建成世界唯一百万千瓦机组水电站有多难

霍思伊

6月28日上午9点36分，白鹤滩水电站首批机组正式投产发电。其他后续机组将陆续投产，预计全部机组将于明年7月投产，届时该站一天的发电量可满足50万人一年的生活用电，未来将成为中国“西电东送”的主力。白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界处，电站总装机容量为1600万千瓦，仅次于三峡，是世界第二大水电站。白鹤滩水电站共有16台机组，左、右岸各8台。单机容量达100万千瓦，居世界第一，是世界上仅有的百万千瓦水轮发电机组。

“几乎每一滴水都为我所用”

百万千瓦机组，是世界水电的“无人区”。三峡工程虽然总装机量世界第一，但单机容量只有70万千瓦。水电站的关键在于能量转化。而百万机组意味着，单个机组满负荷运转时，每小时最多可以发100万千瓦的电。东方电气集团东方电机有限公司（简称东电）负责左岸机组的研发，东电总经理助理赵永智说，机组“变大”后，研发设计的难度系数指数倍增加。一个水轮机的研发，首先要从已有的模型库中选取一个最接近白鹤滩水力条件的初始模型，通过大量的仿真计算不断优化，再将计算机里的仿真模型按比例微缩制造出来，拿到试验台上进行模拟运行，经历白鹤滩的春秋冬夏，发现不行，再推倒重来。东电先后研发了20多个水轮机模型，每个模型的投入约20多万元。

最后通过验收的水力模型实现了各性能的全方位提高，由此换算成真机的原型的最高效率达到96.7%。“我们在水电上可以说做到了极致，几乎每一滴水都为我所用。”赵永智说，中国在这方面的性能优化上已经达到了世界领先水平。

百万机组的难度系数成倍增加，指的是其综合技术难度系数，单机容量仅仅是一个最直观的指标，在它的背后，需要把所有性能指标全部优化提升，成为全能冠军，这才是最大的挑战。

百万机组背后的中国制造

站在白鹤滩水电站坝顶抬头看去，有七条跨度超过1000米的缆索横贯金沙江。七台缆机使用七种颜色，这是世界上最大的缆机群，白鹤滩人称它们为“七仙女”。

此前，“七仙女”已经将803万方混凝土、约12.6万吨材料和设备吊装入坝体，历经50多个月，最终建成了300米级特高混凝土双曲拱坝。拱坝289米，相当于100层楼高，为世界第三。

5月31日，在将最后一罐混凝土落入16号坝段仓面后，白鹤滩大坝全线浇筑到顶。世界坝工界有“无坝不裂”的说法，但白鹤滩项目自2017年4月开始浇筑以来，整个大坝未产生一条温度裂缝。

中国三峡建工（集团）有限公司白鹤滩工程建设部技术管理部副主任周孟夏对记者说，对大体积混凝土结构而言，温控防裂是关键，也是世界级难题。

白鹤滩在设计时，要求抗裂安全系数最低必须达到1.8，最好提高到2.0，原有的水泥已不能满足要求，专家经评估决定在乌东德和白鹤滩项目上全坝使用低热水泥。

“混凝土比人还要娇贵。”周孟夏这样形容。在高温40℃的夏季，从拌合楼运出的混凝土温度也不能超过7℃，然后要在四小时内运到仓面，浇筑时温度不能超过12℃。仓内的混凝土很快会开始升温，此时，需要通过调节通水的时间、流量来控制整个升降温过程。在白鹤滩，6000多支温度传感器、8万米长的测温光纤构建出的点、线温度场数据被传回系统后，后台算法会结合大数据自动算出需要通多少水，继而将命令实时发送到控制柜，自动对流量进行调整，整个过程都不需要人工干预。

周孟夏表示，从自动控制变成了智能控制，这是水电行业智能化趋势的一大步，其基础是5G通讯网络、大数据、云计算等技术近几年的快速迭代。

这是白鹤滩技术创新之外留下的更重要资产——工程建设管理经验。

实际上，受水利资源条件所限，百万机组不仅前无古人，而且还可能后无来者。水电站建设是一个庞大的系统工程。在百万机组研发、落地过程中，从材料、焊接、安装工艺，到整体的流程优化、工程管理，都得到了全方位提升，带动了整个产业链的进步。因此，白鹤滩工程的建成，影响不仅在水电行业，而且辐射到整个中国制造。

據了解，全球在建和投运的70万千瓦以上机组有127台，其中104台在中国。世界前五大水电站中，中国就有4座，目前，欧美最大的机组单机容量还是70万千瓦量级。综合来看，中国有合适的条件和需求，未来一段时间，巨型水电站建设仍有较大的潜力和空间。（摘自《中国新闻周刊》）