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        全球單機容量最大白鶴灘百萬千瓦水電機組誕生記
        2021/7/1 16:51:32    新聞來源:中國新聞網

        全球在建規模最大的白鶴灘水電站,28日實現首批機組正式投產發電。待白鶴灘水電站全面建成后,預計年平均發電量624.43億千瓦時,年節約標準煤約1968萬噸,減少排放二氧化碳5160萬噸。

        當天,記者走進白鶴灘水電站,在位于金沙江兩岸山體深處的地下廠房內,探秘水電站“心臟”——全球單機容量最大的100萬千瓦水輪發電機組的誕生史。

        100萬千瓦機組的前世今生

        在白鶴灘電站采用100萬千瓦機組,不是一蹴而就的,而是一個長期論證、探索和實踐的過程。

        哈爾濱電氣集團有限公司責研制白鶴灘水電站右岸8臺100萬千瓦機組。該集團電機公司副總經理陶星明告訴記者,最早在1958年召開的全國科學規劃會上,專家提交了《三峽樞紐水利機組容量論證初步意見》,提出研制30萬千瓦、45萬千瓦、60萬千瓦、80萬千瓦、100萬千瓦水電機組等5個方案的構想,以及相應的設計參數、結構、尺寸和裝配圖。這是“百萬水電機組”逐夢過程的起點。

        2006年至2007年是百萬千瓦機組的醞釀期。當年2月,專家向中國水電水利規劃設計總院提交了“百萬千瓦機組可行性分析報告”。同年3月8日,三峽集團和華東勘測設計研究院聯合發出了“100萬千瓦水輪發電機組技術征詢書”,行業內的代表性企業,做出了在白鶴灘電站采用70萬千瓦、75萬千瓦、80萬千瓦、85萬千瓦機組的技術論證,同時也大膽提出了百萬千瓦機組的設置構想。

        陶星明說,2007年8月國家科技部在科技支撐計劃設立百萬千瓦水輪發電機組關鍵技術研究課題,三峽集團公司也與哈爾濱電氣集團有限電機公司開展合作,聯合開展百萬千瓦科研項目。

        隨著中國水電技術的不斷發展和進步,尤其是2007年,三峽右岸電站首臺70萬千瓦機組投運,溪洛渡77萬千瓦、向家壩80萬千瓦機組研發工作結束,中國擁有了大容量水電機組完全自主知識產權,標志著中國具備自主研制100萬千瓦水電機組的技術基礎。

        “2011年10月,白鶴灘可行性階段裝機容量選擇審查會上,國家審批通過100萬千瓦機組可行性。確定了白鶴灘電站全部采用100萬千瓦的水電機組?!碧招敲鲗τ浾哒f,此后的過程中,他們開始圓夢之路。

        他回憶,當年在研討白鶴灘電站機組單機容量的時候,為了穩妥起見,有的專家曾提出采用2臺100萬千瓦機組,其余機組采用80萬千瓦的方案。后來確定全部100萬千瓦,這在世界上也是開山之作?!八?,這個問題,一方面是技術的超越,成就了市場的需要;另一方面,也是由于市場的需求,催化了技術的進步?!?

        效率達96.7%屬世界領先水平

        轉輪作為水電機組的“心臟”,是機組中研發難度最大,制造難題最多的部件,也是影響機組運行效率和穩定性的最為關鍵的部件,堪稱“水電珠峰上的皇冠”。

        陶星明介紹,從2007年啟動國家科技支撐計劃百萬千瓦水力性能研究時起,大家就站在“高質量發展”的戰略層面,從“為國家、業主帶來最大的經濟和社會效益”的長遠目標出發,開展國家科研課題攻關,對水輪機水力設計及穩定性能等7個課題進行深入研究。

        為了破譯“轉輪綜合效能最優”的極限密碼,根據機組運行水頭高、電壓等級高、容量大等特點,因地制宜地對發電機、水輪機轉輪進行多輪次優化設計,水輪機的模型轉輪先后研制了13個轉輪模型。

        經過多番比較,他們最后創新性地選擇采用15長15短的長短葉片結構轉輪。通過堅持不懈地努力,將白鶴灘轉輪的最優效率提升到96.7%,轉輪運行的穩定性達到新的高度。

        陶星明稱,“同臺對比結果表明,我們研發的水輪機模型的最優效率、加權平均效率和水力穩定性等綜合指標,均達到了國際領先水平?!?

        之所以選擇長短葉片轉輪,陶星明解釋,是因為看好了它優異的綜合性能。與常規轉輪相比,長短葉片轉輪顯得更加“全能”,它完美綜合了長葉片和短葉片的優點,機組運行的能量轉換更充分、穩定性更好、空化性能更優良,進一步提高了機組運行效率最高效率和加權平均效率,讓機組在全負荷運行范圍內的穩定性與安全性實現了質的飛越,可以實現全負荷調節運行。

        從2018年4月至2021年6月,歷時3年多的時間里,他們研制完成的直徑8.87米、高3.8米,總重338噸的轉輪全部達到或優于精品標準,第三臺更是創下全球首個巨型長短葉片轉輪“零配重”的突破性業績,堪稱打造了一顆白鶴灘水電機組的“天然優異心臟”。

        陶星明說,就像一部密集交織的網絡,轉輪研制的每一個環節都至關重要?!霸谥圃爝^程中,我們實施精細化方案,全工序提升制造精度,通過改進焊接程序,轉輪焊縫一次交檢合格率大幅提升;采用專有的長短軸翻身技術,避免了翻身時對轉輪尺寸產生不利影響;特有的熱處理支撐工具,確保轉輪在580攝氏度高溫下不變形;先進的光學數字測量技術,使轉輪葉片安放角度偏差控制在±0.5°以內,精度提高2倍以上?!?

        據悉,白鶴灘100萬千瓦機組作為中國水電引領全球的又一張“國家名片”,在水電工程建設史上,具有劃時代的里程碑式意義,創造了水電裝備新的世界紀錄。

        待白鶴灘水電站全面建成之后,將與金沙江上烏東德、溪洛渡、向家壩,以及三峽、葛洲壩水電站共同構成一條世界最大的清潔能源走廊,為實現“碳達峰、碳中和”目標發揮國家隊主力軍作用。(完)

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