我國將開創世界水電百萬千瓦機組新紀元 大型抽水蓄能機組實現國產

    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。