白鹤滩水电站：在金沙江上铸就“国家名片”

2022年3月6日《科技日报》第9版

累计安全生产绿色电能200亿千瓦时，相当于减少标准煤消耗624万吨，减少二氧化碳排放1602万吨。 前不久，白鹤滩水电站交出亮丽的成绩单。

国产机组单机容量100万千瓦，世界第一；总装机容量1600万千瓦，仅次于三峡电站，位居世界第二。2021年6月28日，白鹤滩水电站首批机组正式投产发电。

在川滇两省交界的金沙江上，白鹤滩与其上游的乌东德，下游的溪洛渡、向家坝、三峡、葛洲坝水电站共同构成一条世界上最大的清洁能源走廊。

世界首台最大的百万千瓦水轮机组、世界最大的地下厂房、世界“最聪明”的智能大坝……大国重器白鹤滩水电站实现了多个世界之最。而这背后，是中国几代水电人数十年如一日的不懈探索，他们一步一个脚印，用行动书写出中国水电装备实现跨越式发展的篇章。

特种水泥解决“无坝不裂”难题    

白鹤滩水电站全景  摄影：谢雷

坝高 289米，相当于100层楼，整体浇筑低热混凝土803万立方米，体积超过3个胡夫金字塔——从外形看，白鹤滩水电站绝对是个大块头。

2021年5月29日，白鹤滩水电站大坝最后一仓溢流面混凝土浇筑完成，这标志着大坝表孔已具备过流条件。

白鹤滩水电站处于 V型河谷，两岸悬崖峭壁，复杂的地质条件决定其只能采用混凝土双曲拱坝，以使受力更科学，同时节省坝体材料，提高安全性。

在业界， “无坝不裂”是横亘在水电站建设过程中的世界级难题。 白鹤滩水电站尤其如此。 规模巨大，坝体结构不对称，加上持续的干热、大风天气，导致温控难度极大。

为此，科研人员研制出特种水泥 ——低热硅酸盐水泥，也叫低热水泥。 它具有水化热低、放热速率慢、碱含量低、后期强度增进率高等优良性能，为解决大体积混凝土开裂问题提供了更好的技术途径。 同时，在每一方浇筑的混凝土中，都埋设有数支温度传感器和循环冷却水管，可以实时监测混凝土内部的温升，并进行有针对性的降温。

自开浇以来，白鹤滩水电站大坝没有出现一条温度裂缝。 2019年，在钻孔取芯质量检查过程中，人们从大坝取出25.7米混凝土长芯，混凝土芯样光滑密实、骨料分布均匀、气泡少。 这样一份高质量混凝土浇筑施工成绩单的背后，是建设者对大国重器质量细节的精准把控。

 

“最强大脑”提升工程效率    

2021年5月，建设中的白鹤滩水电站大坝

摄影：黄正平

从长江到金沙江，三峡集团组织创新 “300米级溪洛渡拱坝智能化建设关键技术”，开创了我国智能高拱坝建设的先河。

而白鹤滩水电站则借助物联网、云计算以及大数据等技术，向建设管理智能化又迈出了一大步。

在白鹤滩工程建设部技术管理部副主任周孟夏看来，手机中安装的智能通水系统和施工过程智能监控系统，是他最亲密的“工作伙伴”。

“大坝施工中，混凝土温度控制的主要手段是冷却通水，以前全靠人工操控。 按照规范，至少每4个小时就要对所有仓号进行一次测温，需要投入大量的人员手工操作，大坝温度情况掌握也比较滞后。 ”

如今，智能通水系统不仅能实时感知温度，还可以自主分析温度变化趋势，按照预设的控制算法进行自动调控。 在降低人工作业强度的同时，极大提升了工程效率与温控精度。

“这个‘最强大脑’还可以积累工程实践数据，通过大数据分析完善预设的经验算法，进行部分自主决策，进而实现现场快速响应。 如此一来，工程师便能从大量日常管理工作中解放出来，仅在数据异常时纠编处理即可，管理效率随之提高。 ”周孟夏介绍。

“最强大脑”高效整合物质流与数据流，为精细化施工创造了更大的空间。

“以混凝土振捣为例，振捣几遍，振捣棒型号如何选择，初振多久，复振多久，这些专业试验的参数，都会印成标准化工艺手册，用以培训员工。”白鹤滩工程建设部大坝项目部工程师刘春风介绍。

如今，这些标准被“翻译”成代码进入智能系统，智能系统实时分析振捣棒的覆盖范围、插入深度、振捣时长等数据是否“合格”，让施工质量不再仅靠人工肉眼观察和经验判断，而是“数”说了算。

 

勇登水电行业“珠穆朗玛峰”    

大坝表孔过流  摄影：朱永祥

100万千瓦巨型水轮发电机组，是世界水电行业的“珠穆朗玛峰”。白鹤滩水电站机组是全球首个单机容量最大的水电机组，也是中国自主设计制造的完全国产化百万千瓦机组，研制与安装难度远大于世界在建和已投运的任何机组。

在白鹤滩建水电站的设想始于上世纪五十年代。 当年，在研讨白鹤滩水电站机组单机容量的时候，为稳妥起见，有专家提出采用2台100万千瓦机组，其余机组采用80万千瓦的方案。 但最终决定16台机组全部用国产百万千瓦水轮发电机组，是在2006年。

白鹤滩工程建设部主任汪志林说，选择100万千瓦机组，其一是具备建设能力，其二是客观要求。 白鹤滩两岸均为雄厚山体，复杂地质条件已带来一系列世界级难题。 在枢纽建筑工程布置上，单机容量越大，机组台数就越少，地下洞室群、地下厂房的规模将更趋合理，稳定性安全性也会更好。 其三是资源禀赋，金沙江干流落差大，水流湍急，白鹤滩水电站是高坝大库，水头高达200多米，从水能利用率来看，可以满足1600万千瓦的总装机容量。

而最重要的一条是，中国现代化经济社会发展需要与之相适应的大规模清洁电能的支撑，白鹤滩水电站是国家重大工程，是西电东送骨干电源点，远景发展电力的需要为其提出更高要求。

有人算了这样一笔账，白鹤滩水电站投入使用后，每年平均发电量约为624.43亿千瓦时，一天的发电量可满足50万人一年的生活用电。 每年可节约标煤约2500万吨，减排约6500万吨二氧化碳、60万吨二氧化硫，相当于少建近6座年产400万吨的大型煤矿。

“水电是清洁能源的主力军。而白鹤滩水电站即将加入中国清洁能源的主力阵容，备受关注。”中国科学院院士钱七虎说，电站建设本身亦是对蓝天的守护，对人类可持续发展有重要意义。

在保护中发展、在发展中保护。 助力实现碳达峰、碳中和目标，中国水电人正在持续书写生态文明的新时代答卷。