國家工程師帶你看大國工程 | 白鶴灘機組：讓中國人登上世界“水電珠峰”

白鶴灘機組：

讓中國人登上世界“水電珠峰”

講述人 覃大清

覃大清，1965年生，哈爾濱電氣集團有限公司首席科學(xué)家，我國水電裝備制造領(lǐng)域知名專(zhuān)家。作為總設計師，他主持了三峽水電機組、白鶴灘水電機組、響水澗抽水蓄能機組和陽(yáng)江抽水蓄能機組研發(fā)工作。他曾獲國家科技進(jìn)步特等獎1項、二等獎2項，省部級科技進(jìn)步獎33項。2024年，覃大清獲得“國家卓越工程師”稱(chēng)號。

我清楚地記得，2021年6月28日，在金沙江白鶴灘水電站首批機組投產(chǎn)發(fā)電之際，習近平總書(shū)記發(fā)來(lái)賀信，“白鶴灘水電站是實(shí)施‘西電東送’的國家重大工程，是當今世界在建規模最大、技術(shù)難度最高的水電工程。全球單機容量最大功率百萬(wàn)千瓦水輪發(fā)電機組，實(shí)現了我國高端裝備制造的重大突破”。

白鶴灘水電站位于四川省寧南縣和云南省巧家縣交界的金沙江下游干流河段上。水電站大壩為混凝土雙曲拱壩，最大壩高289米，相當于100層樓高，從空中俯視十分宏偉壯觀(guān)。這個(gè)水電站有世界規模最大的兩個(gè)地下廠(chǎng)房，位于大壩兩側的山體深處。左右岸兩個(gè)廠(chǎng)房，各分布著(zhù)8臺百萬(wàn)千瓦機組。每個(gè)地下廠(chǎng)房長(cháng)438米、寬34米、高88.7米，開(kāi)挖量2500萬(wàn)立方米，體量足夠建起10座胡夫金字塔，可以寬松停下13架大型客機，或者放進(jìn)去一艘航空母艦。

白鶴灘水電站大壩一景。新華社記者 陳欣波 攝

作為水電站的“心臟”，發(fā)電機組就深埋于地下廠(chǎng)房?jì)?。我們現在看不見(jiàn)這些機組，但如果站在一個(gè)叫“水輪機層”的地方，可以感受到，金沙江水流在沖擊水輪機。正是這源源不斷的水流，不斷地轉化為電能。這里的單臺機組轉輪每轉一圈，能發(fā)出150度電，相當于一戶(hù)普通家庭一個(gè)月的用電量。

當初，白鶴灘水電站右岸14號機組成功發(fā)電，看著(zhù)“孕育”了多年的產(chǎn)品由圖紙變成現實(shí)，看著(zhù)那由16萬(wàn)個(gè)零件組成、54米高、總重量7600噸，重量與埃菲爾鐵塔相當的“龐然大物”投入運行，我們無(wú)比自豪。

因為我所在的哈電集團承擔了白鶴灘電站右岸全部8臺機組研制任務(wù)，早在2007年，我就帶領(lǐng)團隊開(kāi)始技術(shù)攻關(guān)。2013年，白鶴灘投標準備啟動(dòng)，模型轉輪研發(fā)進(jìn)入關(guān)鍵階段，從那一天開(kāi)始，我和團隊就在水電“無(wú)人區”深入探索。

白鶴灘水電站右岸地下廠(chǎng)房里的發(fā)電機組。新華社記者 陳欣波 攝

在白鶴灘項目中，我們攻克了水力設計、電磁設計、發(fā)電機絕緣和通風(fēng)、 機組總體設計及結構設計等一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題，突破了多項世界性技術(shù)極限。

我們研制的水電機組，實(shí)現了0%—100%全負荷安全穩定運行；首創(chuàng )15長(cháng)+15短的長(cháng)短葉片轉輪，實(shí)現全球首個(gè)巨型長(cháng)短葉片轉輪“零配重”。水輪機最優(yōu)效率達96.7%，處于世界領(lǐng)先水平。

如果有人問(wèn)：一根手指的力量有多大？我們會(huì )自豪地回答：能輕松撥動(dòng)一臺338噸重的轉輪。這指的就是白鶴灘“零配重”長(cháng)短葉片轉輪。轉輪是決定發(fā)電機組能量轉化的關(guān)鍵部件，一旦出現質(zhì)量偏心，會(huì )影響機組安全。工作人員曾將6枚一元硬幣豎立于高速運轉的機組上，硬幣竟然不倒，機組穩定性可見(jiàn)一斑。

單機容量從80萬(wàn)千瓦躍升到100萬(wàn)千瓦，更是我們實(shí)現的發(fā)電機重大突破。百萬(wàn)千瓦意味著(zhù)，單臺機組滿(mǎn)負荷運轉時(shí)，每小時(shí)能夠發(fā)出100萬(wàn)千瓦時(shí)的電能，也就是老百姓說(shuō)的100萬(wàn)度電。

總重量超過(guò)2000噸的轉子緩緩起吊。哈電集團供圖

2021年6月，我們研發(fā)的世界單機容量最大的白鶴灘水電站右岸14號機組，率先實(shí)現100萬(wàn)千瓦滿(mǎn)負荷發(fā)電。這是全球首臺并網(wǎng)發(fā)電，并實(shí)現100萬(wàn)千瓦滿(mǎn)負荷發(fā)電的機組。

白鶴灘水電站正式投產(chǎn)發(fā)電是我國水電領(lǐng)跑世界的標志，完成了從“中國制造”到“中國創(chuàng )造”的歷史性跨越。百萬(wàn)千瓦是世界水電機組的“珠穆朗瑪峰”，代表著(zhù)我國水力發(fā)電裝備技術(shù)登上世界水電之巔。

如今，白鶴灘水電站是僅次于三峽的世界第二大水電站，成功蓄水至825米，呈現出高峽出平湖的壯美景象。隨著(zhù)16臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電，長(cháng)江干流上的6座水電站連珠成串，共同構成了一條跨越1800公里的世界最大清潔能源走廊。這條走廊上的110臺水電機組，總裝機容量7169.5萬(wàn)千瓦，年均生產(chǎn)電能約3000億千瓦，可滿(mǎn)足3.6億人一年的用電需求，為電網(wǎng)安全穩定運行和“西電東送”提供有力支撐。通過(guò)流域梯級電站聯(lián)合調度，甚至實(shí)現了“一滴水發(fā)六次電”。當白鶴“兩翼”齊飛，金沙江流域的豐沛水能瞬間轉化成強勁電能，沿著(zhù)能源“空中走廊”直抵華東大地。

作為能源領(lǐng)域的大國重器，白鶴灘水電站在人類(lèi)水力發(fā)電史上寫(xiě)下了濃墨重彩的一筆，使中國水電的國家名片更加閃耀。

千百度電，點(diǎn)亮千萬(wàn)里。每一度，都承載著(zhù)風(fēng)云與時(shí)光。作為中國工程師的一員，鍛造國之重器是我們應有的擔當?？蒲袩o(wú)止境，我們永不停歇。

白鶴灘右岸機組大事記

2007年，哈電集團以國家科技支撐計劃項目為依托，開(kāi)啟百萬(wàn)千瓦機組課題研究。

2017年10月17日，世界首臺百萬(wàn)千瓦精品座環(huán)通過(guò)驗收。

2018年10月27日，世界首臺百萬(wàn)千瓦精品導水機構通過(guò)驗收。

2019年5月29日，世界首臺百萬(wàn)千瓦長(cháng)短葉片精品轉輪通過(guò)驗收。

2020年1月18日，白鶴灘第三臺長(cháng)短葉片轉輪，以靜平衡試驗“零配重”的突破性業(yè)績(jì)通過(guò)驗收。

2021年6月28日，白鶴灘水電站14號機組帶100萬(wàn)千瓦負荷成功。