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看大國重器 觀鶴舞金沙——走近超級工程白鶴灘水電站

2022-12-19 16:35編輯:陸元華

來源:央視新聞客戶端2022-12-19 09:36:13

在建規模世界第一、裝機規模全球第二大水電站——金沙江白鶴灘水電站最后一臺機組進行最后調試運行,明天(12月20日)白鶴灘水電站16臺百萬千瓦水輪發電機組將全部投產發電,這標志著我國在長江之上全面建成世界最大清潔能源走廊。

白鶴灘電站位于四川省涼山州寧南縣和云南省昭通市巧家縣境內,是金沙江下游四座梯級電站中的第二個梯級。白鶴灘水電站工程規模巨大,地質條件復雜,綜合技術難度位居世界第一。水庫正常蓄水位825米,控制流域面積43.03萬平方公里,占金沙江流域面積的91%。電站主體工程于2017年7月全面開工建設,2021年6月28日首批機組投產發電。截至12月20日,白鶴灘水電站累計發電量超過530億千瓦時,主要輸送江蘇、浙江等區域,助力長三角地區一體化高質量發展。

白鶴灘水電站創造六項世界第一

白鶴灘水電站工程規模巨大,地質條件復雜,工程地處金沙江干熱河谷地帶,綜合技術難度位居世界第一,主要技術指標創六項世界第一。

發電機組單機容量100萬千瓦世界第一:

左右岸各安裝8臺百萬千瓦的水輪發電機組。單臺機組高50米,重達8000多噸,重量與埃菲爾鐵塔相當。每臺機組運轉一個小時發出一百萬度電,可滿足一家人400年的用電。

地下洞室群規模世界第一:

地下洞室開挖量2500萬立方米,體量足夠建起十座胡夫金字塔。由400多條洞室組成,總長度達217公里。

無壓泄洪洞群規模世界第一:

為了確保萬年一遇特大洪水工程安全要求,建造了三條世界規模最大的無壓泄洪洞。泄洪洞群實現快速下泄洪水,好比為洪水修建3條高速公路,最高達到47米每秒,相當于170公里每小時,15分鐘就能灌滿一個西湖。

圓筒式尾水調壓室規模世界第一:

設計有8個圓筒式尾水調壓室,直徑42到49米,直墻高度為77到92米,為世界上已建水電工程中直徑、高度最大的尾水調壓室。

世界首次全壩使用低熱水泥混凝土:

白鶴灘水電站大壩為混凝土雙曲拱壩,“雙曲”的意思是在橫向和豎向都是曲線,頂部弧線長度709米,最大壩高達到了289米,相當于100層樓高。白鶴灘大壩全壩應用低熱水泥混凝土,低熱水泥混凝土總量800多萬立方米,是三座胡夫金字塔體量。

300米級高拱壩抗震參數世界第一:

白鶴灘混凝土結構抗裂安全系數超過2.0,大壩長期承受1650萬噸世界第二大水推力,相當于1.5萬個“長征五號”火箭的推力。

百萬千瓦水輪發電機組是如何發電的

白鶴灘水電站的機組單機容量達百萬千瓦,位居全球第一。重達8000多噸的龐然大物是如何發電的?發電效率如何?跟隨記者去現場看看。

總臺央視記者 張偉:白鶴灘水電站有兩個世界規模最大的地下廠房,它們位于大壩兩側的山體深處。地下廠房長438米,寬34米,高88.7米,可以輕松停下13架大型客機。

總臺央視記者 張偉:我現在位置是白鶴灘水電站右岸的地下廠房,大家看到的就是明天即將投產的最后一臺百萬千瓦發電機組,9號機組。我現在所在的位置是9號機組的機頂蓋,在我腳下有一個50多米高、8000多噸重的水輪發電機組。機組的核心部件為轉子、轉輪、發電機軸、水輪機軸,它們像“串糖葫蘆”一般“串”起來,正在高速運轉著。

從200多米高處下來的水流推動轉輪轉動產生機械能,機械能再帶動轉子轉動切割磁場產生電能,其中能量的轉換特別容易有損耗。但是我們工程師卻把這個損耗降到了最低,單位水的能量96%以上轉化為電能,可以說做到了極致。

總臺央視記者 張偉:這些機組單機容量100萬千瓦,位居世界第一。它是一個什么概念呢?當這臺機組每轉一圈可發電約150度,相當于一個普通家庭一個月的用電量。運行一個小時,就可以發出100萬度電。

白鶴灘水電站的電去哪里

白鶴灘水電站是實施“西電東送”的國家重大工程,強勁的清潔電能將通過“白鶴灘-江蘇”“白鶴灘-浙江”兩條特高壓直流工程直送江浙兩省,為長三角經濟發展注入綠色動力。

白鶴灘送江蘇±800千伏特高壓輸電工程,止于江蘇省蘇州,途經四川、重慶、湖北、安徽、江蘇5?。ㄊ校?,線路全長2080千米。白鶴灘-浙江±800千伏特高壓直流輸電工程,止于浙江杭州,線路全長2140.2公里,輸電容量8000兆瓦,預計2023年整體投運。

三峽集團白鶴灘水力發電廠廠長 劉海波:我們百萬機組所發出的電能,通過我們的出線場向外輸送到送端的換流站,通過升壓和換流,就轉變成了正負800千伏的特高壓直流,特高壓直流的輸送線路,就像一條西電東送的高速公路,實現了我們白鶴灘的電能安全高效低損耗地輸送到了我們對端的江蘇和浙江的用戶。

作為長江上游的干流河段,金沙江全長3479公里,天然落差達5100米,占長江干流總落差的95%,水能資源蘊藏量達1億千瓦。金沙江下游河段,是金沙江水能富藏的“黃金河段”,三峽集團在這里梯級滾動開發了烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩四個巨型電站,總裝機容量4600多萬千瓦。目前,四個電站多年年平均發電量將達到2000多億度,約相當于兩個三峽工程的發電量。

發電量接近的三峽和白鶴灘水電站,為何形狀卻大不相同?

三峽水電站和白鶴灘水電站,作為兩個發電量接近的電站,形狀看起來卻完全不同。三峽大壩是一條筆直的大壩,兩側很寬,又矮又長,橫截面是一個直角梯形。而白鶴灘大壩則看起來又薄又高,猶如一彎新月鑲嵌在河谷之中。是什么造成了這種區別呢?

三峽大壩和白鶴灘大壩,是兩類最重要水壩的典型代表:重力壩和拱壩。

水壩的兩側水壓不均,上游壓力大,下游壓力小。隨著兩側水高度差的增加,這種壓力差往往能達到十幾個大氣壓之多。水壩要想正常工作,就必須平衡這一巨大的壓力差。其中,重力壩是依靠壩體自重產生的壓力來抵消水壓力的,而拱壩則是借助于拱的形狀將水壓傳遞給兩側的巖體。

相對而言,重力壩的結構冗余度較大,因此比較安全可靠,耐久性好,可以抵抗滲漏。對于三峽采用重力壩的壩體模式是十分科學的。尤其是長江在三峽段的江面十分寬闊,兩側也缺乏足夠堅固的基巖可以傳力,重力壩恰好可以應對這樣的環境。

不過,對于白鶴灘水電站這樣的大壩,重力壩的模式就顯得不合時宜了。

白鶴灘水電站的落差很大,重力壩要想承擔這么高的壓力差,所需要的大壩體積將會極其驚人。這既造成極大的材料浪費,拖延工期,而且也對地基造成了巨大的壓力。

而采用拱壩模式,則大大提高了壩體的利用效率,讓大壩的每一處都能均勻受力,也大大減輕了地基的壓力。此外,由于金沙江白鶴灘處水面狹窄,兩側的山體比較堅實,恰好能夠承擔拱壩傳遞過來的水壓力。

在各種拱壩形式中,白鶴灘大壩屬于形式最為科學的一類,叫做“雙曲拱壩”。它的壩體為雙曲面,受力模式最為科學,可以使拱壩的厚度減小、壩高增大。尤其是對于白鶴灘這樣的V形河谷,可以有效地節省壩體材料,同時提高安全性。

俯瞰白鶴灘13年滄桑巨變

白鶴灘水電站自2010年開始籌備建設,13年來,這座巨型水電站從無到有,經歷滄桑變化。

從2010年拍攝的衛星圖可以看到,此時的金沙江正奔流于懸崖峭壁之間,沒有阻絕,兩岸山體還是原始狀態。

時間來到2015年,這個時候兩岸已經非?!盁狒[”了,原本險峻陡峭的山崖布滿了四通八達的施工道路和臨時建筑;施工期間承擔過流任務的導流洞也已經出現在了金沙江兩岸,預示著很快這里就將發生更大的變化。

2016年隨著工程截流,衛星圖的變化更加明顯。其中最大的變化就是金沙江里出現了一整片施工場地,大壩和水墊塘即將出現在這里。

2017年4月,大壩正式啟動澆筑,從衛星圖上我們可以看到這座特高拱壩成長的過程。

在2017年到2021年的衛星圖中,大壩是絕對的“主角”,它如奇跡一般拔地而起,逐漸成長為橫亙在金沙江上的雄偉建筑。

如今,白鶴灘水電站成功蓄水至825米,呈現出高峽平湖的壯美景象,積攢了巨大能量的江水通過兩岸山體內的引水管到達發電機組,沖擊水輪機葉片旋轉帶動發電機轉動,從而發出清潔、綠色的電能。

(總臺央視記者 張勤 王琰 朱江 天雷 張偉 唐志堅 三峽傳媒)

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