李明丽
天气晴好的闲暇,覃大清喜欢独自到哈尔滨大剧院去散步。被誉为中国最美建筑之一的哈尔滨大剧院,坐落于松花江北岸,江水缓缓从旁流过。覃大清在岸边有时一待就是大半天,静静地凝望着江面出神。“可以思考一些问题,也可以什么都不想。”他说这是在读大自然这本“无字之书”,又仿佛是与这美丽的哈尔滨大剧院和那碧绿的潺潺流水进行无声的交流。
古人云,善治国者,必重水利。水润泽天下,自古是生存之本、文明之源、生态之基,此乃水之资源水利属性。水又顺势而流、奔腾不息、驱动万千,此乃水之能动水力(水电)属性。水电不仅自身是重要的清洁可再生能源,而且还能帮助电网吸纳其他清洁可再生能源,如风电、光伏等,是我国实现“双碳”目标的重要保障,此乃水之现代和未来的能源属性。35年来,一直专注于水电水利装备研发的覃大清,当初从南国广西家乡来到这3000千米之外的北国冰城哈尔滨的时候,他的普通话甚至还需要用人翻译,而今,他在娓娓道来的南方口音里,不经意间已经自然流露出几分地道的东北味儿了。
覃大清在检查设备
人生如逆旅,时光如流水。改革开放以来,中国水电水利事业的迅猛发展如同一幅波澜壮阔、跌宕起伏的宏伟图卷,也构成覃大清35年从业生涯的大时代底色。赓续传承的自信,持之以恒的创新,一次一次的大胆逆行,带来中国水电水利装备技术的逆袭。在持续攻坚、不懈求索下,覃大清在大型常规水电机组研究、抽水蓄能机组技术研究、大型水泵研究、海洋能新能源研究、标准制修订等方面均作出了突出贡献,先后承担了多项国家重大课题,亲身经历了我国水电从跟跑、并跑到领跑,走出了一条“引进、消化、吸收、再创新”的成功发展之路。
带着心中的梦想与希望,覃大清驰骋于大江大水,在祖国和世界山河之间星罗棋布的水电水利工程中,实现了一次又一次的跨越。这些年来,覃大清和他的团队收获了水电水利装备领域的众多荣誉:国家科学技术进步奖特等奖1项、二等奖2项,黑龙江省科学技术奖(进步)一等奖1项,黑龙江省科学技术奖(自然)一等奖1项,中国专利优秀奖、中央企业劳动模范、黑龙江省优秀共产党员,以及国际电工委员会(IEC)最重要的奖项——I E C1906大奖。获奖固然值得高兴和纪念,但覃大清始终保持着一种超然的心态,在他看来,真正的满足感、自豪感、成就感、幸福感,其实在解决了某一道技术难题、取得某一项重大突破、完成了某一项高难度工程的具体过程当中已经享受到了,尤其在成功的最后瞬间达到了高峰。他表示:“荣誉是对科研工作者艰苦付出的一种肯定,但并不代表着奋斗的结束,而是在高起点上继续前行的助推器。”怀揣“水电强国梦”,不断追求技术上的创新和突破,才是覃大清和他的团队自始至终最为看重的事。
社会的发展,文明的进步,离不开能源的驱动。如何充分发挥水电在能源系统中的作用,将自然界当中复杂多变的能量,转化成人类可以控制和使用的安全、稳定、可靠、灵活的能量,这是水电科技工作者研究的课题和所要担负的使命。
1987年,从华中工学院(现华中科技大学)水力机械专业毕业的覃大清,怀揣着“要为国家干点事”的志向,来到了被称为我国发电设备“共和国长子”的哈尔滨电机厂(以下简称“哈电”)。在他眼里,这是一个有着光辉历史和深厚底蕴的集体。“老一辈工作者里,最早有从美国留学回来的,也有留苏的,还有五六十年代毕业的大学生,这些人来自五湖四海,都非常优秀。”覃大清回忆起当年的情景,老一辈的工程人员凭借着执着的精神,克服重重困难,坚持推动发电设备的自主研制。在不断的攻关过程中,每当遇到问题,大家都全力去解决,不放弃,不沮丧,加班加点连轴转都习以为常,始终保持着旺盛的斗志和士气。“回想起来,我这一辈子真是非常幸运,这个集体对我影响是非常深刻的。”一步一个脚印,这种开拓进取的团队氛围,鼓舞着覃大清,他咬牙坚持度过了初期生活的艰难,也树立起更加远大的志向。
刚到哈电的时候,正赶上葛洲坝水电站的完美收官。覃大清对于“错过这么一件大事”颇有些耿耿于怀,20年后,他带领团队攻关,将葛洲坝单机容量12.5万千瓦机组改造增容到15万千瓦,这才得以释怀。不过,紧接着三峡工程的呼之欲出,让他内心澎湃,充满了期待。“更立西江石壁,高峡出平湖”,三峡工程是中华民族的百年梦想,它被写进了孙中山先生的《建国方略》里,写进了毛泽东主席的千古绝唱中。但是,作为世界上规模最大的水电站,当时论证修建三峡水利枢纽工程时也存在一些不同的意见。这原本是正常的,但一些发达国家反对中国建设三峡工程,不让他们国家的公司参与三峡工程,试图通过技术“卡脖子”来阻止三峡工程的建设。覃大清当时就暗下决心:“一定要争气,即使是没有外国人参与,我们也要把它建起来!”
“能干上三峡,豁出一辈子也值了!”从那一刻起,三峡梦便在覃大清的内心深处扎下了根,此后所有的工作、深造和提高,他都看成是为了三峡工程的实现而做的铺垫和准备。1996年,刚从日本日立公司研修归来的覃大清,来到了位于家乡广西的岩滩水电站,这里的30万千瓦水轮发电机组是三峡工程的中试机组,投产后,转轮相继出现了不同程度的振动和裂纹,水轮机的稳定性严重影响了机组的安全运行,覃大清专门前来负责振动和裂纹问题的研究。
稳定性和裂纹问题是水轮机技术的前沿和关键研究课题,也是限制行业发展的瓶颈,技术难度堪称大型水轮机之最。即便在当时先进的西方学术理论里,除了避开振动区运行外,也没有找到有效的解决方案。当时有老师傅甚至这样宽慰覃大清:“机器哪有不振的?有多少人研究了一辈子也没有得到什么结果。”可覃大清偏偏不信邪:“西方的思路不行,不代表中国的思路不行。”后来,他独辟蹊径,潜心钻研,通过自主创新,形成了我国独有的稳定性设计理念和裂纹综合治理方案,一举解决了岩滩等电站一系列重大的稳定性和裂纹难题。
1997年2月,哈电与法国阿尔斯通、瑞士ABB及挪威克瓦纳联合中标三峡左岸14台机组中的8台。哈电在与国外的设备公司合作中也进行着技术的消化和吸收。然而,最初的模型试验表明,国外最先进的技术也没有解决水轮机的稳定性问题。不仅如此,在2003年的首批机组投运的过速试验当中,还出现了异常振动问题。“过速的时候出现比较大的振动,有人形容像地震似的。前前后后一个月的时间,国内外很多专家来到现场,依然没有解决问题。”覃大清介绍当时的情况。
这时,覃大清应邀到现场帮助解决问题。机会总是留给有准备的人,他将不久前在岩滩水电机组稳定性研究的一些心得运用到三峡左岸的水轮机过速异常振动问题的处理上,仅用2天,便圆满解决了问题。这一结果出乎了很多国外专家的意料,也让世界初识了“中国方案”的强大效果。
此后,覃大清和他的团队甩掉“洋拐棍”,开始独立承担三峡右岸的水轮机水力开发工作。万事开头难,他们又遇到行业公认的世界性难题——高部分负荷压力脉动问题,水轮机在负荷范围内运行,压力脉动的数值非常大,对机组的稳定性带来很大的挑战。覃大清形容解决这道难题如同要医生治愈“癌症”一般困难。在“绝症”面前,他没有退缩,率领团队从叶片形状着手,通过不断创新探索,先后通过20多个方案的优化设计和上百次的试验,几经“山重水复”,终于迎来“柳暗花明”,成功研制了混流式水轮机L型叶片转轮。模型国际同台对比试验表明,他们在稳定性上的重大突破,完全消除了高部分负荷运行范围内存在振动带的问题,使哈电生产的机组成为三峡工程中稳定性最好的机组,彻底解决了这个一直困扰世界水轮机界的技术难题。
哈电成功独立设计、制造的三峡右岸机组,在世界上率先彻底解决混流式水轮机高部分负荷压力脉动问题,同时发电机实现了70万千瓦用空冷技术代替水冷技术的重大技术突破,实现了中国创造和中国引领,打造了一张傲视全球的“国家名片”,中国水电装备的创造能力让世界刮目相看。
纵然已经开始国际领先,覃大清和团队也没有停下前进的脚步,而是以工程应用和技术突破为目标,继续前行。长期以来,单机百万千瓦级水电装备被世界电力装备行业视为无人涉足的禁区,覃大清他们在三峡取得成果的基础上,追求更高、更强、更优,在完成溪洛渡、向家坝80万级水轮发电机组的成功研制基础上,又开始向水电百万千瓦水轮发电机组迈进。
白鹤滩水电站是我国“西电东送”工程的重要电源点,共设计安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组,是目前世界上单机容量最大的水电机组,其研制难度超过世界所有已投运和在建的水电机组,被视为当今世界水电行业的“珠穆朗玛峰”。
覃大清(前排左三)在国际电工委员会(IEC)年会上与各国专家合影
水轮机转轮,被誉为水电机组的“心脏”,是决定着水轮机的过流能力、水力效率、空蚀性能,以及整个水轮发电机组的运行稳定性的关键,其研发就像一部密集交织的网络,每一个环节都至关重要,它是研发难度最大、制造难题最多的核心部件。
为了破译“转轮综合效能最优”的极限密码,覃大清带领科研团队再度出发,历经8年研发、7年制造,根据机组运行水头高、功率大、超出力能力强、稳定范围宽、泥沙细硬等特点,因地制宜地对水轮机转轮进行多轮次优化设计,先后研制了13个转轮模型,最终采用15个长叶片和15个短叶片相结合的特殊结构,将白鹤滩转轮的最优效率提升到96.70%。这也是世界上首次将长短叶片转轮应用到100万千瓦机组的创新典范,使机组的稳定性与安全性实现质的飞跃。
2021年6月28日8时08分,作为白鹤滩电站首批发电的机组之一,哈电研制的右岸电站14号机组,带负荷100万千瓦成功。这是全球首台并网发电、也是全球首台实现100万千瓦满负荷发电的机组。这一引领世界水电装备技术进入“无人区”的巅峰之作,在建党100周年之际,向党和国家交上了一份精彩的答卷!
每一次向科研高地冲锋陷阵之际,作为团队带头人的覃大清都是身先士卒,亲力亲为,站在前沿的位置,承受最大的压力。别人以为他会为此痛苦不堪,其实,每一次攻关过程中遇到的困难和挫折,覃大清都统统将其视为挑战和乐趣。他表示:“真正的战士,只有听到了前线的枪声才能感到兴奋。科研工作者也一样,当你攻克了难关,完成了国家交给你的任务,那一刻内心的成就感和满足感是无法用语言来形容的。”
知行合一——让科学研究成果“落地生根,开花结果”,解决国家的能源和民生关键问题,是覃大清和团队一贯的信念。所以,他的思想始终与国家战略同频共振,始终把国家民族的利益放在首位,国家需要什么,技术就要向哪里延伸,要让科研开发与国家需求紧密相连。
当前,世界正经历能源革命,绿色、低碳、清洁成为能源发展的主导趋势,风电、光电、氢能、储能等新能源产业迎来快速发展期。在2020年的第七十五届联合国大会上,习近平总书记宣布中国将力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。中国做出的这一郑重承诺和重大战略决策,是基于推动构建人类命运共同体的责任担当和实现可持续发展的内在要求,体现出了一个大国的责任与担当。
随着“双碳”目标的提出,处于转型发展关键期的哈电集团等能源设备研制企业都面临着新的机遇和挑战。既要发展经济,又要绿色环保,面对这一对看似矛盾的难题,两难之中必须找出第三条路线来突围。实际上,早在十几年前,覃大清就已做好了迎接这种变化的准备,未雨绸缪,提前进行了布局。
在覃大清看来,在社会发展用能和绿色环保之间,大规模采用清洁和再生的能源是目前唯一可行的出路,我国能源结构必须加快转型调整,虽然当下艰辛,但绿色能源却是未来必须要走的突围路径。“水电作为目前全世界公认的最大的清洁和可再生能源之一,以前,水电研发方向更多是为电网提供能量,而当下,我更多思考如何重新定位水电在国家能源系统中的作用,除继续提供清洁可再生能源外,还让水电更灵活、适应性更广,充分发挥水电的调能作用,帮助电网吸纳更多的风电和太阳能等清洁可再生能源,为助力实现‘碳达峰、碳中和’目标发挥主力军的核心作用。”覃大清介绍道。
覃大清(左)在白鹤滩水电站现场接受采访
随着风能、光能等间歇性能源比重不断上升,电网对水电机组的调度需求逐渐由供能向调能转变,对水电机组的调节范围和调节能力提出了更高要求。混流式水轮机全负荷稳定运行是行业的一个梦想,是水电助力电网吸纳风、光等能源的技术支撑和我国能源结构调整的保障。覃大清在国际上首先创造性地提出新的水力设计思想,并率先开发了宽范围、高稳定、高可靠的水轮机技术,以系统最优替代传统局部最优,首次提出双反向C叶片翼型结构,使水轮机稳定性不仅好于45%~100%P r的国标范围,有的还达到0%~100%P r,白山、丰满重建、大华桥、李家峡、苏阿皮蒂等电站的实践证明,即便对于低水头高比转速大型机组,也实现了全负荷稳定运行,促进了风光水互补,引领了行业的发展。
覃大清的这项成果对水电站建设和水电行业发展具有重要的意义和很高的科学价值。未来,这一成果将广泛使用在后续开发的新建电站水轮机和老旧电站水轮机改造上,最大限度地增强水电运行的灵活性,应对秒到分钟时间尺度瞬时随机波动的风、光等清洁能源,提升了电网的适应消纳能力,俗称为电能“去毛刺”,为解决弃风、弃光等难题找到了一条有效的水电技术解决方案,为能源领域带来巨大的经济和社会效益,必将为我国乃至世界实现“碳达峰”及“碳中和”作出重要贡献。
长久以来,电能难以储存,抽水蓄能电站可以充当起电力系统的“充电宝”。抽水蓄能电站也是目前世界上唯一成熟并商业化的超大规模物理储能方式,在电力系统电力富余时,抽水蓄能电站利用电力抽水到高处存储;在电力不足时放水发电,满足用电需求。抽水蓄能电站具有调峰、填谷、调频、储能、事故备用等多重功能,具有促进清洁能源产业发展等诸多作用,可保证电力系统安全稳定经济运行,实现清洁可再生能源从小时到天的时间尺度的“搬家”调节,增强电网对清洁可再生能源消纳能力,促进能源结构调整。
但是,在十多年前,抽水蓄能设备关键技术还长期被国外垄断,不仅价格昂贵,而且服务滞后,大型抽水蓄能机组及成套设备的国产化需求迫在眉睫。为打破窘境,从2008年到现在,作为国家大型抽水蓄能机组成套设备研制创新团队负责人,覃大清带着团队踏上了自主化研制之路。他参与了哈电自主研发的响水涧、溧阳、仙居等所有11个项目,成功主持完成一批国产化大型抽水蓄能机组的水泵水轮机水力开发工作,实现我国大型水泵水轮机的完全自主化研究,并在主要性能匹配、水泵“驼峰”、水轮机工况“S”区、水泵空化和水轮机压力脉动等关键水力特性水力开发技术上取得了许多重要的突破。短短十几年,就实现了我国常规抽水蓄能机组技术从跟跑、并跑到领跑。
2004年,一个偶然的机会,覃大清接触到一个全新领域——水泵。“当时,哈尔滨第三发电厂(以下简称“哈三厂”)60万千瓦机组循环水泵流量不能满足要求,每年都会影响他们发电,为此他们寻遍了国内的工厂,国内水泵行业对此束手无策,电厂只好找到我们求援。”覃大清回忆起当时的状况,最初只是机缘巧合,“我也只能是‘死马当活马医’,通过更换叶轮等少量部件,没想到使流量增加了7%,效率提高了13.6%。”经覃大清处理之后,哈三厂的水泵从2005年投运到现在,17年过去了,一直安全稳定运行,基本上再也没有大修。
无心插柳,却初战告捷!在此基础上,2010年,哈电有机会参与到有“泵中三峡”之称的牛栏江-滇池补水大泵的竞标中来,覃大清带领的团队没有令人失望,以性能优于国外公司而胜出,从而打破了国外企业对大型引水泵的技术垄断,结束了我国大型引水泵长期依赖国外技术和国外产品的局面。2013年顺利投运之后,事实证明我们国产的大泵性能优异,这也让国外同行对手心服口服。
此后,覃大清负责国家重点研发计划“高扬程大流量水泵关键技术研究”,完成了依托工程水泵机组的开发、设计、制造关键技术研究,达到国际先进水平,实现了高扬程大流量大型水泵机组设计制造国产化。在山西小浪底引黄、中部引黄水泵成功应用后,又在与国内外厂家的竞争中获得陕西“引汉济渭”的黄金峡大泵和广东珠三角引水鲤鱼洲水泵项目,开创了我国大型高端水泵自主化的新局面。
“只有不断创新,不断超越,才能不被淘汰!”面对工程技术快速发展和不断提升的工程需求,困难和挑战前所未有,覃大清转换视角激励大家,“我们把这些工作承担下来,在承担风险挑战的同时,其实也是给我们的自主创新创造了一个大展身手的空间。”而在这一系列攻坚克难的过程中,他们不辱使命,成功刷新了多个国内、亚洲和世界的工程纪录。
随着年龄的增长,覃大清越发重视水电事业人才梯队的完善和建设,从工作或生活点滴对员工进行培养。他始终认为:人才是一切发展的源泉,是科研和工程实践的主导力量。历经多年的硬仗锤炼,他带领出了一支素质优良、精通专业并具有国际化视野的技术团队。
每每在技术攻关最艰难的时候,作为项目团队的“头雁”,覃大清都能够引领着团队找准方向,峰回路转,突围而出,这与他的人格魅力和识人用人智慧密不可分。他强调要构建大平台、组建大团队,同时对青年人才的培养也是不遗余力、甘当人梯。所谓“海纳百川”,就是宽容每个人的个性、发挥每个人的闪光点。通过团结协作,使大家为一个更大的、一致的理想和目标而努力。
团队之道,上下同欲者胜!单打独斗早已不适应新时代学术、科研发展的需要。一个成功团队的发展史,必然是一群志同道合者的奋斗史。在共同的理念和目标的引领下,在基础研究、应用研究以及工程实践等不同层面中,大家发挥着各自的长处。“尺有所短,寸有所长,要兼收并蓄,我觉得这非常重要。”覃大清有一个“足球队”理论,“大家有分工更有协作,所有人都是多面手,既能够防守,也能够进攻,无论是谁进球都是球队的胜利。”投射到团队协作上,他总结为“互相尊重,互相认可,共同努力,荣辱与共。信任就是生产力!”
敢想,敢干,敢于担当,这是大家给予覃大清的标签,他屡屡能将奇思妙想变为现实。幼年时一场重病,险些夺去他的生命,是一位医生用中医方法救治了他。后来他自学中医,更独辟蹊径将中医辨证的思维和理论运用到日常的科研工作中。“中医使我开阔思路,西医使我严格谨慎。中西医结合在一起,不仅指导我解决了高部分负荷、S区等世界性难题,而且还解决了许多实际的疑难杂症。”覃大清笑言。
覃大清在培养人才方面有自己一套独到的看法。“我们现在的年轻人理论基础都不错,而且都非常聪明。但是不能只做考高分的‘秀才’,中国的能源问题不能只停留于理论研究上,要知需求、敢实践,要有在实战中解决问题的能力,要从书斋和实验室里走出去,走向广阔江河湖海。”
多年的科研经历和经验积累,覃大清将自己最大的体会反复叮嘱于年轻人,水电科研和工程是与自然界打交道,要具有开阔的眼界和胸怀,在自然面前,无论你多聪明,也要知谦逊,懂敬畏,容不得半点狂妄和轻心。“要能静下心来集中精力干一件事,有水滴石穿的精神。”覃大清将自己30多年水电科研实践中积累起来的经验和智慧倾囊授予年轻人,帮助他们打通从理论到应用的最后一公里距离,让年轻一代在工程实践过程当中快速成长,成为企业的“核心竞争力”。
尽管是团队的带头人,但覃大清会认真听取每一位成员的意见,并秉持实践是检验真理唯一标准的态度,他有一句至理名言叫作“机器会说话”,鼓励团队成员不要迷信权威,自己去独立思考,“学术可以有不同的看法,不是权威或者领导就是绝对正确的,任何方案、理论、技术甚至是经验,都只有通过实践才能得以验证。真正对不对,机器说了算!客观说了算!”
就是这样一个温文尔雅的覃大清,自嘲“一直学不会瞪眼睛训人、拍桌子骂人”,然而在他的带领下,却铸造出一支敢担当、善攻坚的水电铁军,助推着我国水轮机、水泵水轮机和大型水泵不断取得进步,让中国制造在水电领域越来越硬气。
水利兴则仓廪实、民安居。水电水利工程是一项功在当代、利在千秋的事业。35年不长,时光流逝中不过沧海一粟,上下求索跬步才起;35年不短,人生如寄,奋斗的路程上也不过两三个35年。千百年来,让江河安澜、百姓富足、水利更好地造福人民,一直是中华民族的美好愿望,也是长久以来我国践行可持续发展水电水利思路的最终目标。
在别人眼中,流水寻常。而于覃大清,他在这本“无字之书”中读到了新的内容。在他看来,泽被万物是一种品行,奔流不息是一种精神,水滴石穿是一种毅力,刚柔并济是一种能力,海纳百川是一种胸怀。2500多年前,老子在《道德经》中写道“上善若水,水善利万物而不争”,而在覃大清身上,很多人也读到了那种“功成不必在我,功成必定有我”的境界与担当。
在覃大清心中,水电事业不是一场百米竞赛,更像是跑一场马拉松,要讲科学,善规划,谋长远。不仅要只争朝夕,更要久久为功。他经常鼓励身边的研究人员要敢于“做梦”,持续“做梦”。这些年来,在他的不懈奋斗中,“三峡梦”“抽蓄梦”“水泵梦”一个一个接连实现。“人总得有志向嘛,连梦都不敢做,还能做成事吗?只要坚持不懈地努力,我们‘中国梦’就总会实现的!”覃大清的话掷地有声。
专家简介
覃大清,高级工程师,哈尔滨电气集团有限公司首席专家,哈尔滨电机厂有限责任公司副总工程师,水电装备制造业和能源设备业的领军专家。入选国家“万人计划”领军人才,国家创新团队“大型抽水蓄能机组成套设备研制创新团队”负责人,国际电工委员会/水轮机技术委员会(IEC/TC4)中国首席代表,水力发电设备国家重点实验室主任,国家水力发电设备工程技术研究中心副主任,全国水轮机标准化技术委员会秘书长,中国动力工程学会水轮机专业委员会主任委员,全国海洋能转换设备标准化技术委员会主任委员。多年来,独立探索出一套融合西方现代科技与中国工程实践经验的研究创新方法,在大型水轮发电机组研究、抽水蓄能机组研究、大型水泵和特种泵研究、海洋能新能源发电设备研究、水力试验研究、标准制修订等领域均取得了丰硕的成果。