我國水電技術能力實現跨越 將開創世界水電百萬千瓦機組新紀元
曲藝
8月3日,裝機規模全球第二大、在建規模全球第一大水電站———白鶴灘水電站工程全面開工建設。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者地位也由此奠定。
引以為傲的壯舉離不開長久的技術積淀。""十二五"期間,我國水電堅持技術創新與工程建設相結合,加強重大裝備自主化,著力提高信息化水平,工程建設技術和裝備制造水平顯著提高,技術能力實現跨越。"這是2016年11月底國家能源局發布的《水電發展"十三五"規劃》(以下簡稱《規劃》)對過去5年水電技術發展的總結和概括。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
水輪發電機組新紀元
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新工程和智能工程。其建設規模之大、難度之高、影響之深遠,位居世界水電工程前列,需要攻克復雜地質條件下全壩采用低熱混凝土澆筑施工、高地應力條件超大規模地下洞室群開挖支護、千米高邊坡地質穩定與施工安全、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的百萬千瓦級水輪發電機組,這是我國重大水電裝備繼三峽機組國產化之后、在向家壩80萬千瓦機組國產化的基礎上產生的又一次歷史性的巨大飛躍,將開創世界水電百萬千瓦級水輪發電機組的新紀元。
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"先進建設理念的基礎上,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及管理問題。白鶴灘工程建設過程中的一系列科研攻關和技術創新,將全面提升我國水電行業的勘測、設計、制造、施工、運行管理水平,進一步鞏固和提升中國水電行業在世界的引領地位,助力"中國制造2025"。
此外,水電領域的其他成就亦不容忽視。《規劃》顯示,"十二五"期間,我國攻克了世界領先的復雜地質條件下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等技術難題。自主制造了單機容量80萬千瓦混流式水輪發電機組,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,裝機規模世界第三的溪洛渡水電站,復雜地質條件的大崗山水電站。
溪洛渡水電站
創我國高拱壩智能化建設先河
2016年1月8日,在2015年度國家科學技術獎勵大會上,三峽集團在溪洛渡水電工程建設中應用的"300米級溪洛渡拱壩智能化建設關鍵技術"獲2015年國家科技進步二等獎。
據了解,該技術以混凝土澆筑、溫控和基礎灌漿為核心解決施工智能控制,基于物聯網技術和大數據分析技術等展開系統研究,使高拱壩建造過程的管理具備數字化、信息化和智能化的"神經系統",實現高拱壩智能管控,時刻知曉大壩的"身體狀態",真實把握大壩建設的"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。地震設防標準、壩身泄洪流量及泄洪功率位居世界特高拱壩之首,河床地質條件及大壩結構復雜程度為世界拱壩之最,綜合技術難度最大。
針對以上特點和難點,為了實現對溪洛渡大壩基礎處理、混凝土施工與溫控過程的有效監控與管理,由三峽集團牽頭,聯合成勘院、水電八局、清華大學、三峽大學等組成科研團隊,進行了溪洛渡高拱壩智能化建設關鍵技術的科研創新。他們提出了溪洛渡"數字大壩"建設方案,開發了溪洛渡拱壩施工過程監測與分析信息系統,借助信息化手段與數字技術、優化施工管理模式,實現了大體積混凝土澆筑質量、溫度的精細、個性、智能控制。
據介紹,溪洛渡"數字大壩"建設初期,系統的主要功能是以采集和分析為主,以控制為輔;建設中期,開始注重信息監測和控制的結合;到了后期,在自動采集的基礎上,開發了以智能控制為主的多項系統,包括混凝土無線測溫系統、混凝土智能通水冷卻控制系統、混凝土智能振搗監控系統、人員安全保障管理系統等,初步實現了"數字大壩"向"智能大壩"的跨越,從而形成了"大壩智能化建設管理系統平臺"。
"這是繼三峽工程后又一體現中國水電建設管理能力的里程碑事件""技術代表了世界水工界最復雜建筑物管理的最高水平""開創了我國高拱壩智能化建設的先河"……水電界人士對溪洛渡拱壩智能化建設如是評價。
大型抽水蓄能機組
成套設備實現"中國造"
抽水蓄能電站具備儲能功效和靈活運行的優點。除發電方式靈活外,它還能根據電網的調頻、調相和事故備用需要,通過快速變換發電、抽水多種運行工況,保證電網安全穩定運行。因此,抽水蓄能被稱為當今世界最具經濟性的大規模儲能方式。
2016年12月17日23時59分,國網新源浙江仙居抽水蓄能電站4號機成功通過試運行,標志著國內單機容量最大的抽水蓄能電站全面投產。
據悉,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、發電電動機以及自動控制系統,均由我國完全自主設計開發、制造,擁有完全自主的知識產權。
"這標志著我國已打破國外技術壟斷,完整掌握大型抽水蓄能電站的核心技術。"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計、自主生產、自主安裝運營的抽水蓄能發電設備。
與此同時,仙居電站機組還肩負著抽水蓄能國產化進程"上臺階、樹品牌、出精品"的使命,其設備研制匯集了我國水電設計、制造能力最強的兩家企業———哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司(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備研制"順利通過了科技部組織的技術驗收。據了解,在該項目歷時5年的科研開發中,哈電機在水泵水輪機、發電電動機、控制系統裝置及系統集成技術等方面取得了重大創新成果,獲得6項國家發明專利,獲省部級科技進步獎3項。目前,哈電機已經完全掌握了30萬千瓦級及以上抽水蓄能機組關鍵核心技術,填補了我國大型抽水蓄能機組多項國際、國內技術空白。
根據《規劃》,"十三五"期間我國將陸續建設大魚溝、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企業已完全掌握抽水蓄能核心技術,并實現根本性跨越,使得國內市場的設備招標價格大幅下降,預計可為國家節省資金逾百億元。
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