砥礪奮進的五年丨我國水電技術(shù)實現(xiàn)跨越

2017-09-11 14:58:56 中國電力報　　點擊量：評論 (0)

8月3日，裝機規(guī)模全球第二大、在建規(guī)模全球第一大水電站———白鶴灘水電站工程全面開工建設(shè)。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(lǐng)者地位也由此奠定。引以為傲的壯舉離不開長久的技術(shù)積淀。

8月3日，裝機規(guī)模全球第二大、在建規(guī)模全球第一大水電站———白鶴灘水電站工程全面開工建設(shè)。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(lǐng)者地位也由此奠定。

引以為傲的壯舉離不開長久的技術(shù)積淀。“‘十二五’期間，我國水電堅持技術(shù)創(chuàng)新與工程建設(shè)相結(jié)合，加強重大裝備自主化，著力提高信息化水平，工程建設(shè)技術(shù)和裝備制造水平顯著提高，技術(shù)能力實現(xiàn)跨越。”這是2016年11月底國家能源局發(fā)布的《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》（以下簡稱《規(guī)劃》）對過去5年水電技術(shù)發(fā)展的總結(jié)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(fā)電機組新紀(jì)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(chuàng)新工程和智能工程。其建設(shè)規(guī)模之大、難度之高、影響之深遠(yuǎn)，位居世界水電工程前列，需要攻克復(fù)雜地質(zhì)條件下全壩采用低熱混凝土澆筑施工、高地應(yīng)力條件超大規(guī)模地下洞室群開挖支護、千米高邊坡地質(zhì)穩(wěn)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(chǎn)的百萬千瓦級水輪發(fā)電機組，這是我國重大水電裝備繼三峽機組國產(chǎn)化之后、在向家壩80萬千瓦機組國產(chǎn)化的基礎(chǔ)上產(chǎn)生的又一次歷史性的巨大飛躍，將開創(chuàng)世界水電百萬千瓦級水輪發(fā)電機組的新紀(jì)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(shè)理念的基礎(chǔ)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(shù)及管理問題。白鶴灘工程建設(shè)過程中的一系列科研攻關(guān)和技術(shù)創(chuàng)新，將全面提升我國水電行業(yè)的勘測、設(shè)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(yè)在世界的引領(lǐng)地位，助力“中國制造2025”。

此外，水電領(lǐng)域的其他成就亦不容忽視。《規(guī)劃》顯示，“十二五”期間，我國攻克了世界領(lǐng)先的復(fù)雜地質(zhì)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(tǒng)等技術(shù)難題。自主制造了單機容量80萬千瓦混流式水輪發(fā)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(shè)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(guī)模世界第三的溪洛渡水電站，復(fù)雜地質(zhì)條件的大崗山水電站。

溪洛渡水電站

創(chuàng)我國高拱壩智能化建設(shè)先河

2016年1月8日，在2015年度國家科學(xué)技術(shù)獎勵大會上，三峽集團在溪洛渡水電工程建設(shè)中應(yīng)用的“300米級溪洛渡拱壩智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)”獲2015年國家科技進步二等獎。

據(jù)了解，該技術(shù)以混凝土澆筑、溫控和基礎(chǔ)灌漿為核心解決施工智能控制，基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和大數(shù)據(jù)分析技術(shù)等展開系統(tǒng)研究，使高拱壩建造過程的管理具備數(shù)字化、信息化和智能化的“神經(jīng)系統(tǒng)”，實現(xiàn)高拱壩智能管控，時刻知曉大壩的“身體狀態(tài)”，真實把握大壩建設(shè)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(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、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(zhì)條件及大壩結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度為世界拱壩之最，綜合技術(shù)難度最大。

針對以上特點和難點，為了實現(xiàn)對溪洛渡大壩基礎(chǔ)處理、混凝土施工與溫控過程的有效監(jiān)控與管理，由三峽集團牽頭，聯(lián)合成勘院、水電八局、清華大學(xué)、三峽大學(xué)等組成科研團隊，進行了溪洛渡高拱壩智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)的科研創(chuàng)新。他們提出了溪洛渡“數(shù)字大壩”建設(shè)方案，開發(fā)了溪洛渡拱壩施工過程監(jiān)測與分析信息系統(tǒng)，借助信息化手段與數(shù)字技術(shù)、優(yōu)化施工管理模式，實現(xiàn)了大體積混凝土澆筑質(zhì)量、溫度的精細(xì)、個性、智能控制。

據(jù)介紹，溪洛渡“數(shù)字大壩”建設(shè)初期，系統(tǒng)的主要功能是以采集和分析為主，以控制為輔；建設(shè)中期，開始注重信息監(jiān)測和控制的結(jié)合；到了后期，在自動采集的基礎(chǔ)上，開發(fā)了以智能控制為主的多項系統(tǒng)，包括混凝土無線測溫系統(tǒng)、混凝土智能通水冷卻控制系統(tǒng)、混凝土智能振搗監(jiān)控系統(tǒng)、人員安全保障管理系統(tǒng)等，初步實現(xiàn)了“數(shù)字大壩”向“智能大壩”的跨越，從而形成了“大壩智能化建設(shè)管理系統(tǒng)平臺”。

“這是繼三峽工程后又一體現(xiàn)中國水電建設(shè)管理能力的里程碑事件”“技術(shù)代表了世界水工界最復(fù)雜建筑物管理的最高水平”“開創(chuàng)了我國高拱壩智能化建設(shè)的先河”……水電界人士對溪洛渡拱壩智能化建設(shè)如是評價。

大型抽水蓄能機組

成套設(shè)備實現(xiàn)“中國造”

抽水蓄能電站具備儲能功效和靈活運行的優(yōu)點。除發(fā)電方式靈活外，它還能根據(jù)電網(wǎng)的調(diào)頻、調(diào)相和事故備用需要，通過快速變換發(fā)電、抽水多種運行工況，保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行。因此，抽水蓄能被稱為當(dāng)今世界最具經(jīng)濟性的大規(guī)模儲能方式。

2016年12月17日23時59分，國網(wǎng)新源浙江仙居抽水蓄能電站4號機成功通過試運行，標(biāo)志著國內(nèi)單機容量最大的抽水蓄能電站全面投產(chǎn)。

據(jù)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(fā)電電動機以及自動控制系統(tǒng)，均由我國完全自主設(shè)計開發(fā)、制造，擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)。

“這標(biāo)志著我國已打破國外技術(shù)壟斷，完整掌握大型抽水蓄能電站的核心技術(shù)。”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(shè)計、自主生產(chǎn)、自主安裝運營的抽水蓄能發(fā)電設(shè)備。

與此同時，仙居電站機組還肩負(fù)著抽水蓄能國產(chǎn)化進程“上臺階、樹品牌、出精品”的使命，其設(shè)備研制匯集了我國水電設(shè)計、制造能力最強的兩家企業(yè)———哈電集團哈爾濱電機廠有限責(zé)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(dān)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(shè)備研制”順利通過了科技部組織的技術(shù)驗收。據(jù)了解，在該項目歷時5年的科研開發(fā)中，哈電機在水泵水輪機、發(fā)電電動機、控制系統(tǒng)裝置及系統(tǒng)集成技術(shù)等方面取得了重大創(chuàng)新成果，獲得6項國家發(fā)明專利，獲省部級科技進步獎3項。目前，哈電機已經(jīng)完全掌握了30萬千瓦級及以上抽水蓄能機組關(guān)鍵核心技術(shù)，填補了我國大型抽水蓄能機組多項國際、國內(nèi)技術(shù)空白。

根據(jù)《規(guī)劃》，“十三五”期間我國將陸續(xù)建設(shè)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(nèi)企業(yè)已完全掌握抽水蓄能核心技術(shù)，并實現(xiàn)根本性跨越，使得國內(nèi)市場的設(shè)備招標(biāo)價格大幅下降，預(yù)計可為國家節(jié)省資金逾百億元。

責(zé)任編輯：lixin

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