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【科技日报】白鹤滩水电站:在金沙江上铸就“国家名片”

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  白鹤滩水电站投入使用后,每年平均发电量约为624.43亿千瓦时,一天的发电量可满足50万人一年的生活用电。每年可节约标煤约2500万吨,减排约6500万吨二氧化碳、60万吨二氧化硫,相当于少建近6座年产400万吨的大型煤矿。

  ◎本报记者 付丽丽

  累计安全生产绿色电能200亿千瓦时,相当于减少标准煤消耗624万吨,减少二氧化碳排放1602万吨。前不久,白鹤滩水电站交出亮丽的成绩单。

  国产机组单机容量100万千瓦,世界第一;总装机容量1600万千瓦,仅次于三峡电站,位居世界第二。2021年6月28日,白鹤滩水电站首批机组正式投产发电。

  在川滇两省交界的金沙江上,白鹤滩与其上游的乌东德,下游的溪洛渡、向家坝、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。

  世界首台最大的百万千瓦水轮机组、世界最大的地下厂房、世界“最聪明”的智能大坝……大国重器白鹤滩水电站实现了多个世界之最。而这背后,是中国几代水电人几十年如一日的不懈探索,他们一步一个脚印,用行动书写出中国水电装备由并跑向领跑冲刺的神话。

  特种水泥解决“无坝不裂”难题

  坝高289米,相当于100层楼,整体浇筑低热混凝土803万立方米,体积超过3个胡夫金字塔——从外形看,白鹤滩水电站绝对是个大块头。

  2021年5月29日,白鹤滩水电站大坝最后一仓溢流面混凝土浇筑完成,这标志着大坝表孔已具备过流条件。

  白鹤滩水电站处于V型河谷,两岸悬崖峭壁,复杂的地质条件决定其只能采用混凝土双曲拱坝,以使受力更科学,同时节省坝体材料,提高安全性。

  在业界,“无坝不裂”是横亘在水电站建设过程中的世界级难题。白鹤滩水电站尤其如此。规模巨大,坝体结构不对称,加上持续的干热、大风天气,导致温控难度极大。

  为此,科研人员研制出特种水泥——低热硅酸盐水泥,也叫低热水泥。它具有水化热低、放热速率慢、碱含量低、后期强度增进率高等优良性能,为解决大体积混凝土开裂问题提供了更好的技术途径。同时,在每一处浇筑的混凝土中,都埋设有数支温度传感器和循环冷却水管,可以实时监测混凝土内部的温升,并进行有针对性的降温。

  自开浇以来,白鹤滩水电站大坝没有出现一条温度裂缝。2019年,在钻孔取芯质量检查过程中,人们从大坝取出25.7米混凝土长芯,混凝土芯样光滑密实、骨料分布均匀、气泡少。这样一份高质量混凝土浇筑施工成绩单的背后,是建设者对大国重器质量细节的精准把控。

  “最强大脑”提升工程效率

  从长江到金沙江,三峡集团组织创新“300米级溪洛渡拱坝智能化建设关键技术”,开创了威尼斯人登录网址国智能高拱坝建设的先河。

  而白鹤滩水电站则借助物联网、云计算以及大数据等技术,向建设管理智能化又迈出了一大步。

  在白鹤滩工程建设部技术管理部副主任周孟夏看来,手机中安装的智能通水系统和施工过程智能监控系统,是他最亲密的“工作伙伴”。

  “大坝施工中,混凝土温度控制的主要手段是冷却通水,以前全靠人工操控。按照规范,至少每4个小时就要对所有仓号进行一次测温,需要投入大量的人员手工操作,大坝温度情况掌握也比较滞后。”

  如今,智能通水系统不仅能实时感知温度,还可以自主分析温度变化趋势,按照预设的控制算法进行自动调控。在降低人工作业强度的同时,极大提升了工程效率与温控精度。

  “这个‘最强大脑’还可以积累工程实践数据,通过大数据分析完善预设的经验算法,进行部分自主决策,进而实现现场快速响应。如此一来,工程师便能从大量日常管理工作中解放出来,仅在数据异常时纠编处理即可,管理效率随之提高。”周孟夏介绍。

  “最强大脑”高效整合物质流与数据流,为精细化施工创造了更大的空间。

  “以混凝土振捣为例,振捣几遍,振捣棒型号如何选择,初振多久,复振多久,这些专业试验的参数,都会印成标准化工艺手册,用以培训员工。”白鹤滩工程建设部大坝项目部工程师刘春风介绍。

  如今,这些标准被“翻译”成代码进入智能系统,智能系统实时分析振捣棒的覆盖范围、插入深度、振捣时长等数据是否“合格”,让施工质量不再仅靠人工肉眼观察和经验判断,而是“数”说了算。

  勇登水电行业“珠穆朗玛峰”

  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”。白鹤滩水电站机组是全球首个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,研制与安装难度远大于世界在建和已投运的任何机组。

  在白鹤滩建水电站的设想始于上世纪五十年代。当年,在研讨白鹤滩水电站机组单机容量的时候,为稳妥起见,有专家提出采用2台100万千瓦机组,其余机组采用80万千瓦的方案。但最终决定16台机组全部用国产百万千瓦水轮发电机组,是在2006年。

  白鹤滩工程建设部主任汪志林说,选择100万千瓦机组,其一是具备建设能力,其二是客观要求。白鹤滩两岸均为雄厚山体,复杂地质条件已带来一系列世界级难题。在枢纽建筑工程布置上,单机容量越大,机组台数就越少,地下洞室群、地下厂房的规模将更趋合理,稳定性安全性也会更好。其三是资源禀赋,金沙江干流落差大,水流湍急,白鹤滩水电站是高坝大库,水头高达200多米,从水能利用率来看,可以满足1600万千瓦的总装机容量。

  而最重要的一条是,中国现代化经济社会发展需要与之相适应的大规模清洁电能的支撑,白鹤滩水电站是国家重大工程,是西电东送骨干电源点,远景发展电力的需要为其提出更高要求。

  有人算了这样一笔账,白鹤滩水电站投入使用后,每年平均发电量约为624.43亿千瓦时,一天的发电量可满足50万人一年的生活用电。每年可节约标煤约2500万吨,减排约6500万吨二氧化碳、60万吨二氧化硫,相当于少建近6座年产400万吨的大型煤矿。

  “水电是清洁能源的主力军。而白鹤滩水电站即将加入中国清洁能源的主力阵容,备受关注。”中国科学院院士钱七虎说,电站建设本身亦是对蓝天的守护,对人类可持续发展有重要意义。

  在保护中发展、在发展中保护。助力实现“碳达峰、碳中和”目标,中国水电人正在持续书写生态文明的新时代答卷。

发布日期:2022年03月08日

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