編者按 中國工程院院士、三峽集團(tuán)原總工程師張超然全情投入水電事業(yè)50余年，對專業(yè)技術(shù)孜孜以求，用自己的一言一行詮釋著科學(xué)求實的精神，為三峽工程、溪洛渡、向家壩、白鶴灘、烏東德工程建設(shè)作出了突出貢獻(xiàn)。為梳理幾十年來中國水電從追趕到引領(lǐng)世界水電科學(xué)技術(shù)的輝煌歷程，從今日起，將推送張超然院士系列采訪報道。
黨的十八大以來，建設(shè)美麗中國、推進(jìn)綠色發(fā)展、健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展經(jīng)濟(jì)體系成為新時期國家建設(shè)的重要內(nèi)容。“2030年碳達(dá)峰、2060年碳中和”是中國應(yīng)對氣候變化做出的莊嚴(yán)承諾。要實現(xiàn)這些目標(biāo)，離不開水電這一清潔可再生能源的開發(fā)和利用。但有人認(rèn)為經(jīng)過幾十年的高速開發(fā)，中國水電已經(jīng)渡過高速發(fā)展期，對此中國工程院院士張超然表示，我國水電開發(fā)仍有較大空間，仍將大有可為，特別是三峽集團(tuán)應(yīng)發(fā)揮好在既往水電建設(shè)中獲得的核心技術(shù)能力，引領(lǐng)好我國水電開發(fā)事業(yè)。
水電是全球公認(rèn)的清潔、優(yōu)質(zhì)、靈活的可再生能源。新中國成立以來，中國政府非常重視水電開發(fā)，持續(xù)將水電開發(fā)任務(wù)納入國家發(fā)展五年計劃與規(guī)劃中。據(jù)測算，我國70%以上的水電水能資源，都集中在大西南的云、貴、川、藏、滇地區(qū)，其中金沙江水能資源理論蘊(yùn)藏量為1.21億千瓦，富集程度居世界之最，是我國最集中、規(guī)模最大的水電能源基地。
從2005年開始，三峽集團(tuán)陸續(xù)在金沙江下游興建了烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩四座梯級電站，總裝機(jī)容量達(dá)4646萬千瓦，與三峽、葛洲壩水電站一起構(gòu)成了世界最大清潔能源走廊。
白鶴灘水電站
在金沙江下游四座梯級電站建設(shè)過程中，三峽集團(tuán)攻克了一系列技術(shù)難題，創(chuàng)造了一批世界之最。包括首次在烏東德、白鶴灘特高拱壩全面應(yīng)用低熱水泥混凝土澆筑技術(shù)，創(chuàng)造了烏東德、白鶴灘特高拱壩無縫大壩的新奇跡;電站精益運(yùn)行、精心維護(hù)、精確調(diào)度技術(shù)，創(chuàng)造了人均運(yùn)營5萬千瓦水電裝機(jī)的世界紀(jì)錄;巨型地下電站建造成套技術(shù)，白鶴灘水電站地下廠房建設(shè)成全球已建最大地下電站洞室群。
在眾多技術(shù)成就中，張超然重點強(qiáng)調(diào)了巨型水輪發(fā)電機(jī)組研發(fā)、安裝、調(diào)試及運(yùn)行技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和成套技術(shù)。
在三峽工程單機(jī)容量70萬千瓦水輪機(jī)組的基礎(chǔ)上，金沙江下游四座電站一步一個腳印，單機(jī)容量漸進(jìn)提升，從溪洛渡電站的77萬千瓦，到向家壩電站的80萬千瓦，再到烏東德電站的85萬千瓦，最終實現(xiàn)了白鶴灘電站的百萬千瓦，成功登頂世界水電“珠穆朗瑪峰”。
“白鶴灘百萬千瓦機(jī)組投產(chǎn)實現(xiàn)了單機(jī)容量的巨大跨越以及百萬千瓦機(jī)組完全國產(chǎn)化。推動了水電重大裝備國產(chǎn)化達(dá)到新高度，帶動了我國水輪發(fā)電機(jī)組制造技術(shù)的再提升，實現(xiàn)了從‘中國制造’到‘中國創(chuàng)造’的轉(zhuǎn)變，也開創(chuàng)了全球水電百萬千瓦機(jī)組設(shè)計制造新紀(jì)元，鞏固了我國水電裝備技術(shù)的領(lǐng)先水平。”張超然表示。
經(jīng)過近三十年的不懈努力，在“為我中華、志建三峽”的三峽精神引領(lǐng)下，三峽集團(tuán)在全國有關(guān)設(shè)計、科研、承建單位和制造廠家的大力支持下，取得了以《長江三峽樞紐工程》榮獲國家科技進(jìn)步獎特等獎為代表的一批重大科技創(chuàng)新成果，不僅實實在在地促進(jìn)了中國水電行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步，也使三峽集團(tuán)掌握了大水電建造和運(yùn)營的核心技術(shù)。
2021年6月28日，由三峽集團(tuán)建設(shè)運(yùn)營的世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程——白鶴灘水電站首批百萬千瓦機(jī)組投產(chǎn)發(fā)電。
伴隨著白鶴灘水電站即將全部投產(chǎn)，有人認(rèn)為中國大水電開發(fā)的高峰已經(jīng)過去。對此，張超然指出，根據(jù)國家能源局最新公布數(shù)據(jù)，我國水電技術(shù)可開發(fā)量為6.87億千瓦，截至2021年底，我國已投產(chǎn)水電裝機(jī)容量為3.55億千瓦(不含抽水蓄能電站)，這說明我國水電開發(fā)仍有較大空間。
近年來，相對易開發(fā)好開發(fā)的水電項目開發(fā)已經(jīng)基本結(jié)束，未來我國水電開發(fā)的“主戰(zhàn)場”將轉(zhuǎn)移到高邊坡、高海拔、大溫差的高山深谷復(fù)雜區(qū)域。在這些區(qū)域開發(fā)水電項目，普遍會存在地形地質(zhì)條件復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境脆弱、配套基礎(chǔ)設(shè)施滯后、移民安置、工程建設(shè)難度大等困難。
面對這些困難，張超然建議三峽集團(tuán)充分發(fā)揮在三峽工程及金沙江下游四座電站建設(shè)過程中積累的特大型水電工程建設(shè)的技術(shù)和管理優(yōu)勢，有針對性地開展前期科研工作。
未來，伴隨著中國經(jīng)濟(jì)持續(xù)高質(zhì)量發(fā)展，能源需求尤其是電力需求還將保持剛性增長。為實現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，我國將加快構(gòu)建以太陽能、風(fēng)能等新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
對此，張超然指出，風(fēng)能、太陽能等新能源系統(tǒng)的不穩(wěn)定性、波動性、間歇性，決定了其并網(wǎng)規(guī)模越大，調(diào)節(jié)需求越大，需要配套大型水庫電站和抽水蓄能電站做為大容量儲能設(shè)施，保護(hù)電網(wǎng)穩(wěn)定。
因此，不論是從能源保增長，還是電網(wǎng)保穩(wěn)定的角度看，開發(fā)大型水庫電站和抽水蓄能電站都是最優(yōu)選擇。
2022年6月30日，華東地區(qū)裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站——浙江長龍山抽水蓄能電站6臺機(jī)組實現(xiàn)全面投產(chǎn)，該電站是三峽集團(tuán)投資、建設(shè)、運(yùn)營全過程主導(dǎo)的第一個完整抽水蓄能項目。
國家能源局2021年印發(fā)的《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》提出：到2030年抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模達(dá)1.2億千瓦左右;規(guī)劃布局重點實施項目340個，總裝機(jī)容量約4.2億千瓦;并儲備247個項目，總裝機(jī)容量約3.1億千瓦。與之對應(yīng)的是，截至2021年底，全國在運(yùn)抽水蓄能裝機(jī)容量僅為3639萬千瓦。
張超然表示，三峽集團(tuán)在打造世界最大清潔能源走廊過程中，積累了世界一流的水電建設(shè)管理經(jīng)驗，形成了一批引領(lǐng)水電技術(shù)發(fā)展的自主創(chuàng)新成果。
在抽水蓄能電站建設(shè)過程中，三峽集團(tuán)應(yīng)抓住契機(jī)，堅定目標(biāo)，繼續(xù)堅持技術(shù)創(chuàng)新與工程應(yīng)用相結(jié)合，鼓勵和推廣新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備和新材料，力爭形成一批引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的創(chuàng)新成果。通過長龍山抽水蓄能電站建設(shè)，三峽集團(tuán)在抽水蓄能機(jī)組關(guān)鍵核心技術(shù)方面取得了全面突破。成功研制的700米級超高水頭段長龍山、敦化機(jī)組，挑戰(zhàn)了抽水蓄能機(jī)組研制極限;世界首臺“6+6”長短葉片轉(zhuǎn)輪成功應(yīng)用于國內(nèi)首個抽蓄改造項目，樹立了抽蓄機(jī)組技術(shù)國產(chǎn)化典范;系統(tǒng)構(gòu)建的具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的抽蓄機(jī)組研制和調(diào)試技術(shù)體系，成功打造了行業(yè)新標(biāo)桿。標(biāo)志著我國抽水蓄能機(jī)組研制能力達(dá)到世界領(lǐng)先水平。
目前，三峽集團(tuán)已將抽水蓄能作為大水電的延伸，積極拓展抽水蓄能業(yè)務(wù)，已經(jīng)形成“儲備一批、核準(zhǔn)一批、建設(shè)一批、運(yùn)營一批”項目滾動開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展格局。
未來，水電開發(fā)仍將受開發(fā)條件、社會環(huán)境、政策、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)等因素影響，面臨遠(yuǎn)離城市、氣候惡劣、生活條件艱苦、現(xiàn)場作業(yè)風(fēng)險大等諸多挑戰(zhàn)。
對此，張超然勉勵道：中國水電開發(fā)不會停止，仍有作為，三峽人要傳承和發(fā)揚(yáng)好“為我中華、志建三峽”的三峽精神，要有長遠(yuǎn)眼光，在困難、壓力面前，要敢于迎接各種挑戰(zhàn)，不斷探索前行。(作者：孫愷)
作者：孫愷
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