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  • 【科技日報】白鶴灘水電站:在金沙江上鑄就“國家名片”

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      白鶴灘水電站投入使用后,每年平均發電量約為624.43億千瓦時,一天的發電量可滿足50萬人一年的生活用電。每年可節約標煤約2500萬噸,減排約6500萬噸二氧化碳、60萬噸二氧化硫,相當于少建近6座年產400萬噸的大型煤礦。

      ◎本報記者 付麗麗

      累計安全生產綠色電能200億千瓦時,相當于減少標準煤消耗624萬噸,減少二氧化碳排放1602萬噸。前不久,白鶴灘水電站交出亮麗的成績單。

      國產機組單機容量100萬千瓦,世界第一;總裝機容量1600萬千瓦,僅次于三峽電站,位居世界第二。2021年6月28日,白鶴灘水電站首批機組正式投產發電。

      在川滇兩省交界的金沙江上,白鶴灘與其上游的烏東德,下游的溪洛渡、向家壩、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。

      世界首臺最大的百萬千瓦水輪機組、世界最大的地下廠房、世界“最聰明”的智能大壩……大國重器白鶴灘水電站實現了多個世界之最。而這背后,是中國幾代水電人幾十年如一日的不懈探索,他們一步一個腳印,用行動書寫出中國水電裝備由并跑向領跑沖刺的神話。

      特種水泥解決“無壩不裂”難題

      壩高289米,相當于100層樓,整體澆筑低熱混凝土803萬立方米,體積超過3個胡夫金字塔——從外形看,白鶴灘水電站絕對是個大塊頭。

      2021年5月29日,白鶴灘水電站大壩最后一倉溢流面混凝土澆筑完成,這標志著大壩表孔已具備過流條件。

      白鶴灘水電站處于V型河谷,兩岸懸崖峭壁,復雜的地質條件決定其只能采用混凝土雙曲拱壩,以使受力更科學,同時節省壩體材料,提高安全性。

      在業界,“無壩不裂”是橫亙在水電站建設過程中的世界級難題。白鶴灘水電站尤其如此。規模巨大,壩體結構不對稱,加上持續的干熱、大風天氣,導致溫控難度極大。

      為此,科研人員研制出特種水泥——低熱硅酸鹽水泥,也叫低熱水泥。它具有水化熱低、放熱速率慢、堿含量低、后期強度增進率高等優良性能,為解決大體積混凝土開裂問題提供了更好的技術途徑。同時,在每一處澆筑的混凝土中,都埋設有數支溫度傳感器和循環冷卻水管,可以實時監測混凝土內部的溫升,并進行有針對性的降溫。

      自開澆以來,白鶴灘水電站大壩沒有出現一條溫度裂縫。2019年,在鉆孔取芯質量檢查過程中,人們從大壩取出25.7米混凝土長芯,混凝土芯樣光滑密實、骨料分布均勻、氣泡少。這樣一份高質量混凝土澆筑施工成績單的背后,是建設者對大國重器質量細節的精準把控。

      “最強大腦”提升工程效率

      從長江到金沙江,三峽集團組織創新“300米級溪洛渡拱壩智能化建設關鍵技術”,開創了我國智能高拱壩建設的先河。

      而白鶴灘水電站則借助物聯網、云計算以及大數據等技術,向建設管理智能化又邁出了一大步。

      在白鶴灘工程建設部技術管理部副主任周孟夏看來,手機中安裝的智能通水系統和施工過程智能監控系統,是他最親密的“工作伙伴”。

      “大壩施工中,混凝土溫度控制的主要手段是冷卻通水,以前全靠人工操控。按照規范,至少每4個小時就要對所有倉號進行一次測溫,需要投入大量的人員手工操作,大壩溫度情況掌握也比較滯后?!?/p>

      如今,智能通水系統不僅能實時感知溫度,還可以自主分析溫度變化趨勢,按照預設的控制算法進行自動調控。在降低人工作業強度的同時,極大提升了工程效率與溫控精度。

      “這個‘最強大腦’還可以積累工程實踐數據,通過大數據分析完善預設的經驗算法,進行部分自主決策,進而實現現場快速響應。如此一來,工程師便能從大量日常管理工作中解放出來,僅在數據異常時糾編處理即可,管理效率隨之提高?!敝苊舷慕榻B。

      “最強大腦”高效整合物質流與數據流,為精細化施工創造了更大的空間。

      “以混凝土振搗為例,振搗幾遍,振搗棒型號如何選擇,初振多久,復振多久,這些專業試驗的參數,都會印成標準化工藝手冊,用以培訓員工?!卑Q灘工程建設部大壩項目部工程師劉春風介紹。

      如今,這些標準被“翻譯”成代碼進入智能系統,智能系統實時分析振搗棒的覆蓋范圍、插入深度、振搗時長等數據是否“合格”,讓施工質量不再僅靠人工肉眼觀察和經驗判斷,而是“數”說了算。

      勇登水電行業“珠穆朗瑪峰”

      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”。白鶴灘水電站機組是全球首個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,研制與安裝難度遠大于世界在建和已投運的任何機組。

      在白鶴灘建水電站的設想始于上世紀五十年代。當年,在研討白鶴灘水電站機組單機容量的時候,為穩妥起見,有專家提出采用2臺100萬千瓦機組,其余機組采用80萬千瓦的方案。但最終決定16臺機組全部用國產百萬千瓦水輪發電機組,是在2006年。

      白鶴灘工程建設部主任汪志林說,選擇100萬千瓦機組,其一是具備建設能力,其二是客觀要求。白鶴灘兩岸均為雄厚山體,復雜地質條件已帶來一系列世界級難題。在樞紐建筑工程布置上,單機容量越大,機組臺數就越少,地下洞室群、地下廠房的規模將更趨合理,穩定性安全性也會更好。其三是資源稟賦,金沙江干流落差大,水流湍急,白鶴灘水電站是高壩大庫,水頭高達200多米,從水能利用率來看,可以滿足1600萬千瓦的總裝機容量。

      而最重要的一條是,中國現代化經濟社會發展需要與之相適應的大規模清潔電能的支撐,白鶴灘水電站是國家重大工程,是西電東送骨干電源點,遠景發展電力的需要為其提出更高要求。

      有人算了這樣一筆賬,白鶴灘水電站投入使用后,每年平均發電量約為624.43億千瓦時,一天的發電量可滿足50萬人一年的生活用電。每年可節約標煤約2500萬噸,減排約6500萬噸二氧化碳、60萬噸二氧化硫,相當于少建近6座年產400萬噸的大型煤礦。

      “水電是清潔能源的主力軍。而白鶴灘水電站即將加入中國清潔能源的主力陣容,備受關注?!敝袊茖W院院士錢七虎說,電站建設本身亦是對藍天的守護,對人類可持續發展有重要意義。

      在保護中發展、在發展中保護。助力實現“碳達峰、碳中和”目標,中國水電人正在持續書寫生態文明的新時代答卷。

    發布日期:2022年03月08日

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