白鹤滩水电站全部机组投产发电,“鹤舞金沙”创造了哪些世界第一?
在建规模世界第一、装机规模全球第二大水电站——金沙江白鹤滩水电站最后一台机组12月20日上午顺利完成72小时试运行,正式投产发电。至此,白鹤滩水电站16台百万千瓦水轮发电机组全部投产发电,标志着我国在长江之上全面建成世界最大清洁能源走廊。
白鹤滩水电站主体工程于2017年7月全面开工建设,2021年6月首批机组投产发电。截至12月20日,白鹤滩水电站累计发电量超过530亿千瓦时,主要向江苏、浙江等区域输送清洁绿色电能。白鹤滩水电站工程规模巨大,地质条件复杂,综合技术难度位居世界首位。“鹤舞金沙”都克服了怎样的困难挑战,创造了哪些世界第一?
16台百万千瓦水轮发电机组
可供7500万人一年用电量
白鹤滩水电站位于四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县境内,犹如一弯新月镶嵌在河谷之中,是金沙江下游四座梯级电站中的第二个梯级。水电站的左右岸各安装了8台具有完全自主知识产权、全球单机容量最大功率百万千瓦的水轮发电机组,单台机组高50米,重达8000多吨,重量与法国埃菲尔铁塔相当。

△白鹤滩水电站
三峡集团白鹤滩工程建设部副主任、高级工程师康永林介绍,在16台机组满发条件下,年平均发电量能够达到624.43亿度电,可以满足约7500万人一年的生活用电需求。“白鹤滩水电站自投产以来发电量已经超过了530亿度电,机组运行情况还是非常好的。全部投产以后,可以输出1600万千瓦的功率,为东部的浙江、江苏两省提供优质的电源,是‘西电东送’的一个骨干电源。”

△白鹤滩水电站全部机组投产发电仪式现场
转轮作为水轮发电机组的“心脏”,是机组中研发难度最大、制造难题最多的部件,也是影响机组运行效率和稳定性的关键部件。康永林介绍,研究团队研发的长短叶片结构转轮,将机组能量转化率由原来世界最高水平95%,提高到了如今的96.7%。而总重量8000多吨的设备按每分钟110转的速度旋转,在机盖上竖向放置多枚多向硬币却可以不倒,平稳程度可见一斑。
“水轮发电机组最重要的是通过水来推动转轮旋转,也就是把水的势能转换为机械能。通过理论计算设计新的转轮、计算输出功率、用什么材料、制造小一点的模型、在模型机上做模型试验,大概经历了8年时间。转换效率是非常高的,已经达到了96.7%,它的稳定性非常好,通过稳定的输出发出来的电的质量才能够很好。”康永林说。

△最后一台投产发电的右岸9号发电机组
综合技术难度居世界首位
六项技术指标创世界第一
白鹤滩水电站工程规模巨大,地质条件极为复杂,包括发电机组单机容量在内,共有六项主要技术指标创世界第一。白鹤滩水电站大坝为混凝土双曲拱坝,“双曲”指的是横向和竖向都是曲线,顶部弧线长度709米,最大坝高达到了289米,相当于100层楼高。
三峡集团白鹤滩工程建设部副主任、首席专业师陈文夫介绍,为了实现“无缝大坝”,白鹤滩大坝全坝应用了800多万立方米的低热水泥混凝土,相当于三座胡夫金字塔的体量。“在全坝使用低热水泥是首次创新,在全世界尚无先例。坝址处于9度高抗震设防区,抗震设防烈度高,河谷地形不对称。我们采用扩大基础设计,解决了不对称体型和地质条件复杂问题;全坝应用低热水泥,开展了智能建造,全面实施标准化工艺,成功建成了精品无缝大坝,形成了混凝土温度时空联调、精品混凝土浇筑的成套体系方法,推动了坝工技术发展。”

△白鹤滩水电站大坝泄洪
白鹤滩水电站以发电为主,兼顾航运、防洪等功能,为了确保万年一遇特大洪水工程安全要求,工程建造了三条世界规模最大的无压泄洪洞。
陈文夫介绍,泄洪洞群能够实现快速下泄洪水,就像为洪水修建了三条高速公路一样,泄洪速度能够达到每小时170公里。“白鹤滩水电站泄洪洞,单洞最大泄量达每秒4083立方米,最大流速每秒47米,具有高水头、大流量、高流速、体型复杂等特点。我们研发了大断面、陡坡度环境下的常态混凝土浇筑成套装备,攻克了高流速过流面平整光滑要求极高的世界难题,浇筑的混凝土表面达到‘镜面’效果,成为了白鹤滩精品工程建设的一张名片。”
6座巨型水电站协同运行
建成世界最大清洁能源走廊
据了解,包括白鹤滩水电站在内,三峡集团在长江干流建设运营的6座巨型梯级水电站共安装了110台水电机组,总装机容量达7169.5万千瓦,成为世界最大清洁能源走廊,每年可节约标煤约9045万吨,减少排放二氧化碳约24840万吨。

△白鹤滩水电站
这条走廊跨越1800公里,形成了总库容919亿立方米的梯级水库群和战略性淡水资源库,对保障长江流域防洪、发电、航运、水资源利用和生态安全具有十分重要的意义。
三峡集团党组书记、董事长雷鸣山说:“随着世界最大清洁能源走廊全面建成,6座巨型电站联合调度、协同运行,年均发电量达3000亿千瓦时,可有效缓解华中、华东地区及川、滇、粤等省份的用电紧张局面,为‘西电东送’和电网安全稳定运行发挥重要支撑。”
总台记者丨刘梦雅 温晓
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