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(dāng)于減少標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(zhì)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(shè)起點。
1988年12月，在長江中游西陵峽口，奠基于上世紀(jì)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(shè)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(shè)。
由于當(dāng)時國內(nèi)制造水平不足，當(dāng)三峽左岸電廠機組進行招標(biāo)時，中國通過國際招標(biāo)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(shù)并不完全適配三峽電站實情，三峽建設(shè)者們立即著手研究。
功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過近1個月的論證研討，三峽建設(shè)者們終于找到了解決方案。“當(dāng)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(shù)。”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(quán)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(shè)實現(xiàn)了初期蓄水、通航和發(fā)電的目標(biāo)，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(shè)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(shè)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(zhuǎn)子吊裝完成，預(yù)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(dāng)之無愧的國之重器，其輸出的質(zhì)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(dāng)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(diào)峰能力強，在優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、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(diào)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(shè)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(shè)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(yīng)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(guān)鍵。
為解決水泥易裂的世界級難題，烏東德建設(shè)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(shè)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(yīng)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(shè)中，技術(shù)人員進行了300米級特高拱壩智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的研究和應(yīng)用，開發(fā)出智能拱壩建設(shè)與運行信息化平臺(iDam)。這一共享、協(xié)同、交互的業(yè)務(wù)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(shè)和管理大壩的技術(shù)人員可隨時了解它的‘頭疼腦熱’，及時進行動態(tài)調(diào)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(shè)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(zhì)量和效率。
以智能通水控制系統(tǒng)為例。過去的水電建設(shè)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(diào)節(jié)通水流量、溫度和時間，在線個性化進行溫度調(diào)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(shù)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(shè)計與制造的關(guān)鍵核心技術(shù)。
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(zhuǎn)動部件由上萬個零部件構(gòu)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(lǐng)域的“卡脖子”技術(shù)不復(fù)存在。
“由三峽開始到白鶴灘結(jié)束，整個過程我們實現(xiàn)了水電裝備自主設(shè)計、自主制造、自主知識產(chǎn)權(quán)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(lǐng)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(guān)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(dāng)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(biāo)準(zhǔn)。”李鵬舉例說，荊江河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)由10年一遇提高到100年一遇，川江河段的防洪標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)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(xué)開展六庫聯(lián)合調(diào)度，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)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(zhǔn)預(yù)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(guān)。”白鶴灘工程建設(shè)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(dǎo)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(zhuǎn)運設(shè)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(shè)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(shè)和區(qū)域經(jīng)濟協(xié)調(diào)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(chǔ)設(shè)施條件，水電站建設(shè)高峰期還為當(dāng)?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(shè)，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(dān)著涵養(yǎng)、修復(fù)長江流域生態(tài)環(huán)境的重大責(zé)任。為切實保護水環(huán)境，三峽集團在庫區(qū)配套建設(shè)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(yīng)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(diào)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(guān)要求，承擔(dān)起在共抓大保護中發(fā)揮骨干主力作用的新使命、新任務(wù)，讓一江清水綿延后世、讓母親河永葆生機活力。”雷鳴山說。
