凝土澆筑、溫控和基礎灌漿為核心解決施工智能控制，基于物聯網技術和大數據分析技術等展開系統研究，使高拱壩建造過程的管理具備數字化、信息化和智能化的“神經系統”，實現高拱壩智能管控，時刻知曉大壩的“身體狀態”，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，河床地質條件及大壩結構復雜程度為世界拱壩之最，綜合技術難度最大。

針對以上特點和難點，為了實現對溪洛渡大壩基礎處理、混凝土施工與溫控過程的有效監控與管理，由三峽集團牽頭，聯合成勘院、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鍵技術的科研創新。他們提出了溪洛渡“數字大壩”建設方案，開發了溪洛渡拱壩施工過程監測與分析信息系統，借助信息化手段與數字技術、優化施工管理模式，實現了大體積混凝土澆筑質量、溫度的精細、個性、智能控制。

據介紹，溪洛渡“數字大壩”建設初期，系統的主要功能是以采集和分析為主，以控制為輔；建設中期，開始注重信息監測和控制的結合；到了后期，在自動采集的基礎上，開發了以智能控制為主的多項系統，包括混凝土無線測溫系統、混凝土智能通水冷卻控制系統、混凝土智能振搗監控系統、人員安全保障管理系統等，初步實現了“數字大壩”向“智能大壩”的跨越，從而形成了“大壩智能化建設管理系統平臺”。

“這是繼三峽工程后又一體現中國水電建設管理能力的里程碑事件”“技術代表了世界水工界最復雜建筑物管理的最高水平”“開創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“中國造”

抽水蓄能電站具備儲能功效和靈活運行的優點。除發電方式靈活外，它還能根據電網的調頻、調相和事故備用需要，通過快速變換發電、抽水多種運行工況，保證電網安全穩定運行。因此，抽水蓄能被稱為當今世界最具經濟性的大規模儲能方式。

2016年12月17日23時59分，國網新源浙江仙居抽水蓄能電站4號機成功通過試運行，標志著國內單機容量最大的抽水蓄能電站全面投產。

據悉，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、發電電動機以及自動控制系統，均由我國完全自主設計開發、制造，擁有完全自主的知識產權。

“這標志著我國已打破國外技術壟斷，完整掌握大型抽水蓄能電站的核心技術。”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、自主安裝運營的抽水蓄能發電設備。

與此同時，仙居電站機組還肩負著抽水蓄能國產化進程“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———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驗收。據了解，在該項目歷時5年的科研開發中，哈電機在水泵水輪機、發電電動機、控制系統裝置及系統集成技術等方面取得了重大創新成果，獲得6項國家發明專利，獲省部級科技進步獎3項。目前，哈電機已經完全掌握了30萬千瓦級及以上抽水蓄能機組關鍵核心技術，填補了我國大型抽水蓄能機組多項國際、國內技術空白。

根據《規劃》，“十三五”期間我國將陸續建設大魚溝、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企業已完全掌握抽水蓄能核心技術，并實現根本性跨越，使得國內市場的設備招標價格大幅下降，預計可為國家節省資金逾百億元。