世界水电“珠峰”——白鹤滩水电站首批机组投产发电

世界水电“珠峰”——白鹤滩水电站首批机组投产发电

白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界的金沙江河道上，由中国三峡集团开发建设，总投资2200亿元，总装机1600万千瓦，共安装16台我国自主研制的全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组。电站主体工程2017年7月全面开工建设，首批2台机组已投产发电，全部机组将于2022年7月投产发电。电站全部建成投产后，将成为仅次于三峡工程的世界第二大水电站。

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▲航拍金沙江

白鹤滩水电站于2010年开始筹建，迄今已创造了六项世界第一，两项世界第二，两项世界第三

白鹤滩水电站建设中创造的六项世界第一：

■ 单机容量100万千瓦机组世界第一

■ 水电站下的地下洞室群规模世界第一

■ 圆筒式尾水调压室规模世界第一

■ 300米级高工班康震参数世界第一

■ 无压泄洪洞群规模世界第一

■ 首次全坝使用低热水泥混凝土

这里装机规模高达1600万千瓦仅次于世界排名第一的三峡工程是当今世界在建规模最大技术难度最高的水电工程是实施“西电东送”的国家重大工程。是国家重大战略性清洁能源工程；是新时代推进西部大开发形成新格局；也是全面建成小康社会的标志性工程。

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这里地下洞室群规模世界第一

地下洞室总长217公里

相当于北京到天津距离的1.7倍

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作为世界上首批百万千瓦水电机组，白鹤滩水电站不仅实现了单机容量的巨大跨越，背后的技术支撑更是引领了我国整个水电装备制造产业，技术水平的全面提升。中国水电已从“跟跑者”走向“引领者”

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这里有世界第三高的挡水大坝

高达289米可挡住由大约206亿立方米江水产生的1650万吨水推力

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这里最大泄洪量达到每秒42348立方米，6分钟即可灌满整个西湖。枢纽泄洪功率世界第三

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▲白鹤滩大坝施工夜景

最大坝高289米、坝顶弧长709米混凝土浇筑总方量803万立方米白鹤滩大坝没有一条温度裂缝全坝采用我国自主研制的新型特种水泥低热硅酸盐水泥混凝土

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高质量混凝施工

白鹤滩大坝主体混凝土浇筑总方量达800万立方米。共分为31个坝段。自开浇以来没有出现一条温度裂缝，各项指标均满足三峡集团提出的“精品工程”标准。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。提交了一份高质量混凝施工“成绩单”。

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一群与混凝土较真的“艺术家”

在四川省宁南县和云南省巧家县交汇处的金沙江下游河道上，一座世界级巨型拱坝立于其间。大坝左岸的地下洞室里，藏着3条名为“泄洪洞”的奇迹和艺术品。称它们是奇迹，缘于白鹤滩水电站泄洪洞的多项特点：每条泄洪洞长度都在2000米以上，断面最大可达宽15米、高18米，最大坡度达到23°，过流面积超过20万平方米。它们的实力也不一般，能承受高达1.2万立方米每秒以上的大泄量和47米每秒的世界级高流速。

称它们是艺术品，则是因为其“内外兼修”的混凝土质量：体型精准、平整光滑、耐磨防裂、零缺陷，水流养护状态下呈现镜面效果。

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完工后的泄洪洞。

据了解，混凝土施工中素有“无衬不裂”的说法，裂缝似乎是混凝土逃不脱的结局，但白鹤滩的混凝土“艺术家”们却不这样认为。白鹤滩水电站泄洪洞整体形态和过山车轨道很像，分为上平段、龙落尾段和出口处呈上挑形状的挑流鼻坎，不同的是泄洪洞每个部位都是混凝土结构。在施工中最困难的，就数龙落尾段。龙落尾段形似龙尾，是一道垂直落差90米的斜坡，23°的最大坡度就出现在这里。在以往的水电工程中，如果泄洪洞有龙落尾结构，大多采用混凝土泵输送混凝土到相应部位，但这种运输方案不能套用在低坍落度混凝土上。

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工欲善其事，必先利其器。没有施工装备，后续的作业就不能进行，创新成了必经之路。但创新绝非易事，白鹤滩泄洪洞坡度更大、环境更复杂，想要设计全套的施工装备更是难上加难。为了设计用于龙落尾底板施工的装备，请来了一些专业厂家，和现场施工单位一起研究。这套装备要适应狭窄和大坡度的环境，要满足一定的运输速度保证混凝土不提前凝固，要保证混凝土运输到准确的部位、不能影响后续人工作业。从上平段到龙落尾，再到挑流鼻坎，白鹤滩建设者拿出了全套施工装备，实现了“全过流面”创新。

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泄洪洞龙落尾底板收面，工人正在抹面，使混凝土平整光滑

混凝土都是分块浇筑，块与块之间必然会存在一条缝，但泄洪洞的接缝处却实现了平滑。接缝处如何保养、采用什么保护工具，这样的细节都被施工人员考虑在内。从泄洪洞第一仓混凝土浇筑起，建设者就坚持精准析源、精明施策、精心组织、精确控制、精益施工。简单来说，就是每一个人在每一个环节都有相应的任务。

施工人员把细致到几近严苛的要求渗透到每一寸钢筋、每一方混凝土，甚至每一条施工缝里，目的就是为了保障施工质量，这样的态度和艺术家别无二致。白鹤滩泄洪洞平均不平整度小于2毫米，全部都能呈现镜面效果。这份成绩，源自于这一群混凝土“艺术家”的坚持和创新，展现了中国智慧。

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流急坎陡，江势惊险，要将40%以上的长江水力资源运转自如，使灌溉中华大地的粗实“血管”畅通无阻，源源不断输出清洁电力，金沙江畔迫切需要一颗强大的“心脏”。而组建这颗“心脏”的关键，就是研制可靠、稳定、高效的水轮发电机组。相对于已投产的长江三峡、金沙江向家坝、溪洛渡、乌东德水电站装备的巨型水电机组，白鹤滩水电站单机容量再次实现巨大跨越，百万千瓦机组技术研究的复杂性和技术难度远超世界已有机组。

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白鹤滩水电站全球首台百万千瓦水轮发电机组转子吊装

白鹤滩水电站共设计安装16台单机容量为100万千瓦的水轮发电机组，是目前世界上单机容量最大的水电机组，属于超巨型混流式水轮发电机组，其研制难度远大于世界在建和已投运的任何机组，被誉为当今世界水电行业的“珠穆朗玛峰”。机组的成功投产将大幅推动整个水电行业的发展，也标志着我国正逐步成为世界水电创新的中心。

百万千瓦，不仅意味着大容量、大尺寸，也意味着发电机会产生更高热量。作为空冷式机组，如果无法将这些过剩的热量高效带走，会造成严重的热变形和热应力，甚至造成设备损坏。如何帮助高效运行的机组“降火”，是研制团队面临的最为棘手的问题。

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白鹤滩水电站全球首台百万千瓦水电机组转子吊装

9年前，研制团队开始了磁极绕组空内冷技术研究应用的攻关工作。通过若干轮次的仿真计算、试验验证、方案优化、产品试制，研制团队成功实现了这一创新技术在白鹤滩项目的落地应用。磁极铜排上开设内通风孔，并新增内部冷却区，在大幅增加磁极绕组的散热面积、缩短传热路径的同时，提高冷却空气的利用率，大幅降低发电机冷却需求风量，为实现99.01%这一最高效率指标奠定了基础。

从2006年开始，在三峡集团的组织下开始了白鹤滩百万千瓦机组的研究工作，在机组总体设计、水力、电磁、冷却、绝缘等9个技术领域进行专项科研攻关，形成了一系列具有自主知识产权的核心技术。发电机效率达到了99.01%，效率水平世界最高。转子绕组、空气内冷新技术，突破了巨型水电机组冷却技术瓶颈，实现了发电机转子的最佳冷却效果，为将来自主研制难度更大的高水头、大容量水电机组提供了有效的解决方案。可以说，水电装备的核心技术已经牢牢掌握在自己手中。