初春時節(jié)，四川、云南兩省交界處，金沙江綿延窄深的河谷中，一座特高拱壩巍然矗立，這里是世界第二大水電站——白鶴灘水電站。截至2月17日12時59分，白鶴灘水電站累計安全生產(chǎn)綠色電能200億千瓦時，相當于減少標準煤消耗624萬噸。
如今，溯長江而上，由中國長江三峽集團有限公司(以下簡稱“三峽集團”)建設運營的葛洲壩、三峽、向家壩、溪洛渡、白鶴灘、烏東德共6座巨型梯級水電站中，有5座躋身世界前十二大水電站榜單。這意味著長江流域已成為世界最大清潔能源走廊，為經(jīng)濟社會高質量發(fā)展提供源源不斷的綠色動力。
這條世界最大清潔能源走廊是如何建成的?這幾座超級水電站發(fā)揮著哪些效益?近日，本報記者進行了采訪。
六大梯級電站“連珠成串”
漫步于三峽左岸電站廠房，視線盡頭處，一面鮮艷的五星紅旗懸掛于高墻之上。伴隨燈光閃爍，14臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組正在運行發(fā)電。
坐擁32臺巨型機組的三峽水電站，年最大發(fā)電量可超過1000億千瓦時，是中國“西電東送”“南北互供”的骨干電源點，也是世界水電的制高點。但它卻并非世界最大清潔能源走廊的建設起點。
1988年12月，在長江中游西陵峽口，奠基于上世紀70年代初的“萬里長江第一壩”——葛洲壩水電站全面建成投產(chǎn)，正式開啟了長江清潔能源大規(guī)模利用的序幕，并為三峽工程建設積累了寶貴經(jīng)驗。
“更立西江石壁，截斷巫山云雨，高峽出平湖。”6年后，世界上規(guī)模最大的水電站三峽水電站正式開工建設。
由于當時國內(nèi)制造水平不足，當三峽左岸電廠機組進行招標時，中國通過國際招標的形式首次引進了14臺70萬千瓦巨型機組。
出人意料的是，國外技術并不完全適配三峽電站實情，三峽建設者們立即著手研究。
功夫不負有心人，經(jīng)過近1個月的論證研討，三峽建設者們終于找到了解決方案。“當時心里可著急了，這次經(jīng)歷讓我們意識到，必須要擁有自己的水輪機制造技術。”三峽電廠原副廠長李志祥說。
從三峽左岸電站到右岸電站，距離只有1公里多，但水輪發(fā)電機組研制水平卻跨越了30年的差距。
李志祥告訴記者，三峽右岸電站12臺機組中，有8臺是擁有更高自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)化機組，地下電站6臺機組的國產(chǎn)化程度更高。2012年7月，總裝機容量2250萬千瓦的三峽電站全部建成，成功將長江水電資源的利用能級第一次提高到千萬千瓦級。
中國水電在西南，西南水電在金沙。隨著三峽工程建設實現(xiàn)了初期蓄水、通航和發(fā)電的目標，三峽集團開始向金沙江進軍。
2014年6月，總裝機容量1386萬千瓦的溪洛渡水電站全面投產(chǎn)發(fā)電;同年7月，設計裝機8臺、總裝機容量640萬千瓦的向家壩水電站全面建成投產(chǎn);2021年6月，世界第七、中國第四大水電站烏東德水電站全面投產(chǎn)發(fā)電。
而今，金沙江四大水電站中建設難度最高的白鶴灘水電站也已進入最后沖刺階段。1月18日，白鶴灘水電站最后一臺百萬千瓦水輪發(fā)電機組轉子吊裝完成，預計今年7月前，白鶴灘水電站將全部投產(chǎn)發(fā)電。
“從金沙江到長江，六大梯級水電站‘連珠成串’，是當之無愧的國之重器，其輸出的質優(yōu)價廉的清潔能源，將產(chǎn)生巨大的生態(tài)、社會、經(jīng)濟等綜合效益，鑄就中國水電‘新名片’。”中國工程院院士王浩表示。
數(shù)據(jù)顯示，白鶴灘水電站全面投產(chǎn)發(fā)電后，長江干流6座水電站總裝機容量將達到7169.5萬千瓦，年平均發(fā)電量約3000億千瓦時，相當于每年減少二氧化碳排放2.496億噸。
“梯級水電站發(fā)電總量大、調峰能力強，在優(yōu)化能源結構、維護電網(wǎng)穩(wěn)定運行、促進節(jié)能減排等方面發(fā)揮重要保障作用。”三峽集團長江電力三峽梯調水資源部主任李鵬對記者說，下一步將積極推動現(xiàn)有水電站優(yōu)化升級，爭取為國家貢獻更多清潔能源保障。
自主創(chuàng)新鑄就大國重器
事實上，世界最大清潔能源走廊的崛起之路，也是水電重大裝備從“中國制造”到“中國創(chuàng)造”的自主創(chuàng)新之路。
高度270米的烏東德大壩，混凝土總澆筑量270萬立方米，是目前世界上最薄的300米級特高拱壩。
“其建設難度首先在于大體積混凝土澆筑中的溫度控制。”烏東德工程建設部主任楊宗立說，無壩不裂曾是縈繞在世界水利人心中的“夢魘”，“混凝土中的水泥水化反應會產(chǎn)生熱量，如果不采取有效的溫控措施，難免會產(chǎn)生裂縫。”
想要破題，選材是關鍵。
為解決水泥易裂的世界級難題，烏東德建設者對混凝土原料進行多輪篩選，最終開創(chuàng)了世界大壩建造史上的一道先河——全壩采用低熱水泥混凝土澆筑。不同于普通水泥或中熱水泥，低熱水泥發(fā)熱量低，具有“溫升緩慢、溫升小、綜合抗裂性能高”等特點，有助于防止大壩裂縫產(chǎn)生。
“低熱水泥也被稱為大壩‘退燒藥’，早在三峽工程建設期間，我們就開始了低熱水泥研究，通過不斷試驗和改進，首次在烏東德大壩上實現(xiàn)全壩應用，真正意義上建造出‘無縫大壩’。”楊宗立表示。
追求材料創(chuàng)新的同時，世界最大清潔能源走廊也在智能建造方面闊步前行。
在溪洛渡水電站建設中，技術人員進行了300米級特高拱壩智能化建設關鍵技術的研究和應用，開發(fā)出智能拱壩建設與運行信息化平臺(iDam)。這一共享、協(xié)同、交互的業(yè)務平臺，管理著3496支安全監(jiān)測儀器、4723支混凝土溫度計以及2.4萬米測溫光纖，有效支撐了現(xiàn)場生產(chǎn)管理。
“得益于信息化平臺，溪洛渡有了顆智慧‘大腦’，建設和管理大壩的技術人員可隨時了解它的‘頭疼腦熱’，及時進行動態(tài)調整，讓大壩一直處于‘健康狀態(tài)’。”曾參與溪洛渡水電站工程建設的教授級高工、原三峽集團副總經(jīng)理樊啟祥介紹道。
不僅如此，依托智能建造，超級水電站不斷優(yōu)化改進施工工藝，不斷提升施工質量和效率。
以智能通水控制系統(tǒng)為例。過去的水電建設工程中，混凝土降溫多采取人工冷卻的方式，溫控精度并不盡如人意。現(xiàn)如今，智能通水系統(tǒng)通過溫度傳感儀器，可智能調節(jié)通水流量、溫度和時間，在線個性化進行溫度調控。“點點手機，所有參數(shù)全都一目了然，工程師只需要按時檢查系統(tǒng)即可，非常方便。”白鶴灘技術管理部主任王瑋說。
“九層之臺，起于累土。”依靠參與三峽工程70萬千瓦機組研制，通過走“引進消化吸收再創(chuàng)新”之路，近年來，中國裝備制造企業(yè)逐步掌握了大型水輪機組整體設計與制造的關鍵核心技術。
比如，白鶴灘水電站單機容量百萬千瓦發(fā)電機組的研制難度可謂是世界水電的“珠峰”。“機組轉動部件由上萬個零部件構成，重達2600噸，單臺機組每分鐘就能發(fā)電近1.7萬千瓦時。”東方電氣集團白鶴灘項目部現(xiàn)場總代表王笑君說。
“從三峽的70萬千瓦，到向家壩的80萬千瓦，從烏東德的85萬千瓦，再到白鶴灘的100萬千瓦，這幾座超級水電站，見證了中國水電機組的升級之路。”楊宗立驕傲地說，目前，中國在水電領域的“卡脖子”技術不復存在。
“由三峽開始到白鶴灘結束，整個過程我們實現(xiàn)了水電裝備自主設計、自主制造、自主知識產(chǎn)權和重要原材料的全國產(chǎn)化，實現(xiàn)了由‘跟跑’‘并跑’，到最后‘領跑’的一次跨越。”三峽集團董事長雷鳴山說。
走廊成型造福一方百姓
世界最大清潔能源走廊，最關鍵的功能是作為“西電東送”的重要工程，向東部地區(qū)輸送綠色能源。但超級水電站作為國之重器，其發(fā)揮的社會效益不止于此。
梯級水電站發(fā)揮的社會效益首先在于防洪。“當前，世界最大清潔能源走廊總防洪庫容達392億立方米，有效提升了重要河段的防洪標準。”李鵬舉例說，荊江河段的防洪標準由10年一遇提高到100年一遇，川江河段的防洪標準由約10年一遇提高到不低于50年一遇。
近些年，面對長江上游新建投運水庫多、汛末旱澇急轉等挑戰(zhàn)，依靠自主開發(fā)的水資源管理決策支持系統(tǒng)，三峽集團科學開展六庫聯(lián)合調度，統(tǒng)籌協(xié)調梯級水電站消落、防洪等工作。
2021年9月，受強降雨影響，長江上游岷沱江、嘉陵江及三峽區(qū)間來水增加，形成了“長江2021年第1號洪水”。“在決策支持系統(tǒng)幫助下，我們提前一周精準預判，并制定出攔洪方案。”三峽集團長江電力水資源研究中心副主任湯正陽介紹，洪水過程中，烏東德等4座梯級水電站攔洪42.43億立方米，三峽水電站攔洪74.6億立方米，最大削峰率超五成。
“水電集群一定會提升整體發(fā)電量，目前我們正在聯(lián)合攻關。”白鶴灘工程建設部黨委書記何煒表示，“雨量豐沛，裝不下的水，那叫洪水，但是有了這么多梯級電站，洪水就變成了寶貴的發(fā)電資源。”
“金江自古不通舟，水急天高一望愁。”千百年來，交通閉塞，是導致金沙江沿岸經(jīng)濟發(fā)展遲滯的頑疾之一。白鶴灘水電站建成后，金沙江下游四個梯級水庫常年回水區(qū)河段累計長約612千米，實施翻壩轉運設施后，通過水陸聯(lián)運，可實現(xiàn)“攀枝花—水富”全河段上下游水運通道聯(lián)通，為建設綜合立體交通走廊創(chuàng)造了條件。
與此同時，在枯水期，世界最大清潔能源走廊已累計向下游補水超340億立方米，增加中下游航運水深0.9米，改善了長江干流“黃金水道”的通航條件，有效保障了下游春耕以及生產(chǎn)生活用水需求。
作為促進長江經(jīng)濟帶建設和區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調發(fā)展的助推器，世界最大清潔能源走廊投資大、帶動力強、綜合效益巨大的優(yōu)勢正在逐步顯現(xiàn)。
例如，白鶴灘水電站不僅改善了周邊地區(qū)交通、通信等基礎設施條件，水電站建設高峰期還為當?shù)卦黾泳蜆I(yè)約8萬人。全部機組投產(chǎn)后，每年可為地方增加財政收入29億元，成為促進地方經(jīng)濟社會發(fā)展的引擎。
曾經(jīng)傍水而居的人們，也因為白鶴灘的建設，住進新家園，過上好生活。
剪掉玉米葉尖尖，拼接好幾片碎葉，托在手中，舀上一大勺發(fā)酵好的米漿，迅速放入蒸籠里……每天下午，現(xiàn)住云南巧家縣七里移民安置區(qū)的佘岡燕都會在自家租的店面里忙前忙后。“在我們這邊，做玉米粑粑是個特色。搬到新家，這個手藝也不能斷。”佘岡燕樂呵呵地說。
“其實很早就有開店做生意的想法，但在老家沒有條件，搬到安置區(qū)，給了我圓夢的機會。”佘岡燕說，每天下午做粑粑，第二天早上拿去批發(fā)賣，“現(xiàn)在生活更穩(wěn)定，收入也更多了，真是趕上了好時候。”
世界最大清潔能源走廊還承擔著涵養(yǎng)、修復長江流域生態(tài)環(huán)境的重大責任。為切實保護水環(huán)境，三峽集團在庫區(qū)配套建設污染防治體系和污水處理系統(tǒng)，并在金沙江下游建立相應的水生態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)實時觀測反饋。2021年，累計開展8次生態(tài)調度，期間葛洲壩下游魚類總產(chǎn)卵量超124億顆，其中四大家魚產(chǎn)卵規(guī)模超84億顆，為歷年之最。
“我們會按照《長江保護法》的有關要求，承擔起在共抓大保護中發(fā)揮骨干主力作用的新使命、新任務，讓一江清水綿延后世、讓母親河永葆生機活力。”雷鳴山說。
