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耗資1800億施工艱難,為什麼有了三峽還要修白鶴灘水電站?值得嗎

作者:科普啟示錄

#文章首發挑戰賽#

說起大陸有名的水利工程,相信許多人脫口而出的應該都是三峽水電站,但是你知道白鶴灘水電站嗎?規模不如三峽,卻拿下了多個世界第一,被稱為水電行業的“珠穆朗瑪峰”。

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白鶴灘水電站有多牛?

白鶴灘水電站耗資1800億,投入使用僅兩年,累計發電量超過1000億千瓦,相當于1.48億人一天的用電量,憑一己之力,滿足了中國十分之一的用電需求。

但盡管如此,白鶴灘水電站還是被稱為世界第二大水電站,排在了三峽水電站之後。因為其整體規模比三峽确實沒有三峽大,但從某些方面來說,白鶴灘水電站要比三峽技高一籌,比如說效率和能量密度更高。

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這裡我們可以算筆賬,三峽水電站的裝機規模為2250萬千瓦,多年平均流量為4500億方,年發電量為900億度;而白鶴灘水電站,裝機規模僅為1600萬千瓦,多年平均流量為1300億方,年發電量則是624億度。也就是說,相同水量下,白鶴灘水電站發的電是三峽的2.4倍。

為什麼白鶴灘水電站的發電效率會那麼高呢?很多人第一時間想到的應該都是水位落差的問題。确實,白鶴灘地處階梯交界處,兩山夾持,河谷狹窄,水流落差較大。而三峽水電站處于漢江平原,江面寬廣,庫容量大,但水位落差相對較小。兩者天生的水能資源上來看,白鶴灘确實是要略勝一籌。

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但其實在大陸,擁有這樣天然優勢的水電站選址不在少數,為什麼白鶴灘就能脫穎而出,成為大陸水利工程史上濃墨重彩的一筆?說到底,還是要堅信先進技術是最高生産力。

白鶴灘水電站配備的是全球最大容量的百萬千瓦級水輪發電機組,總裝機容量達到1600萬千瓦,單機發電功率世界第一,一秒的發電量就夠一個普通家庭用整整兩個月,相當于燒172斤标準煤的發電。

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白鶴灘水電站攻克無數技術難題

白鶴灘水電站問世之前,大陸國産的發電機組已經是世界領先的85萬千瓦了,而白鶴灘的發電機組相當于是站在山頂攀登更高峰,達到了100萬千瓦,也是以,其結構與普通水輪發電機完全不同。

普通發電機轉輪葉片的長短、大小完全一樣,而白鶴灘的水輪發電機,由長短葉片互相組合的結構,增加了總面積,同時保證了出水口水流能順暢流動,把幾乎不可能再提升的水輪機效率硬是提到了96.7%,幾乎做到了不浪費一滴水。

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在制造時,最大的難點就是實作水輪發電機的均勻性。水輪發電機工作時每分鐘要轉111圈,在這樣的高轉速下,但凡有一個葉片的重量稍有不同,旋轉都會發生偏差和位移。影響發電效率不說,長此以往,還會縮短水輪機使用壽命。

是以這些轉輪尺寸的誤差,要控制在零點幾毫米以内,最終生産出來的發電機,全速旋轉時,擺動幅度不超過0.03毫米,還沒有一根頭發絲的直徑大,就算在它旁邊立幾枚硬币,都能做到紋絲不動。

不僅僅是發電機組,作為目前技術難度最高的水電站,白鶴灘水電站已經有多項名額進入世界水電技術的“無人區”。

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光是建造大壩的前期準備,工程量就十分驚人。白鶴灘兩側的山體并不完全對稱。右側坡度較之左側更為陡峭,這樣一來,大壩左右兩側承受的水壓也是不對稱的,如果一側承受的壓力過大,很容易造成坍塌事故。

為了解決這個問題,施工組決定在建大壩之前,先在左岸澆築一塊墊座,讓河谷兩側盡量對稱,再把中空注漿的錨管打進山坡,相當于給山坡增加了鋼筋骨架,增加山體的牢固性,防止山體滑坡。

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建造大壩時,一般都是用混凝土澆築,然而因為澆築過程中,混凝土遇水會大量放熱,凝固之後又冷卻,這樣急劇的熱脹冷縮,很容易讓混凝土産生細小的裂縫。再加上白鶴灘的河谷溫度較高,風也大,會帶走更多混凝土表面的水分,讓裂縫更容易産生。

但是像白鶴灘這種規模的水利工程,蓄水時承受的壓力相當于十萬個火車頭的重量,就好像一個指甲蓋上站了一隻大象。這種情況下任何裂縫帶來的風險都是不可估量的。

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為了避免這種風險,工程師再次“勇闖無人區”,直接從零開始自主研發低熱混凝土。同時安裝了溫控系統,一旦檢測到澆築過程中溫度稍有異常,立馬調整教主速度或者采取實體降溫,整個澆築過程從開始到凝固,溫度都保持在7℃上下,做到了800萬方混凝土澆築的大壩,從頭到腳一個裂紋都沒有。

白鶴灘水電站為什麼非修不可?

既然白鶴灘水電站的修建難度那麼大,為什麼還要修呢?我們不是已經有世界第一大的三峽水電站了嗎?

但其實,三峽水電站并不能取代其他水電站。這不是單純總發電量的問題,長江流域地域廣闊、涉及範圍廣,需要建設多個梯級水電站。白鶴灘水電站位于四川省涼山州,與三峽大壩相距甚遠。它們分别擔任着為西南地區和漢江平原地區居民供電的重任。

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而且大陸水電站除了發電之外,往往兼具防洪、航運等多種功能,白鶴灘水電站就是金沙江下遊幹流河段開發的第二個梯級電站,對長江的航運、防洪等綜合效益有重要作用。

更為重要的是,白鶴灘水電站也是大陸“西電東送”工程重要的一環。

“西電東送”工程一共分為三條主要通道,其中中部通道就是由四川重慶向華東華南地區輸電,主要以三峽、金沙江幹支流水電為主。而白鶴灘水電站就是江浙輸電線路工程的重要源頭。

整個長江沿線的水利工程都構成了一條清潔能源輸送的大走廊,白鶴灘水電站首批機組投産發電,标志着這個世界最大的清潔能源走廊基本建成。

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而你能想到嗎?沿着這條能源工程路線,長江的每一滴水都變成了妥妥的“打勞工”,從上遊到下遊一路都會經過烏東德、白鶴灘、烏東德、溪洛渡、向家壩、三峽和葛洲壩這六個巨型水電站,這也就意味着,每一滴水都要發六次電,生命不止,發電不熄。

可以想象,如果未來金沙江中遊和上遊的水電站也建成,對長江水資源的利用将更加充分!這六座巨型水電站進行聯合排程,年均發電量可達到驚人的3000億千瓦時,全部都是清潔的水電能源。每年能夠節約标準煤約9045萬噸,減少二氧化碳排放約24840萬噸。放眼全世界,能建構這樣大型系統工程的有且隻有中國。

耗資1800億施工艱難,為什麼有了三峽還要修白鶴灘水電站?值得嗎

在建設白鶴灘水電站的征途中,我們不斷争鳴、創新、發展,為點亮萬家燈火努力奮鬥。這是大國重器崛起的姿态,也是時代賦予我們的責任和使命。大江奔騰、浩浩蕩蕩,而白鶴灘水電站則如同一顆升起的璀璨明珠,在世界水電建設史上閃耀着最絢麗奪目的光彩。

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