三峽水電站開閘放水壯觀場景
四川錦屏一級水電站高三百零五米,創(chuàng)世界拱壩高度紀(jì)錄
埃塞俄比亞吉布Ⅲ水電站由中方承建,,有“非洲三峽工程”美譽(yù)
三峽工程遠(yuǎn)景
中方參與建設(shè)的馬來西亞巴貢水電站(本文圖片來自百度)
原標(biāo)題 改革開放40周年:水電中國造福世界
對于我們中華民族而言,,大自然仿佛顯得格外眷顧,靈巧的造化之手在這塊錦繡大地上“勾勒”出萬千河流,有黃河,、長江,、瀾滄江,有淮河,、黑龍江,、雅魯藏布江……數(shù)千年來,它們朝著大海,,永不停息地奔流,,不僅為我們孕育了萬里沃野,構(gòu)建了民族特有的文化心理,,培養(yǎng)了共有的民族情感,,而且賦予了我們驚人的能量。
在漫長的古代社會,,這驚人的能量常?;没癁樾燮娼k麗的詩篇和畫作等藝術(shù)形式,豐富著中國人的精神世界,,卻極少得到現(xiàn)實的開發(fā)利用,。進(jìn)入近現(xiàn)代社會,隨著水利水電工程技術(shù)的進(jìn)步,,特別是改革開放40年來,,我們在對現(xiàn)代水利水電科技學(xué)習(xí)基礎(chǔ)上進(jìn)行大膽創(chuàng)新,造就了一批舉世矚目的水電工程,,成為世界公認(rèn)的水電強(qiáng)國,。不僅如此,,我們還把掌握的水電工程技術(shù)和積累的水電工程經(jīng)驗與世界各國特別是廣大發(fā)展中國家分享,,讓那里的民眾獲得低廉的電能,點(diǎn)亮生活和夢想,。
總裝機(jī)容量全球第一開發(fā)利用空間廣闊
據(jù)統(tǒng)計,,到1978年底,中國水電裝機(jī)容量達(dá)到1867萬千瓦,,年發(fā)電量496億千瓦時,。這是改革開放啟動之時,中國的水電家底,。鑒于新中國成立初,,水電的薄弱基礎(chǔ)和十年“文革”的巨大破壞,攢到這樣的家底無疑是非常難能可貴的,。作為中國第一座自行設(shè)計,、自制設(shè)備、自己施工建造的大型水力發(fā)電站,,新安江水電站是中國水利電力事業(yè)史上的一座豐碑,,它始建于1957年,,歷時3年即建成投產(chǎn),年均發(fā)電量達(dá)19.6億千瓦時,?!包S河明珠”劉家峽水電站于1975年建成,總裝機(jī)容量122.5萬千瓦,,這是中國首座百萬千瓦級水電站,。
改革開放后,中國水電建設(shè)步伐明顯加快,。上世紀(jì)80年代,,廣蓄、巖灘,、漫灣,、隔河巖、水口等水電站“五朵金花”相繼建成,;上世紀(jì)90年代,,五強(qiáng)溪、李家峽,、天荒坪抽水蓄能電站開工建設(shè),;到2000年底,隨著萬家寨,、二灘,、小浪底、天生橋,、大朝山等一大批水電站相繼建成投產(chǎn),,中國水電裝機(jī)容量達(dá)7700萬千瓦,居世界第二,。
2004年,,以公伯峽水電站1號機(jī)組投產(chǎn)為標(biāo)志,中國水電裝機(jī)容量突破1億千瓦,,居世界第一,。2010年,以小灣水電站4號機(jī)組為標(biāo)志,,中國水電裝機(jī)容量突破2億千瓦,。2012年,三峽水電站最后一臺機(jī)組投產(chǎn),,成為世界最大的水力發(fā)電站和清潔能源生產(chǎn)基地,。此后,溪洛渡、向家壩,、錦屏等一系列巨型水電站相繼開工建設(shè),,中國在世界水電領(lǐng)域保持領(lǐng)先的地位。2017年,,中國水力發(fā)電裝機(jī)為3.41億千瓦,,發(fā)電量1.1945萬億千瓦時,分別占到全球水電總裝機(jī)容量,、發(fā)電量的26.9%和28.5%,。
根據(jù)最新統(tǒng)計,中國水能資源可開發(fā)裝機(jī)容量約6.6億千瓦,,年發(fā)電量約3萬億千瓦時,,按利用100年計算,相當(dāng)于1000億噸標(biāo)煤,。中國水電開發(fā)程度為37%(按發(fā)電量計算),,與發(fā)達(dá)國家水電開發(fā)程度動輒達(dá)到70%、80%甚至超過90%相比,,仍有較大差距,,還有較廣闊的發(fā)展前景。根據(jù)《水電發(fā)展“十三五”規(guī)劃》(2016-2020年),,2020年,,中國水電總裝機(jī)容量達(dá)到3.8億千瓦,年發(fā)電量1.25萬億千瓦時,。預(yù)計2025年,,中國水電裝機(jī)容量達(dá)到4.7億千瓦,年發(fā)電量1.4萬億千瓦時,。
造就海外“三峽工程”助力當(dāng)?shù)貕粝氤烧?/strong>
中國水電資源的特點(diǎn)和難點(diǎn)決定了水電開發(fā)面臨問題的獨(dú)特性和挑戰(zhàn)性,,也造就了中國水電科技的雄厚實力,創(chuàng)造了一系列引以為傲的水電工程建設(shè)的世界紀(jì)錄:2008年全面投產(chǎn)的水布埡水電站,,其擁有世界最高的混凝土面板堆石壩,;2009年全面投產(chǎn)的龍灘水電站,其擁有世界最高的碾壓混凝土壩,;2010年全面投產(chǎn)的小灣水電站,其擁有當(dāng)時世界最高的混凝土拱壩,;2014年全面投產(chǎn)的糯扎渡水電站,,其是目前亞洲第一、世界第三高的黏土心墻堆石壩,。它們是中國水電走向世界,,贏得國際尊重和信賴的最扎實的品牌工程。全世界80多個國家紛紛引進(jìn)中國水電技術(shù)和建設(shè)能力,,與中方建立了水電規(guī)劃、建設(shè)和投資的長期合作關(guān)系,。
2018年1月是老撾水電發(fā)展史上值得銘記的月份,。就在1月22日中國電建承建的老撾南湃水電站竣工投產(chǎn)僅3天后,,中國重型機(jī)械有限公司承建的川壙省南俄4水電站順利開工,這不僅給老撾能源結(jié)構(gòu)帶來深刻變革,,而且將大大推動其實現(xiàn)打造“東南亞蓄電池”,,成為區(qū)域能源中心的國家發(fā)展目標(biāo),。約半個月之后,遠(yuǎn)在非洲喀麥隆,,由中企承建的曼維萊水電站主體部分通過驗收,。3月10日,,由中國電力建設(shè)集團(tuán)有限公司參建的巴基斯坦德爾貝拉水電站項目四期舉行首臺機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電儀式,,標(biāo)志著該國總裝機(jī)容量和發(fā)電量最大的水電項目進(jìn)一步“擴(kuò)容”。兩個月后,,在南美巴西,,中國國家電力投資集團(tuán)有限公司正式接管了該國第九大水電站圣西芒水電站,,開始為其提供為期30年的運(yùn)行維護(hù)服務(wù),。這就是中國水電“走出去”的節(jié)奏:時間上以天計算、空間上縱橫幾大洲,。
在中國水電“走出去”的故事中,,助力埃塞俄比亞從“非洲水塔”華麗轉(zhuǎn)身“非洲電塔”無疑是其中最動人的章節(jié)之一,。2011年,,電力短缺的埃塞啟動了吉布Ⅲ水電站建設(shè),,這是非洲最大的水電站項目,,有“非洲的三峽工程”之稱。其總裝機(jī)容量達(dá)187萬千瓦,,幾乎與此前該國全國電力總裝機(jī)容量持平,。作為該工程的承建方,中國公司歷時5年奮戰(zhàn),,不僅實現(xiàn)了項目完工,,而且全部機(jī)組投入運(yùn)營。再加上早在2009年由中方承建的泰克澤水電站的裝機(jī)容量,埃塞不僅達(dá)到了電力自給,,而且還實現(xiàn)了電力出口,。
在馬來西亞也有一座“三峽工程”,,它就是巴貢水電站。這座位于沙撈越州的巴雷河上的水電站總裝機(jī)容量240萬千瓦,,其壩高達(dá)205米,,水庫庫容超過長江三峽工程,達(dá)438億立方米,。2002年,,中國水電與當(dāng)?shù)毓窘M成的馬中水電聯(lián)營體中標(biāo)該工程,并于次年開工建設(shè),。2010年底,,工程建成移交。2013年,,該工程榮獲第三屆堆石壩國際里程碑工程獎,成為世界大型水利工程的典范之作,。
壩工技術(shù)挺進(jìn)世界一流施工創(chuàng)新成就奇跡
經(jīng)過實踐淬煉的中國水電工程技術(shù)挺進(jìn)到世界一流,,特別是在核心的壩工技術(shù)和水電設(shè)備研制領(lǐng)域,形成了規(guī)劃,、設(shè)計,、施工、裝備制造,、運(yùn)行維護(hù)等全產(chǎn)業(yè)鏈高水平整合能力,。據(jù)中國工程院院士、水利水電施工專家馬洪琪介紹,,伴隨著水利水電建設(shè)的發(fā)展,,中國的壩工技術(shù)也得到了飛速發(fā)展,取得了一批具有世界級水平的技術(shù)創(chuàng)新成果,。比如,,舉世聞名的三峽大壩。長江三峽工程大壩全長2309.5米,,最大壩高181米,,裝機(jī)容量2240萬千瓦,是目前世界上最大的水利樞紐工程,,其建設(shè)是中國壩工技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平的一個標(biāo)志,。
馬洪琪介紹說,三峽工程大壩混凝土體積高達(dá)1600萬立方米,,如何實現(xiàn)大壩混凝土又好又快澆筑,,是施工技術(shù)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。當(dāng)時,工程團(tuán)隊在施工技術(shù)方面進(jìn)行了4項創(chuàng)新:一是以塔帶機(jī)連續(xù)澆筑混凝土為主的綜合施工技術(shù),。從傳統(tǒng)的吊罐澆筑改變?yōu)榛炷烈粭l龍連續(xù)生產(chǎn)工藝,。該澆筑系統(tǒng)由各混凝土拌和樓通過皮帶機(jī)將混凝土輸送到塔帶機(jī)直接入倉澆筑,集水平和垂直運(yùn)輸于一體,。二是計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),。突破傳統(tǒng)的經(jīng)驗判斷模式,研發(fā)了混凝土生產(chǎn)運(yùn)輸澆筑計算機(jī)綜合監(jiān)控系統(tǒng),,實現(xiàn)了混凝土施工全過程的實時監(jiān)控,、動態(tài)調(diào)整和優(yōu)化調(diào)度。三峽大壩1999年至2001年連續(xù)3年澆筑量在400萬立方米以上,,創(chuàng)造了混凝土年澆筑強(qiáng)度世界最高紀(jì)錄,。三是二次風(fēng)冷骨料技術(shù)。三峽工程低溫混凝土生產(chǎn)系統(tǒng)是世界上規(guī)模最大,、溫控要求最嚴(yán)的混凝土生產(chǎn)系統(tǒng),。要求夏季生產(chǎn)出機(jī)口溫度為7℃的低溫混凝土,為此,,首次采用了二次風(fēng)冷骨料技術(shù),。四是混凝土綜合溫控防裂技術(shù)。采用了從選擇優(yōu)質(zhì)原材料,、優(yōu)化混凝土配合比,、控制混凝土出機(jī)口和澆筑溫度、通水冷卻,、表面保溫和流水養(yǎng)護(hù)等一整套溫控措施,。針對已澆筑壩段監(jiān)測的溫度情況,實行個性化通水冷卻措施,。正是這些技術(shù)創(chuàng)新,,使三峽工程獲得國際咨詢工程師聯(lián)合會百年工程項目獎等榮譽(yù)。2017年7月,,中國工程院院士,、三峽工程設(shè)計總負(fù)責(zé)人鄭守仁榮獲國際大壩委員會終身成就獎。
2016年9月26日,,金沙江上的溪洛渡水電站摘得“菲迪克2016年工程項目杰出獎”,,該獎有國際工程咨詢領(lǐng)域“諾貝爾獎”之稱。在馬洪琪看來,,溪洛渡水電站獲獎在很大程度上在于其在建造過程中研發(fā)應(yīng)用的數(shù)字大壩技術(shù)和智能溫控技術(shù),。
溪洛渡“數(shù)字大壩”系統(tǒng)集信息、網(wǎng)絡(luò),、可視化技術(shù)于一體,,首次在壩工界實現(xiàn)了大壩工程施工全過程的數(shù)字化和信息化管理。“數(shù)字大壩”重在預(yù)測,、預(yù)警,,分為施工監(jiān)測系統(tǒng)和仿真分析系統(tǒng)兩大部分。施工監(jiān)測系統(tǒng)重點(diǎn)是對設(shè)計,、進(jìn)度,、質(zhì)量,、施工監(jiān)測等信息進(jìn)行收集和展示,,對混凝土澆筑計劃、原材料檢測,、混凝土生產(chǎn),、運(yùn)輸、澆筑和溫度控制等數(shù)據(jù)進(jìn)行全面收集,,覆蓋大壩施工的全過程,。仿真分析系統(tǒng)主要是結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù),對大壩溫控,、應(yīng)力,、開裂風(fēng)險、安全,、澆筑進(jìn)度等進(jìn)行分析,提出預(yù)警和預(yù)控措施,。溪洛渡“數(shù)字大壩”系統(tǒng)采用信息化技術(shù),,讓施工各個環(huán)節(jié)的管理真正做到了精細(xì)化、個性化,,管理水平上升了一個臺階,,使得大壩施工質(zhì)量實現(xiàn)了實時、在線,、全過程的管理和控制,。
基于“數(shù)字大壩”系統(tǒng)的智能溫控實踐,溪洛渡拱壩研發(fā)了基于“數(shù)字大壩”系統(tǒng)的智能溫控技術(shù),。為控制最高溫度,、降溫速率和溫度變幅,在混凝土內(nèi)埋設(shè)數(shù)字溫度計,,全面及時地監(jiān)測混凝土內(nèi)部溫度,;建立和實施了大壩智能通水冷卻溫控系統(tǒng),,可穩(wěn)定跟蹤,、無線采集混凝土溫控數(shù)據(jù)和冷卻水管通水情況;取得實際澆筑條件下的混凝土理論溫升曲線,導(dǎo)入“數(shù)字大壩”系統(tǒng)后與實測溫升曲線對比,,為控制溫升過程和最高溫度創(chuàng)造條件,。對溫度異常情況進(jìn)行預(yù)警,通過軟件和電磁閥自動控制通水流量和通水溫度,,從而達(dá)到最高溫度、降溫速率,、溫度變幅不超標(biāo)的溫控要求,。