我国将开创世界水电百万千瓦机组新纪元 大型抽水蓄能机组实现国产

    8月3日，装机规模全球第二大、在建规模全球第一大水电站——白鹤滩水电站工程全面开工建设。随着这出“大戏”的火热上演，中国水电在世界水电舞台上的引领者地位也由此奠定。

    引以为傲的壮举离不开长久的技术积淀。“‘十二五’期间，我国水电坚持技术创新与工程建设相结合，加强重大装备自主化，着力提高信息化水平，工程建设技术和装备制造水平显著提高，技术能力实现跨越。”

    这是2016年11月底国家能源局发布的《水电发展“十三五”规划》（以下简称《规划》）对过去5年水电技术发展的总结和概括。而备受世界瞩目的“白鹤舞动金沙江”便是最有力的佐证。

    开启世界百万千瓦级水轮发电机组新纪元

    记者了解到，白鹤滩水电站是代表着世界水电最高水平的创新工程和智能工程。其建设规模之大、难度之高、影响之深远，位居世界水电工程前列，需要攻克复杂地质条件下全坝采用低热混凝土浇筑施工、高地应力条件超大规模地下洞室群开挖支护、千米高边坡地质稳定与施工安全、百万千瓦级水电机组制造安装等一系列世界级难题。

    尤为值得一提的是白鹤滩水电站将首次全部采用我国国产的百万千瓦级水轮发电机组，这是我国重大水电装备继三峡机组国产化之后、在向家坝80万千瓦机组国产化的基础上产生的又一次历史性的巨大飞跃，将开创世界水电百万千瓦级水轮发电机组的新纪元。

    资料显示，中国长江三峡集团公司（以下简称“三峡集团”）在承袭溪洛渡工程“智能大坝”先进建设理念的基础上，提出了“智能建造”的理念。通过实施“智能建造”，可有效解决白鹤滩水电站拱坝的一系列技术及管理问题。白鹤滩工程建设过程中的一系列科研攻关和技术创新，将全面提升我国水电行业的勘测、设计、制造、施工、运行管理水平，进一步巩固和提升中国水电行业在世界的引领地位，助力“中国制造2025”。

    此外，水电领域的其他成就亦不容忽视。《规划》显示，“十二五”期间，我国攻克了世界领先的复杂地质条件下300米级特高拱坝、超高心墙堆石坝采用掺砾石土料和软岩堆石料筑坝、35米跨度地下厂房洞室群、深埋长引水隧洞群、砂石料长距离皮带输送系统等技术难题。自主制造了单机容量80万千瓦混流式水轮发电机组，500米级水头、单机容量35万千瓦抽水蓄能机组成套设备，世界上最大的单体升船机、最大跨度重型缆机等。同时，建成了世界最高混凝土双曲拱坝锦屏一级水电站，深埋式长隧洞锦屏二级水电站，装机规模世界第三的溪洛渡水电站，复杂地质条件的大岗山水电站。

    溪洛渡水电站创我国高拱坝智能化建设先河

    2016年1月8日，在2015年度国家科学技术奖励大会上，三峡集团在溪洛渡水电工程建设中应用的“300米级溪洛渡拱坝智能化建设关键技术”获2015年国家科技进步二等奖。

    据了解，该技术以混凝土浇筑、温控和基础灌浆为核心解决施工智能控制，基于物联网技术和大数据分析技术等展开系统研究，使高拱坝建造过程的管理具备数字化、信息化和智能化的“神经系统”，实现高拱坝智能管控，时刻知晓大坝的“身体状态”，真实把握大坝建设的“脉搏”。

    资料显示，溪洛渡挡水大坝为混凝土双曲拱坝，坝顶高程610米，最大坝高285.5米，坝顶弧线长681.51米，拱冠顶厚14米，底厚64.04米，是300米级特高拱坝，坝高排名世界第三，为特高薄拱坝。

    溪洛渡大坝工程具有窄河谷、高拱坝、大泄量等特点。地震设防标准、坝身泄洪流量及泄洪功率位居世界特高拱坝之首，河床地质条件及大坝结构复杂程度为世界拱坝之最，综合技术难度最大。

    针对以上特点和难点为了实现对溪洛渡大坝基础处理、混凝土施工与温控过程的有效监控与管理，由三峡集团牵头，联合成勘院、水电八局、清华大学、三峡大学等组成科研团队，进行了溪洛渡高拱坝智能化建设关键技术的科研创新。他们提出了溪洛渡“数字大坝”建设方案，开发了溪洛渡拱坝施工过程监测与分析信息系统，借助信息化手段与数字技术、优化施工管理模式，实现了大体积混凝土浇筑质量、温度的精细、个性、智能控制。

    据介绍，溪洛渡“数字大坝”建设初期，系统的主要功能是以采集和分析为主，以控制为辅；建设中期，开始注重信息监测和控制的结合；到了后期，在自动采集的基础上，开发了以智能控制为主的多项系统，包括混凝土无线测温系统、混凝土智能通水冷却控制系统、混凝土智能振捣监控系统、人员安全保障管理系统等，初步实现了“数字大坝”向“智能大坝”的跨越，从而形成了“大坝智能化建设管理系统平台”。

    “这是继三峡工程后又一体现中国水电建设管理能力的里程碑事件”“技术代表了世界水工界最复杂建筑物管理的最高水平”“开创了我国高拱坝智能化建设的先河”……水电界人士对溪洛渡拱坝智能化建设如是评价。

    大型抽水蓄能机组成套设备实现“中国造”

    抽水蓄能电站具备储能功效和灵活运行的优点。除发电方式灵活外，它还能根据电网的调频、调相和事故备用需要，通过快速变换发电、抽水多种运行工况，保证电网安全稳定运行。因此，抽水蓄能被称为当今世界最具经济性的大规模储能方式。

    2016年12月17日23时59分，国网新源浙江仙居抽水蓄能电站4号机成功通过试运行，标志着国内单机容量最大的抽水蓄能电站全面投产。

    据悉，仙居抽水蓄能电站总投资58.51亿元，共安装4台37.5万千瓦的立轴单级可逆混流式抽水蓄能机组，总装机容量150万千瓦。需要指出的是，机组的核心部件水泵水轮机、发电电动机以及自动控制系统，均由我国完全自主设计开发、制造，拥有完全自主的知识产权。

    “这标志着我国已打破国外技术垄断，完整掌握大型抽水蓄能电站的核心技术。”该电站办公室主任游志刚表示，可以说这是我国真正意义上的第一台完全自主设计、自主生产、自主安装运营的抽水蓄能发电设备。

    与此同时，仙居电站机组还肩负着抽水蓄能国产化进程“上台阶、树品牌、出精品”的使命，其设备研制汇集了我国水电设计、制造能力最强的两家企业——哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司（以下简称“哈电机”）和东方电气集团东方电机有限公司。

    以哈电机为例

    2015年，哈电机承担的“十二五”国家科技支撑计划项目“大型抽水蓄能机组成套设备研制”顺利通过了科技部组织的技术验收。据了解，在该项目历时5年的科研开发中，哈电机在水泵水轮机、发电电动机、控制系统装置及系统集成技术等方面取得了重大创新成果，获得6项国家发明专利，获省部级科技进步奖3项。目前，哈电机已经完全掌握了30万千瓦级及以上抽水蓄能机组关键核心技术，填补了我国大型抽水蓄能机组多项国际、国内技术空白。

    根据《规划》，“十三五”期间我国将陆续建设大鱼沟、潍坊、云霄、庄河等重点抽水蓄能电站。以哈电机为代表的国内企业已完全掌握抽水蓄能核心技术，并实现根本性跨越，使得国内市场的设备招标价格大幅下降，预计可为国家节省资金逾百亿元。