攀登壩工“珠峰” 建設(shè)水電強國

2021年6月28日，習(xí)近平總書記在致金沙江白鶴灘水電站首批機組投產(chǎn)發(fā)電的賀信中指出：“白鶴灘水電站是實施‘西電東送’的國家重大工程，是當(dāng)今世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程。全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機組，實現(xiàn)了我國高端裝備制造的重大突破。”

2022年12月20日，白鶴灘水電站全部機組投產(chǎn)發(fā)電，標(biāo)志著我國在長江之上建成世界最大清潔能源走廊，對保障長江流域防洪、發(fā)電、航運、水資源綜合利用和水生態(tài)安全具有重要意義。這一重大工程顯示出中國大型水電工程建設(shè)從“中國制造”到“中國智造”的巨大跨越。

在白鶴灘水電站工程建設(shè)十多年間，上百家參建單位勇?lián)鷷r代使命，數(shù)萬名建設(shè)者與江河為伴，10萬移民舍小家為國家，各級主管部門與地方政府高效協(xié)調(diào)，克服了一系列技術(shù)難題和全球新冠疫情的影響，創(chuàng)造了多項世界第一，終于把白鶴灘水電站從藍(lán)圖變?yōu)楝F(xiàn)實。作為中國三峽集團(tuán)白鶴灘水電站工程現(xiàn)場負(fù)責(zé)人，作為投身30多年的老水電人，我為白鶴灘水電站建成投產(chǎn)，為中國水電事業(yè)發(fā)展取得的卓越成就倍感榮耀。

70年謀劃

10多年建成并全面投產(chǎn)

白鶴灘水電站位于四川省涼山彝族自治州寧南縣和云南省昭通市巧家縣境內(nèi)，是金沙江下游干流河段梯級開發(fā)的第二個梯級電站，開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，兼顧防洪、航運，并促進(jìn)地方經(jīng)濟社會發(fā)展。

早在1954年長江大洪水后，黨中央就部署研究在長江上游金沙江干流上興建水利工程的方案。1958年，原云南省水利電力廳設(shè)計院進(jìn)點金沙江下游，對白鶴灘河段開展了初步的勘探工作。但是，受限于當(dāng)時的經(jīng)濟實力和技術(shù)條件，工作最終停滯。

金沙江河段水量充沛、穩(wěn)定，落差大而且集中，水能資源極為富集，是中國乃至世界最大的水電能源基地。但是相應(yīng)的，在這里進(jìn)行工程建設(shè)，就必然要面對高山峽谷等復(fù)雜的地形地質(zhì)條件和自然環(huán)境。白鶴灘壩址地質(zhì)條件險峻復(fù)雜，地震、滑坡崩塌及泥石流等自然災(zāi)害較多，同時又是典型的干熱河谷氣候，干濕季交替變化極其明顯，每年七級以上大風(fēng)天氣超過240天，自然環(huán)境惡劣。“金沙自古不通舟，水急天高一望愁”，前人纂刻在白鶴灘絕壁上的詩句，生動地描述了白鶴灘壩址河段的險峻。

直到1990年，國務(wù)院批準(zhǔn)了《長江流域綜合利用規(guī)劃簡要報告》，成為長江流域開發(fā)的綱領(lǐng)性文件，白鶴灘水電站的前期勘探工作再次啟動，華東勘測設(shè)計研究院作為工程主體設(shè)計院進(jìn)駐現(xiàn)場。當(dāng)時的條件極為艱苦，一些儀器需要在僅能單人通過的馬道上人挑肩扛上去。臨時營地建成前的很長一段時間，食堂用的是煤油爐，因為沒有電，勘探隊員晚上點蠟燭工作。雖然條件艱苦，但是白鶴灘前期勘探工作極其深入細(xì)致，整個可行性研究階段完成了37條壩址勘探線，左右岸修建馬道10余層共70多公里，完成20萬米地質(zhì)勘探鉆孔、5.5萬米勘探平洞及大量現(xiàn)場試驗，勘探工作量世所罕見，這也為工程的成功建設(shè)打下了堅實的基礎(chǔ)。

2010年，經(jīng)國家發(fā)改委批復(fù)，白鶴灘水電站前期籌建工作正式啟動。黨的十八大之后，白鶴灘水電站開工建設(shè)，進(jìn)入工程準(zhǔn)備期。2017年7月，主體工程全面開工建設(shè)，工程建設(shè)進(jìn)入“快車道”，大壩、地下廠房、泄洪洞等主體工程全面鋪開。2021年4月6日，白鶴灘水電站正式開始蓄水。2021年6月28日，首批機組投產(chǎn)發(fā)電，為黨的百年華誕獻(xiàn)上中國水電人的禮物。之后，我們繼續(xù)高質(zhì)量推進(jìn)后續(xù)工程建設(shè)，全面建成精品工程。到2022年10月24日，水庫首次蓄水至正常蓄水位，12月20日全部機組投產(chǎn)發(fā)電，白鶴灘開始發(fā)揮全部工程效益。“今日天人開一線，嚴(yán)壁銜尾往來游”，如今的白鶴灘水電站在提供源源不斷的綠色清潔能源的同時，帶動了地方全面發(fā)展，周邊原本落后的小縣城成為濱湖旅游城市。截至2023年8月中旬，白鶴灘水電站累計發(fā)電量超850億千瓦時，為中國經(jīng)濟和社會發(fā)展提供磅礴的綠色動力。

攻堅克難

打造300米級特高拱壩

白鶴灘水電站是當(dāng)時世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程。其總裝機量高達(dá)1600萬千瓦，僅次于三峽水電站，位居世界第二。在工程推進(jìn)過程中，廣大建設(shè)者充分發(fā)揮聰明才智，合力進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，突破了世界水電工程史上鮮有的，甚至空前的技術(shù)難關(guān)，勇攀世界壩工科技“珠峰”。

白鶴灘水電站工程區(qū)地形地質(zhì)條件異常復(fù)雜，面臨邊坡高陡、地形不對稱、地震設(shè)防烈度高等難題。壩址區(qū)出露的柱狀節(jié)理玄武巖，具有開挖易松弛的特性。利用這種巖體作為300米級特高拱壩基礎(chǔ)、建設(shè)世界規(guī)模最大的地下洞室群，在國際上是首次，需要有突破性的技術(shù)創(chuàng)新。我們堅持創(chuàng)新驅(qū)動理念，從柱狀節(jié)理玄武巖力學(xué)特性本構(gòu)研究開始，掌握了玄武巖巖體力學(xué)特性和松弛演化規(guī)律。在此基礎(chǔ)上，創(chuàng)新了一系列施工工藝工法，解決了壩基柱狀節(jié)理玄武巖卸荷松弛、緩傾角錯動帶開挖易變形、河床薄層角礫熔巖層精細(xì)開挖等難題，壩基開挖質(zhì)量優(yōu)良，奠定大壩堅實基礎(chǔ)；解決了洞室群高地應(yīng)力硬脆巖體和軟弱錯動帶相互疊加，和洞群效應(yīng)的不利影響，實現(xiàn)超大規(guī)模地下洞室群開挖圍巖穩(wěn)定。這些工程上的首次，被相關(guān)領(lǐng)域院士專家稱贊為“提升了學(xué)術(shù)界對復(fù)雜巖體本構(gòu)特性的認(rèn)識深度，有力推動了巖石力學(xué)理論和學(xué)科發(fā)展”。

白鶴灘水電站壩址地形條件左緩右陡，地質(zhì)條件左弱右強特征明顯，這種地形地質(zhì)條件的不對稱性給承受1650萬噸、世界第二大水推力的拱壩設(shè)計帶來了巨大挑戰(zhàn)。同時，白鶴灘大壩也是我國第一座在新抗震規(guī)范下進(jìn)行設(shè)計的特高拱壩，工程抗震安全性最高。我們開創(chuàng)性地進(jìn)行了不對稱體型拱壩設(shè)計，對大壩體形結(jié)構(gòu)、拱座穩(wěn)定、抗震安全及壩身孔口開展了系統(tǒng)研究，選擇在左岸頂部設(shè)置墊座以減小體形不對稱性，選擇適應(yīng)性更強的橢圓線形雙曲拱壩體形，在左右岸和河床設(shè)置了世界最大的擴大基礎(chǔ)以改善壩體壩基變形應(yīng)力，并采取壩身泄洪孔口不對稱布置等綜合方案，成功地在世界最復(fù)雜的地形地質(zhì)條件下建起世界第三高的300米級特高拱壩。值得一提的是，我們在溫控理論、混凝土原材料、施工工藝等方面實現(xiàn)技術(shù)突破，廣泛應(yīng)用物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能控制等現(xiàn)代信息技術(shù)，使其成為“無縫大壩”“智能大壩”，確保了作為樞紐核心的擋水建筑物永遠(yuǎn)運行安全穩(wěn)定，作為骨干梯級保護(hù)長江安瀾。

自主創(chuàng)新

引領(lǐng)世界水電機組發(fā)展

白鶴灘水電站是中國水電行業(yè)自主創(chuàng)新的結(jié)果，是廣大建設(shè)者智慧和汗水的結(jié)晶。在白鶴灘水電站工程建設(shè)過程中，誕生了一批舉世矚目的創(chuàng)新成就，特別是創(chuàng)造了多項世界水電工程科技紀(jì)錄，其中包括實現(xiàn)全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發(fā)電機組投產(chǎn)發(fā)電，實現(xiàn)了中國高端裝備制造重大突破。

水輪發(fā)電機組是水電站的心臟，在很大程度上決定著水能轉(zhuǎn)化為電能的效率。白鶴灘水電站地下廠房安裝16臺100萬千瓦水輪發(fā)電機組，使中國巨型水電站機組首次全面國產(chǎn)化并引領(lǐng)世界水電機組邁入百萬千瓦級，各項指標(biāo)大幅超越國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。水輪發(fā)電機組的運行穩(wěn)定性、水力設(shè)計、電磁設(shè)計、發(fā)電機冷卻、絕緣技術(shù)、結(jié)構(gòu)剛強度及測試方法等方面形成了一系列具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，實現(xiàn)了我國高端裝備制造的重大突破。

數(shù)據(jù)顯示，白鶴灘水電站百萬千瓦機組性能優(yōu)異，水輪機最優(yōu)效率達(dá)到96.7%，發(fā)電機額定效率超過99%，是目前世界效率指標(biāo)最高的水輪發(fā)電機組。定子繞組溫升不超過63K，轉(zhuǎn)子繞組溫升不超過58K，為水電行業(yè)最嚴(yán)格的溫升控制水平。額定電壓24千伏，為水電行業(yè)最高電壓等級。白鶴灘水輪發(fā)電機組的最大容量、最高效率指標(biāo)、最低溫升控制水平、最高電壓等級、高可靠性及全面精品標(biāo)準(zhǔn)要求，代表了當(dāng)今世界水電行業(yè)的最高水平。

善始善終

做到有序完美收官

白鶴灘水電站全部機組已經(jīng)全部投產(chǎn)，機組運行各項性能指標(biāo)優(yōu)良，但距白鶴灘水電工程全部完工，還有一段距離，還有許多工作要做。我們將持續(xù)深入貫徹落實習(xí)近平總書記賀信精神，推進(jìn)白鶴灘水電站后續(xù)各項工作，繼續(xù)以質(zhì)量安全為首要任務(wù)，高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量做好尾工項目，做到有序完美收官。

我們要認(rèn)真總結(jié)機組安裝調(diào)試運行的成功經(jīng)驗，堅持“精品機組、美麗機電”的建設(shè)運行目標(biāo)，精益求精，確保投產(chǎn)運行機組臺臺實現(xiàn)精品。

具體而言，我們繼續(xù)嚴(yán)格按照“設(shè)計零疑點，制造零缺陷，安裝零偏差，調(diào)試零失誤，運行零非停”要求開展各項工作，認(rèn)真總結(jié)經(jīng)驗，提高驗收標(biāo)準(zhǔn)，從機組全生命周期角度，管控好每一個環(huán)節(jié)。

我們要認(rèn)真梳理后續(xù)項目，制定方案、標(biāo)準(zhǔn)和措施，高標(biāo)準(zhǔn)高質(zhì)量建設(shè)精品工程，全面建設(shè)世界一流精品工程。

我們要打造美麗白鶴灘，堅持“在保護(hù)中發(fā)展、在發(fā)展中保護(hù)”的生態(tài)環(huán)保理念，進(jìn)一步做好樞紐區(qū)生態(tài)修復(fù)，兼顧景觀提升，體現(xiàn)工程之美、自然之美、人文之美。加強庫區(qū)生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)，努力實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益有機統(tǒng)一。

在完成工程后續(xù)建設(shè)任務(wù)的同時，我們積極發(fā)揮水電科技創(chuàng)新、科普教育作用，依托白鶴灘水電工程，推進(jìn)實施一批水電科研示范項目、示范工程；我們將完成白鶴灘工程建設(shè)管理和技術(shù)總結(jié)，加強技術(shù)交流，促進(jìn)行業(yè)技術(shù)進(jìn)步；面向國內(nèi)外高校大學(xué)生，提供實習(xí)參觀學(xué)習(xí)平臺；面向社會大眾，打造水電行業(yè)科普平臺。

任重道遠(yuǎn)

邁向7.4億千瓦目標(biāo)

白鶴灘水電站與葛洲壩、三峽、向家壩、溪洛渡、烏東德水電站一起，構(gòu)成世界最大的“清潔能源走廊”，它們組成的梯級電站總裝機容量約7200萬千瓦，相當(dāng)于“三個三峽”，年平均發(fā)電量約3000億度，可有效緩解華中、華東地區(qū)及川、滇、粵等省份的用電緊張局面，為電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行發(fā)揮重要作用，為“西電東送”提供有力支撐，同時也是優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)、促進(jìn)節(jié)能減排、助力經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展的強大“綠色引擎”，助力中國實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。

中國水能資源非常豐富，開發(fā)潛力依然巨大，水電事業(yè)發(fā)展任重道遠(yuǎn)。與發(fā)達(dá)國家相比，中國在水能資源開發(fā)程度方面還有很大差距。一些發(fā)達(dá)國家在20世紀(jì)80年代，水能資源開發(fā)已完成90%，有的甚至達(dá)99%。截至2021年，中國水能資源開發(fā)率僅為50%多，水電裝機總量約4億度，大自然贈予我們的寶貴水能資源有很多還在白白流失。

當(dāng)前，中國正持續(xù)推動能源轉(zhuǎn)型和變革，大力增加可再生清潔能源的比重。水電作為經(jīng)濟、穩(wěn)定的清潔能源還需要進(jìn)一步發(fā)展，將發(fā)揮更大作用。按照規(guī)劃，到2050年，中國水電裝機容量將增長到7.4億千瓦，水能開發(fā)程度將達(dá)到80%。中國水電發(fā)展前景無比廣闊。我們要認(rèn)真總結(jié)建設(shè)中形成的核心技術(shù)和管理經(jīng)驗，并持續(xù)推動科技創(chuàng)新，迎接新的任務(wù)和挑戰(zhàn)，繼續(xù)推動中國水電高質(zhì)量發(fā)展。

白鶴灘工程進(jìn)一步擦亮了中國水電品牌。從這里出航，我們的水電編隊正走向世界。“一帶一路”沿線國家電力發(fā)展相對滯后，有大量無電人口，對電力設(shè)施尤其是水電基礎(chǔ)設(shè)施的需求十分迫切。其中南美洲、亞洲欠發(fā)達(dá)地區(qū)水電開發(fā)程度不到30%，非洲更只有10%。依托白鶴灘水電站等“大國重器”建設(shè)形成的產(chǎn)業(yè)集群優(yōu)勢，包括裝備制造、施工、科研、管理等，我們將以更強的能力幫助“一帶一路”沿線國家全面升級電力基礎(chǔ)設(shè)施。

展望未來，我們相信從喜馬拉雅山山谷到東南亞雨林，從東非尼羅河到南美亞馬孫河，將出現(xiàn)更多由中國制造和裝備的水電工程。它們將如明珠般璀璨閃耀，為世界能源變革、為構(gòu)建人類命運共同體作出卓越貢獻(xiàn)。