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白鹤滩水电站主体工程全面建设

来源:中国能源报   作者:苏南   时间:2017-08-09  
描述:为全球在建最大水电站;建成后总装机1600万千瓦,仅次于三峡工程;多项主要特性指标将问鼎世界之最

8月3日,装机规模全球第二、在建规模全球第一的水电站——白鹤滩水电站主体工程全面建设。这是金沙江下游继溪洛渡、向家坝水电站建成投产和乌东德水电站核准建设以来,中国乃至世界水电史上又一具有里程碑意义的事件。

白鹤滩水电站采用300米级的高拱坝,电站建成后总装机容量1600万千瓦,比三峡工程低600万千瓦,比世界第三大水电站伊泰普多200万千瓦。白鹤滩水电站多年平均发电量624.43亿千瓦时,相当于北京市2015年全年用电量的三分之二。

“白鹤滩工程建设将把中国水电产业和设计水平、施工能力、重大装备制造能力、建设管理水平提升到全新的高度,进一步奠定中国水电在全球的引领地位。”三峡集团董事长卢纯在施工现场说。

根据总体规划,白鹤滩水电站大坝将于2021年5月下闸蓄水,同年首批机组投产发电,全部机组将于2022年底建成投产。项目投产后,金沙江下游的乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四个电站总装机容量将达4646万千瓦,年发电量达1900亿千瓦时,相当于两个三峡工程。加上三峡和葛洲坝工程,六大水电站总装机容量近7200万千瓦——我国将在长江建立起世界上最大的清洁能源走廊。

诸多指标领跑世界

之所以说白鹤滩水电站工程将是世界水电发展史上的又一座里程碑,是因为白鹤滩水电站是目前世界在建的最大水电站,电站主要特性指标均位居世界水电工程前列。

从昆明机场驱车6个多小时,翻山越岭,8月2日晚,《中国能源报》记者到达位于云南省巧家县大寨镇与四川省凉山彝族自治州宁南县六城镇交界的白鹤滩水电站建设营地。

次日,行驶在水电站地下交通洞里,记者如走迷宫一样难辨东西。现场工作人员告诉记者,白鹤滩水电站拥有全世界最大规模的地下洞室群,总里程达到217公里。

不仅如此,一项项“世界之最”都凸显出白鹤滩的“过人之处”:单机容量100万千瓦世界第一、300米级高坝抗震参数世界第一、圆筒式尾水调压井规模世界第一、无压泄洪洞规模世界第一、300米级高坝全坝使用低热水泥混凝土世界第一、装机容量1600万千瓦世界第二、拱坝总水推力1650万吨世界第二、拱坝坝高289米世界第三、枢纽泄洪功率世界第三、工程综合技术难度名列世界前茅。

经过十多年的勘测设计、试验研究,总结借鉴了二滩、小湾、锦屏一级、溪洛渡等工程的经验,白鹤滩水电站的大量关键技术问题已得到解决,没有制约工程建设的因素,水电站技术经济指标优越。“白鹤滩工程必将带动我国巨型水电站建设水平进一步提高,成为世界水电发展过程中里程碑式的工程。”中国工程院院士郑守仁说。

白鹤滩水电站以发电为主,兼顾防洪、航运,促进地方经济社会发展。“长江上游干支流已建成的大型水库有105座,白鹤滩电站是长江上游仅次于三峡的第二大水库,其与长江上中游水库群联合运用后,长江防汛调度将更加主动和灵活。”中国工程院院士钮新强认为,白鹤滩水电站的建设将进一步改变长期被动防汛的局面,提高中下游沿江地区防洪保安能力,“经济重心向沿江地区聚集的趋势将日渐明显”。

“智能建造”贯穿全生命建设周期

随着三峡集团建设的溪洛渡工程建成投产,“300米级溪洛渡拱坝智能化建设关键技术”也在2015年获得国家科技进步二等奖。如今,大坝工程智能建造技术在白鹤滩工程进行了全面升级,将把白鹤滩300米级特高拱坝建设成为一座更加智能的大坝,引领世界“智能建造”的新方向。

中国三峡集团党组成员、副总经理樊启祥对记者表示:“白鹤滩水电站综合技术难度冠绝全球,凝聚了世界水电发展的顶尖成果,堪称时代高点。”

白鹤滩水电站装机容量1600万千瓦,在当今在建水电工程中位居第一。工程的规模天然决定了其施工难度,而复杂的地形地质地震环境和各项关键技术指标更是为工程建设和运行带来了巨大挑战。

樊启祥介绍,白鹤滩水电站面临复杂地质环境条件下的高拱坝建设,高地震烈度、坝身大泄量、坝基层间层内错动带稳定和渗漏处理,混凝土温控防裂以及坝基柱状节理玄武岩变形控制等问题,堪称“中国乃至世界技术难度最高的水电工程”。

同为300米级高拱坝,装机容量相当,中国三峡集团在金沙江下游开发建设的另一座巨型电站——溪洛渡电站常被拿来与白鹤滩水电站比较。在溪洛渡,中国三峡集团创造性地提出了“智能大坝”的理念,开启了世界高拱坝智能化建设与管理新纪元。到了白鹤滩,三峡集团在承袭溪洛渡工程建设先进经验的基础上,提出了“智能建造”的理念。与“智能大坝”相比,“智能建造”贯穿整个工程的全生命建设周期,其深度和广度都有提升。

“通过实施‘智能建造’,可有效解决白鹤滩水电站拱坝的一些技术及管理问题。”樊启祥介绍,“借助先进的智能分析和控制技术,可确保在复杂施工环境和不断变动的人的活动影响下,整个建造活动处于持续稳定可靠状态,有利于消除各种不确定因素,还能实时分析现场情况、预测变化趋势,进而采取相应措施进行调控,这样就能实现对整个工程建造过程的全方位把控,从而保证工程安全、优质、高效顺利建成。”

将世界水电带入“百万单机时代”

据悉,金沙江向家坝、溪洛渡、白鹤滩、乌东德电站的建设中,机组设备,高压电气设备(如主变、GIS等)、辅助设备(如调速器、励磁、监控等)乃至基础材料方面(如高强钢板、厚钢板、硅钢片、铸锻件等)都取得了重要成果。

“特别是白鹤滩电站已成功研制800Mpa级高强蜗壳钢板、750Mpa级磁轭钢板,为水电行业的全面技术跨越打下了坚实基础。”三峡集团机电工程局党委书记胡伟明表示,三峡集团从主机到电气设备、从关键部件到基础材料,从重点厂家到整个行业,实现了以点带面推动水电产业链技术实力的整体提升。白鹤滩也是唯一一座全部实现设备国产化的水电站。

“需要指出的是,‘百万机组’不是为创新而创新,而是充分考虑了经济和技术可行性的科学决策。”中国三峡集团机电工程局局长张成平说,“机组台数直接影响厂房规模和枢纽布置难度,白鹤滩水电站地质条件复杂,采用‘百万机组’可有效减少厂房开挖,节省工程成本。此外,机组单机容量越大,调节范围也越大,对增强整个电力系统的调节性能十分有利。”

溪洛渡700兆瓦级、向家坝800兆瓦级水电机组顺利投产运行,溪洛渡电站18台机组投产当年实现了零非停,两电站机组运行高效稳定。“目前正在建设的乌东德850兆瓦、白鹤滩1000兆瓦水电机组已进入详细设计阶段,其中白鹤滩百万千瓦机组均由国内厂家哈电、东电分别承担8台的设计、制造任务,有力带动了我国水电重大装备国产化水平、技术水平稳步提升。”胡伟明说。

白鹤滩水电站将在全球率先使用单机容量百万千瓦级机组,这对提升我国机电设备国际竞争力具有重要意义。100万千瓦的单机容量,超过了国内外很多水电站的总装机规模。布置于左右岸电站厂房内、目前全球仅有的16台“超级机组”,白鹤滩将世界水电带入“百万单机时代”。

记者获悉,针对“百万机组”可能出现的一系列技术问题,三峡集团统筹组织各方开展专题研究,结果显示,“百万机组”的水力设计参数可达到世界先进水平。在此基础上,中国三峡集团联合制造厂家进行了四分之一真机模型试验,试验结果更加坚定了大家的信心。“百万机组”最终“花落”白鹤滩,目前已进入合同实施阶段, 白鹤滩的单台机组100万千瓦成为世界之最。

“通过白鹤滩水电站开发建设,尤其是百万千瓦机组制造,可以让全世界制造业看到中国完全有能力制造百万千瓦水电机组。”中国工程院院士梁维燕院士说,“我对白鹤滩水电站百万千瓦机组制造绝对有信心!唯一建议是,要进一步提高定子绝缘材料的耐热等级,把使用寿命再延长一些。”

建设绿色水电工程

在白鹤滩,中国三峡集团在做好工程环境保护顶层设计的同时,立足具体项目精准发力,力求实现“大坝长青、江河不老”的目标。

据悉,白鹤滩水电站环境论证长达20年,中国三峡集团从流域、河段和项目三大层面,对影响工程的生态环境敏感因素进行识别,使流域梯级开发与生态环境保护相适应。通过流域层面环境观测和措施规划,部分河段水生环境修复、水生动植物保护和工程所在地环境治理,中国三峡集团建立了一整套完善的环境保护体系。

在四川省宁南县汇入金沙江的黑水河,正在发生着深刻变化——中国三峡集团联合其他水电开发企业,对黑水河进行全面生态修复,使其更加接近天然生境。“这项工作写进了我国水电发展‘十三五’规划,我们的目标是把它建设成流域生态修复的示范工程。”樊启祥介绍。

据中国三峡集团金沙江下游水电开发环境保护管理中心负责人王小明介绍,为保护好白鹤滩库区水质,中国三峡集团投入大量资金,在库区配套建设污染防治体系和污水处理系统,并在金沙江下游建立相应的水生态监测系统实时观测反馈,切实保护水环境和水安全。

作为国家实施西部大开发战略和实施“西电东送”战略的骨干电源,建设白鹤滩水电站是我国能源可持续发展战略需要,也是实现我国节能减排目标的重要措施。

中国工程院院士、中国水科院水资源所名誉所长王浩评价:“随着金沙江下游四座巨型电站建成,长江清洁能源走廊逐步形成。”

“电站建成后,将在满足四川、云南两省用电需求的同时外送。可明显提高水电在系统中的比重,改善电网电源结构,对促进全国能源结构优化配置具有重要作用。”三峡建设管理有限公司党委委员孙长平对记者介绍,在同等满足电力系统用电需求的情况下,白鹤滩水电站所发电量年均可替代火电624.43亿千瓦时,每年可节约标煤约1968万吨,同时每年可减少排放二氧化碳约5160万吨、二氧化硫约17万吨、氮氧化物约15万吨,减少烟尘年排放量约22万吨,环境效益显著。

由于白鹤滩水库巨大的调节作用,可增加下游溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝等梯级水电站的年发电量24.3亿千瓦时,并可增加下游各梯级枯水期(12月-5月)发电量92.1亿千瓦时,明显改善下游各梯级的电能质量。

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