砥砺奋进的五年丨我国水电技术实现跨越
来源:中国电力报 时间:2017-09-11 字体:[ ]

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。

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