说起我国有名的水利工程,相信许多人脱口而出的应该都是三峡水电站,但是你知道白鹤滩水电站吗?规模不如三峡,却拿下了多个世界第一,被称为水电行业的“珠穆朗玛峰”。
白鹤滩水电站有多牛?白鹤滩水电站耗资1800亿,投入使用仅两年,累计发电量超过1000亿千瓦,相当于1.48亿人一天的用电量,凭一己之力,满足了中国十分之一的用电需求。
但尽管如此,白鹤滩水电站还是被称为世界第二大水电站,排在了三峡水电站之后。因为其整体规模比三峡确实没有三峡大,但从某些方面来说,白鹤滩水电站要比三峡技高一筹,比如说效率和能量密度更高。
这里我们可以算笔账,三峡水电站的装机规模为2250万千瓦,多年平均流量为4500亿方,年发电量为900亿度;而白鹤滩水电站,装机规模仅为1600万千瓦,多年平均流量为1300亿方,年发电量则是624亿度。也就是说,相同水量下,白鹤滩水电站发的电是三峡的2.4倍。
为什么白鹤滩水电站的发电效率会那么高呢?很多人第一时间想到的应该都是水位落差的问题。确实,白鹤滩地处阶梯交界处,两山夹持,河谷狭窄,水流落差较大。而三峡水电站处于汉江平原,江面宽广,库容量大,但水位落差相对较小。两者天生的水能资源上来看,白鹤滩确实是要略胜一筹。
但其实在我国,拥有这样天然优势的水电站选址不在少数,为什么白鹤滩就能脱颖而出,成为我国水利工程史上浓墨重彩的一笔?说到底,还是要坚信先进技术是最高生产力。
白鹤滩水电站配备的是全球最大容量的百万千瓦级水轮发电机组,总装机容量达到1600万千瓦,单机发电功率世界第一,一秒的发电量就够一个普通家庭用整整两个月,相当于烧172斤标准煤的发电。
白鹤滩水电站攻克无数技术难题白鹤滩水电站问世之前,我国国产的发电机组已经是世界领先的85万千瓦了,而白鹤滩的发电机组相当于是站在山顶攀登更高峰,达到了100万千瓦,也因此,其结构与普通水轮发电机完全不同。
普通发电机转轮叶片的长短、大小完全一样,而白鹤滩的水轮发电机,由长短叶片相互组合的结构,增加了总面积,同时保证了出水口水流能顺畅流动,把几乎不可能再提升的水轮机效率硬是提到了96.7%,几乎做到了不浪费一滴水。
在制造时,最大的难点就是实现水轮发电机的均匀性。水轮发电机工作时每分钟要转111圈,在这样的高转速下,但凡有一个叶片的重量稍有不同,旋转都会发生偏差和位移。影响发电效率不说,长此以往,还会缩短水轮机使用寿命。
所以这些转轮尺寸的误差,要控制在零点几毫米以内,最终生产出来的发电机,全速旋转时,摆动幅度不超过0.03毫米,还没有一根头发丝的直径大,就算在它旁边立几枚硬币,都能做到纹丝不动。
不仅仅是发电机组,作为目前技术难度最高的水电站,白鹤滩水电站已经有多项指标进入世界水电技术的“无人区”。
光是建造大坝的前期准备,工程量就十分惊人。白鹤滩两侧的山体并不完全对称。右侧坡度较之左侧更为陡峭,这样一来,大坝左右两侧承受的水压也是不对称的,如果一侧承受的压力过大,很容易造成坍塌事故。
为了解决这个问题,施工组决定在建大坝之前,先在左岸浇筑一块垫座,让河谷两侧尽量对称,再把中空注浆的锚管打进山坡,相当于给山坡增加了钢筋骨架,增加山体的牢固性,防止山体滑坡。
建造大坝时,一般都是用混凝土浇筑,然而因为浇筑过程中,混凝土遇水会大量放热,凝固之后又冷却,这样急剧的热胀冷缩,很容易让混凝土产生细小的裂缝。再加上白鹤滩的河谷温度较高,风也大,会带走更多混凝土表面的水分,让裂缝更容易产生。
但是像白鹤滩这种规模的水利工程,蓄水时承受的压力相当于十万个火车头的重量,就好像一个指甲盖上站了一只大象。这种情况下任何裂缝带来的风险都是不可估量的。
为了避免这种风险,工程师再次“勇闯无人区”,直接从零开始自主研发低热混凝土。同时安装了温控系统,一旦检测到浇筑过程中温度稍有异常,立马调整教主速度或者采取物理降温,整个浇筑过程从开始到凝固,温度都保持在7℃上下,做到了800万方混凝土浇筑的大坝,从头到脚一个裂纹都没有。
白鹤滩水电站为什么非修不可?既然白鹤滩水电站的修建难度那么大,为什么还要修呢?我们不是已经有世界第一大的三峡水电站了吗?
但其实,三峡水电站并不能取代其他水电站。这不是单纯总发电量的问题,长江流域地域广阔、涉及范围广,需要建设多个梯级水电站。白鹤滩水电站位于四川省凉山州,与三峡大坝相距甚远。它们分别担任着为西南地区和汉江平原地区居民供电的重任。
而且我国水电站除了发电之外,往往兼具防洪、航运等多种功能,白鹤滩水电站就是金沙江下游干流河段开发的第二个梯级电站,对长江的航运、防洪等综合效益有重要作用。
更为重要的是,白鹤滩水电站也是我国“西电东送”工程重要的一环。
“西电东送”工程一共分为三条主要通道,其中中部通道就是由四川重庆向华东华南地区输电,主要以三峡、金沙江干支流水电为主。而白鹤滩水电站就是江浙输电线路工程的重要源头。
整个长江沿线的水利工程都构成了一条清洁能源输送的大走廊,白鹤滩水电站首批机组投产发电,标志着这个世界最大的清洁能源走廊基本建成。
而你能想到吗?沿着这条能源工程路线,长江的每一滴水都变成了妥妥的“打工人”,从上游到下游一路都会经过乌东德、白鹤滩、乌东德、溪洛渡、向家坝、三峡和葛洲坝这六个巨型水电站,这也就意味着,每一滴水都要发六次电,生命不止,发电不熄。
可以想象,如果未来金沙江中游和上游的水电站也建成,对长江水资源的利用将更加充分!这六座巨型水电站进行联合调度,年均发电量可达到惊人的3000亿千瓦时,全部都是清洁的水电能源。每年能够节约标准煤约9045万吨,减少二氧化碳排放约24840万吨。放眼全世界,能构建这样大型系统工程的有且只有中国。
在建设白鹤滩水电站的征途中,我们不断争鸣、创新、发展,为点亮万家灯火努力奋斗。这是大国重器崛起的姿态,也是时代赋予我们的责任和使命。大江奔腾、浩浩荡荡,而白鹤滩水电站则如同一颗升起的璀璨明珠,在世界水电建设史上闪耀着最绚丽夺目的光彩。
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