看大国重器 观鹤舞金沙——走近超级工程白鹤滩水电站

2022-12-19 13:43:40 | 来源:央视新闻客户端 | 参与: 0

来源:央视新闻客户端

在建规模世界第一、装机规模全球第二大水电站——金沙江白鹤滩水电站最后一台机组进行最后调试运行,明天(12月20日)白鹤滩水电站16台百万千瓦水轮发电机组将全部投产发电,这标志着我国在长江之上全面建成世界最大清洁能源走廊。

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白鹤滩电站位于四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县境内,是金沙江下游四座梯级电站中的第二个梯级。白鹤滩水电站工程规模巨大,地质条件复杂,综合技术难度位居世界第一。水库正常蓄水位825米,控制流域面积43.03万平方公里,占金沙江流域面积的91%。电站主体工程于2017年7月全面开工建设,2021年6月28日首批机组投产发电。截至12月20日,白鹤滩水电站累计发电量超过530亿千瓦时,主要输送江苏、浙江等区域,助力长三角地区一体化高质量发展。

白鹤滩水电站创造六项世界第一

白鹤滩水电站工程规模巨大,地质条件复杂,工程地处金沙江干热河谷地带,综合技术难度位居世界第一,主要技术指标创六项世界第一。

发电机组单机容量100万千瓦世界第一:

左右岸各安装8台百万千瓦的水轮发电机组。单台机组高50米,重达8000多吨,重量与埃菲尔铁塔相当。每台机组运转一个小时发出一百万度电,可满足一家人400年的用电。

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地下洞室群规模世界第一:

地下洞室开挖量2500万立方米,体量足够建起十座胡夫金字塔。由400多条洞室组成,总长度达217公里。

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无压泄洪洞群规模世界第一:

为了确保万年一遇特大洪水工程安全要求,建造了三条世界规模最大的无压泄洪洞。泄洪洞群实现快速下泄洪水,好比为洪水修建3条高速公路,最高达到47米每秒,相当于170公里每小时,15分钟就能灌满一个西湖。

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圆筒式尾水调压室规模世界第一:

设计有8个圆筒式尾水调压室,直径42到49米,直墙高度为77到92米,为世界上已建水电工程中直径、高度最大的尾水调压室。

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世界首次全坝使用低热水泥混凝土:

白鹤滩水电站大坝为混凝土双曲拱坝,“双曲”的意思是在横向和竖向都是曲线,顶部弧线长度709米,最大坝高达到了289米,相当于100层楼高。白鹤滩大坝全坝应用低热水泥混凝土,低热水泥混凝土总量800多万立方米,是三座胡夫金字塔体量。

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300米级高拱坝抗震参数世界第一:

白鹤滩混凝土结构抗裂安全系数超过2.0,大坝长期承受1650万吨世界第二大水推力,相当于1.5万个“长征五号”火箭的推力。

百万千瓦水轮发电机组是如何发电的

白鹤滩水电站的机组单机容量达百万千瓦,位居全球第一。重达8000多吨的庞然大物是如何发电的?发电效率如何?跟随记者去现场看看。

总台央视记者 张伟:白鹤滩水电站有两个世界规模最大的地下厂房,它们位于大坝两侧的山体深处。地下厂房长438米,宽34米,高88.7米,可以轻松停下13架大型客机。

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总台央视记者 张伟:我现在位置是白鹤滩水电站右岸的地下厂房,大家看到的就是明天即将投产的最后一台百万千瓦发电机组,9号机组。我现在所在的位置是9号机组的机顶盖,在我脚下有一个50多米高、8000多吨重的水轮发电机组。机组的核心部件为转子、转轮、发电机轴、水轮机轴,它们像“串糖葫芦”一般“串”起来,正在高速运转着。

从200多米高处下来的水流推动转轮转动产生机械能,机械能再带动转子转动切割磁场产生电能,其中能量的转换特别容易有损耗。但是我们工程师却把这个损耗降到了最低,单位水的能量96%以上转化为电能,可以说做到了极致。

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总台央视记者 张伟:这些机组单机容量100万千瓦,位居世界第一。它是一个什么概念呢?当这台机组每转一圈可发电约150度,相当于一个普通家庭一个月的用电量。运行一个小时,就可以发出100万度电。

白鹤滩水电站的电去哪里

白鹤滩水电站是实施“西电东送”的国家重大工程,强劲的清洁电能将通过“白鹤滩-江苏”“白鹤滩-浙江”两条特高压直流工程直送江浙两省,为长三角经济发展注入绿色动力。

白鹤滩送江苏±800千伏特高压输电工程,止于江苏省苏州,途经四川、重庆、湖北、安徽、江苏5省(市),线路全长2080千米。白鹤滩-浙江±800千伏特高压直流输电工程,止于浙江杭州,线路全长2140.2公里,输电容量8000兆瓦,预计2023年整体投运。

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三峡集团白鹤滩水力发电厂厂长 刘海波:我们百万机组所发出的电能,通过我们的出线场向外输送到送端的换流站,通过升压和换流,就转变成了正负800千伏的特高压直流,特高压直流的输送线路,就像一条西电东送的高速公路,实现了我们白鹤滩的电能安全高效低损耗地输送到了我们对端的江苏和浙江的用户。

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作为长江上游的干流河段,金沙江全长3479公里,天然落差达5100米,占长江干流总落差的95%,水能资源蕴藏量达1亿千瓦。金沙江下游河段,是金沙江水能富藏的“黄金河段”,三峡集团在这里梯级滚动开发了乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝四个巨型电站,总装机容量4600多万千瓦。目前,四个电站多年年平均发电量将达到2000多亿度,约相当于两个三峡工程的发电量。

发电量接近的三峡和白鹤滩水电站,为何形状却大不相同?

三峡水电站和白鹤滩水电站,作为两个发电量接近的电站,形状看起来却完全不同。三峡大坝是一条笔直的大坝,两侧很宽,又矮又长,横截面是一个直角梯形。而白鹤滩大坝则看起来又薄又高,犹如一弯新月镶嵌在河谷之中。是什么造成了这种区别呢?

三峡大坝和白鹤滩大坝,是两类最重要水坝的典型代表:重力坝和拱坝。

水坝的两侧水压不均,上游压力大,下游压力小。随着两侧水高度差的增加,这种压力差往往能达到十几个大气压之多。水坝要想正常工作,就必须平衡这一巨大的压力差。其中,重力坝是依靠坝体自重产生的压力来抵消水压力的,而拱坝则是借助于拱的形状将水压传递给两侧的岩体。

相对而言,重力坝的结构冗余度较大,因此比较安全可靠,耐久性好,可以抵抗渗漏。对于三峡采用重力坝的坝体模式是十分科学的。尤其是长江在三峡段的江面十分宽阔,两侧也缺乏足够坚固的基岩可以传力,重力坝恰好可以应对这样的环境。

不过,对于白鹤滩水电站这样的大坝,重力坝的模式就显得不合时宜了。

白鹤滩水电站的落差很大,重力坝要想承担这么高的压力差,所需要的大坝体积将会极其惊人。这既造成极大的材料浪费,拖延工期,而且也对地基造成了巨大的压力。

而采用拱坝模式,则大大提高了坝体的利用效率,让大坝的每一处都能均匀受力,也大大减轻了地基的压力。此外,由于金沙江白鹤滩处水面狭窄,两侧的山体比较坚实,恰好能够承担拱坝传递过来的水压力。

在各种拱坝形式中,白鹤滩大坝属于形式最为科学的一类,叫做“双曲拱坝”。它的坝体为双曲面,受力模式最为科学,可以使拱坝的厚度减小、坝高增大。尤其是对于白鹤滩这样的V形河谷,可以有效地节省坝体材料,同时提高安全性。

俯瞰白鹤滩13年沧桑巨变

白鹤滩水电站自2010年开始筹备建设,13年来,这座巨型水电站从无到有,经历沧桑变化。

从2010年拍摄的卫星图可以看到,此时的金沙江正奔流于悬崖峭壁之间,没有阻绝,两岸山体还是原始状态。

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时间来到2015年,这个时候两岸已经非常“热闹”了,原本险峻陡峭的山崖布满了四通八达的施工道路和临时建筑;施工期间承担过流任务的导流洞也已经出现在了金沙江两岸,预示着很快这里就将发生更大的变化。

2016年随着工程截流,卫星图的变化更加明显。其中最大的变化就是金沙江里出现了一整片施工场地,大坝和水垫塘即将出现在这里。

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2017年4月,大坝正式启动浇筑,从卫星图上我们可以看到这座特高拱坝成长的过程。

在2017年到2021年的卫星图中,大坝是绝对的“主角”,它如奇迹一般拔地而起,逐渐成长为横亘在金沙江上的雄伟建筑。

如今,白鹤滩水电站成功蓄水至825米,呈现出高峡平湖的壮美景象,积攒了巨大能量的江水通过两岸山体内的引水管到达发电机组,冲击水轮机叶片旋转带动发电机转动,从而发出清洁、绿色的电能。

(总台央视记者 张勤 王琰 朱江 天雷 张伟 唐志坚 三峡传媒)

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