建設(shè)世界最大清潔能源走廊 走出三峽特色創(chuàng)新之路
本網(wǎng)訊（杜健偉）黨的十八大以來(lái)的十年，是中國(guó)水電事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展勇攀世界高峰的十年。
三峽集團(tuán)承前啟后，帶動(dòng)水電全產(chǎn)業(yè)鏈攻堅(jiān)克難，實(shí)現(xiàn)了水電裝備自主設(shè)計(jì)、自主制造和重要材料的全國(guó)產(chǎn)化，走出了一條具有三峽特色的創(chuàng)新之路。今天的三峽集團(tuán)，已通過(guò)建設(shè)運(yùn)營(yíng)世界最大清潔能源走廊，成為名副其實(shí)的水電原創(chuàng)技術(shù)“策源地”。
特色一：接續(xù)開(kāi)拓發(fā)展實(shí)現(xiàn)“水電引領(lǐng)”
三峽工程建成后，三峽集團(tuán)揮師西進(jìn)，啟動(dòng)金沙江下游梯級(jí)水電站開(kāi)發(fā)建設(shè)。面對(duì)金沙江得天獨(dú)厚的水能資源，三峽集團(tuán)聯(lián)合國(guó)內(nèi)水電裝備設(shè)計(jì)制造企業(yè)，在水電重大技術(shù)裝備領(lǐng)域不斷刷新紀(jì)錄。2012年，向家壩水電站首批機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電，國(guó)產(chǎn)機(jī)組成功實(shí)現(xiàn)70萬(wàn)千瓦向80萬(wàn)千瓦的跨越。
▲?航拍向家壩水電站? 攝影：許建
2021年6月28日，白鶴灘水電站首批100萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組順利投產(chǎn)，在引領(lǐng)世界水電發(fā)展征程上實(shí)現(xiàn)了新突破。
機(jī)組容量提升的背后，是新材料、新工藝、新設(shè)備和新技術(shù)的全面研發(fā)與應(yīng)用，是貫穿設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)、材料采購(gòu)、加工生產(chǎn)、部件裝配、出廠驗(yàn)收到機(jī)組運(yùn)行維護(hù)的技術(shù)創(chuàng)新和管理創(chuàng)新。
隨著金沙江下游四座梯級(jí)電站相繼投產(chǎn)，我國(guó)水電重大裝備實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。三峽集團(tuán)突破并掌握了70萬(wàn)千瓦至100萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組研制核心技術(shù)，目前全球大于70萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機(jī)組全部在三峽集團(tuán)。
▲?白鶴灘左岸地下電站全景? 攝影：趙健
“三峽集團(tuán)通過(guò)聯(lián)合攻關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)制定、協(xié)同研發(fā)，引領(lǐng)中國(guó)水電全產(chǎn)業(yè)鏈實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)、自主制造、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)和重要原材料的全國(guó)產(chǎn)化，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外相關(guān)領(lǐng)域的空白，實(shí)現(xiàn)了從‘中國(guó)制造’到‘中國(guó)創(chuàng)造’的轉(zhuǎn)變，使我國(guó)水電裝備制造技術(shù)跨入世界領(lǐng)先地位。”中國(guó)工程院院士、三峽集團(tuán)原總工程師張超然這樣評(píng)價(jià)水電機(jī)組國(guó)產(chǎn)化歷程。
國(guó)產(chǎn)化機(jī)組裝機(jī)容量節(jié)節(jié)攀升的同時(shí)，我國(guó)拱壩建造也進(jìn)入了“智能”時(shí)代。
在白鶴灘工程建設(shè)管理中心，工作人員用鼠標(biāo)輕輕一點(diǎn)，關(guān)于大壩的全部信息就出現(xiàn)在大屏之上。
大壩施工期間，一個(gè)集成BIM、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)等前沿信息技術(shù)的系統(tǒng)，通過(guò)埋設(shè)在大壩身體里的上萬(wàn)支監(jiān)測(cè)儀器，24小時(shí)不間斷地采集澆筑進(jìn)度、混凝土溫度、環(huán)境溫度、濕度等數(shù)據(jù)，并根據(jù)大壩需要采取相應(yīng)措施，確保大壩時(shí)刻處于最“舒適”的狀態(tài)。
早在溪洛渡大壩建造時(shí)，三峽集團(tuán)就創(chuàng)新建立了一套全過(guò)程、全方位、全生命周期的仿真系統(tǒng)，溪洛渡大壩一旦出現(xiàn)“頭疼腦熱”，便能及時(shí)準(zhǔn)確地“匯報(bào)病情”，為技術(shù)人員“對(duì)癥下藥”提供依據(jù)。
烏東德、白鶴灘在溪洛渡智能建造的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，為傳統(tǒng)建造行業(yè)的數(shù)字化、智能化提供了“三峽樣板”。
特色二：串珠成鏈勇當(dāng)產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長(zhǎng)”
2017年4月，白鶴灘大壩的第一倉(cāng)混凝土抵達(dá)倉(cāng)面。1510天后，一座最大壩高289米、壩頂弧長(zhǎng)709米的巨型建筑屹立在金沙江上。
▲?航拍白鶴灘水電站大壩上下游面形象? 攝影：謝雷
構(gòu)成這座雄偉大壩的是一種名為“低熱水泥混凝土”的材料，它能有效降低混凝土的最高溫度，提高混凝土抗裂安全能力。
雖然低熱水泥混凝土優(yōu)點(diǎn)眾多，卻由于國(guó)內(nèi)外建造行業(yè)對(duì)它的發(fā)熱規(guī)律和后續(xù)養(yǎng)護(hù)措施掌握不夠充分，屬于它的大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景始終沒(méi)有到來(lái)。直到烏東德、白鶴灘水電站的建設(shè)，低熱水泥混凝土才迎來(lái)了“主角”時(shí)刻。
“三峽集團(tuán)率先在烏東德、白鶴灘特高拱壩全壩采用低熱水泥混凝土新技術(shù)，為建造包括‘無(wú)縫大壩’在內(nèi)的混凝土工程提供了重要的技術(shù)支撐。”張超然院士介紹說(shuō)。
為了建設(shè)“無(wú)縫大壩”等優(yōu)質(zhì)混凝土工程，三峽集團(tuán)踏出了關(guān)鍵一步。三峽集團(tuán)聯(lián)合相關(guān)企業(yè)和科研單位，首次制定了水工混凝土低熱水泥技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，形成了一整套低熱水泥混凝土施工工法和工藝，研發(fā)出相配套的溫控防裂技術(shù)，為低熱水泥混凝土大規(guī)模推廣運(yùn)用創(chuàng)造了條件。
隨著烏東德、白鶴灘兩座大壩的建成，低熱水泥混凝土的優(yōu)點(diǎn)不斷顯現(xiàn)，與之配合的各種施工方案得到了優(yōu)化和驗(yàn)證，開(kāi)創(chuàng)了高拱壩大體積溫控防裂的新途徑，“無(wú)壩不裂”這一困擾水電行業(yè)多年的難題成為了歷史。
▲?航拍烏東德大壩? 攝影：許健
兩座巨型水電站對(duì)低熱水泥混凝土的龐大需求量，帶動(dòng)了相關(guān)廠商原材料供應(yīng)鏈技術(shù)發(fā)展，提升了產(chǎn)品質(zhì)量以及供應(yīng)能力。對(duì)低熱水泥混凝土的研究和運(yùn)用，打通了創(chuàng)新鏈和產(chǎn)業(yè)鏈的最后一公里。
低熱水泥混凝土規(guī)模化應(yīng)用是近年來(lái)三峽集團(tuán)“研有所用”的一個(gè)縮影。在烏東德、白鶴灘建設(shè)過(guò)程中，三峽集團(tuán)攜手主體設(shè)計(jì)院、相關(guān)參建單位及生產(chǎn)廠商，實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)800Mpa高強(qiáng)鋼首次大規(guī)模運(yùn)用、550kV特大容量組合式變壓器的核心部件——高磁感取向硅鋼片國(guó)產(chǎn)化等重大突破。通過(guò)新材料、新技術(shù)、新標(biāo)準(zhǔn)的研發(fā)應(yīng)用，三峽集團(tuán)在形成大水電建造和運(yùn)營(yíng)核心技術(shù)的同時(shí)，帶動(dòng)了全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
特色三：深入世界水電“無(wú)人區(qū)”
“總裝機(jī)容量達(dá)7169.5萬(wàn)千瓦，占全國(guó)水電裝機(jī)總量的近19%，是長(zhǎng)江流域防洪安全、航運(yùn)安全、生態(tài)安全、水資源安全和能源安全的基石。”張超然這樣評(píng)價(jià)世界最大清潔能源走廊。
建設(shè)好、運(yùn)營(yíng)好世界最大清潔能源走廊，是三峽集團(tuán)的使命。黨的十八大以來(lái)，三峽集團(tuán)積極發(fā)揮科技創(chuàng)新主力軍作用，在建設(shè)運(yùn)營(yíng)世界最大清潔能源走廊的征途中，以解決實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，深入世界水電“無(wú)人區(qū)”，開(kāi)展全過(guò)程創(chuàng)新，不斷夯實(shí)中國(guó)水電的世界引領(lǐng)地位。
金沙江下游有著豐富的水能資源，也有著復(fù)雜的地質(zhì)條件，想要在這里建好四座巨型水電站，需面對(duì)一系列世界級(jí)難題。
溪洛渡水電站地下洞室群開(kāi)挖量足足有874萬(wàn)立方米，曾是已建水電站的世界之最，在不到1平方公里內(nèi)有近百條洞室縱橫交錯(cuò)。如此巨大的地下洞室在開(kāi)挖過(guò)程中稍有不慎，就可能引起巖體開(kāi)裂破壞甚至塌方，影響施工和后期運(yùn)行安全。
▲ 航拍溪洛渡水電站? 攝影：謝雷
三峽集團(tuán)首創(chuàng)地下洞室群圍巖穩(wěn)定、變形控制實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋分析系統(tǒng)，利用監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析研究，用電腦來(lái)模擬巖體的應(yīng)力、變形等特性，從而判斷巖體當(dāng)前和長(zhǎng)期的穩(wěn)定性。
在建設(shè)過(guò)程中，三峽集團(tuán)提出了地下洞室開(kāi)挖與支護(hù)精細(xì)化、個(gè)性化的成套施工技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)化工藝工法，針對(duì)不同部位和不同的應(yīng)力條件，采取不同的施工手段。
“監(jiān)測(cè)成果表明，溪洛渡地下洞室群圍巖穩(wěn)定、安全可靠。”張超然說(shuō)。
針對(duì)巨型地下洞室群圍巖變形與穩(wěn)定控制的成套技術(shù)，經(jīng)過(guò)規(guī)模更大、地質(zhì)條件更復(fù)雜的白鶴灘地下洞室群建設(shè)，得到進(jìn)一步驗(yàn)證與提升。
近年來(lái)，傳統(tǒng)能源行業(yè)紛紛開(kāi)始數(shù)字化轉(zhuǎn)型，三峽集團(tuán)積極利用現(xiàn)代信息技術(shù)，為世界最大清潔能源走廊高效發(fā)揮發(fā)電、防洪、航運(yùn)等綜合效益提供了數(shù)字化方案。
在三峽集團(tuán)運(yùn)營(yíng)的水電站里，總能看見(jiàn)這樣的工作場(chǎng)景，技術(shù)人員只需使用手機(jī)或平板，就能完成包括設(shè)備維護(hù)管理、運(yùn)行調(diào)度管理、安全可靠性監(jiān)測(cè)、文檔管理在內(nèi)的各項(xiàng)任務(wù)。
便捷的工作流程源于三峽集團(tuán)研發(fā)的電廠運(yùn)行管理信息系統(tǒng)（ePMS)。ePMS是一個(gè)協(xié)同、集成的電力生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)管理信息化應(yīng)用平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)了在同一套應(yīng)用系統(tǒng)里對(duì)多個(gè)電站電力生產(chǎn)管理活動(dòng)的集中管理，用數(shù)字化手段實(shí)現(xiàn)了電力生產(chǎn)“精益運(yùn)行、精心維護(hù)、精確調(diào)度”。隨著ePMS的廣泛運(yùn)用和不斷優(yōu)化，三峽集團(tuán)不僅保障了流域梯級(jí)樞紐安全穩(wěn)定高效運(yùn)行，更是創(chuàng)造了人均運(yùn)營(yíng)5萬(wàn)千瓦水電裝機(jī)的世界紀(jì)錄。
三峽集團(tuán)面向世界最大清潔能源走廊，走出了一條以國(guó)家重大工程項(xiàng)目為載體，以解決建設(shè)運(yùn)營(yíng)中的實(shí)際問(wèn)題為導(dǎo)向，以產(chǎn)學(xué)研用一體化發(fā)展為紐帶，以資金等要素投入為保障，提供首臺(tái)首套應(yīng)用場(chǎng)景，最終推動(dòng)重大裝備和關(guān)鍵核心技術(shù)國(guó)產(chǎn)化的三峽特色創(chuàng)新之路。這條創(chuàng)新之路結(jié)下的累累碩果，正為綠色中國(guó)帶來(lái)澎湃電力，不斷鞏固著中國(guó)水電的世界引領(lǐng)地位。
編輯：喻清卿 萬(wàn)紫薇 楊思恒