習近平在賀信中指出,白鶴灘水電站是實施“西電東送”的國家重大工程,是當今世界在建規模最大、技術難度最高的水電工程。全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發電機組,實現了我國高端裝備製造的重大突破。
一項工程的投產得到了黨和國家最高領導人的如此重視,可見這個工程意義重大、不同凡響。關於白鶴灘工程以及百萬千瓦水電機組,我在之前的《第16篇.百萬千瓦水電機組的“心髒”是怎麼誕生的?》《第46篇.全球首台百萬千瓦水電機組轉子誕生記》《第211篇.我眼中的白鶴灘水電站建設工程》等已經做了一些相關介紹,值此白鶴灘第一批機組投產發電之際,我作為曾經的建設參加者,結合自己對這種世界上單機額定容量最大的水電機組的了解再做一些深度介紹:

白鶴灘水電站位於四川省寧南縣和雲南省巧家縣交界的金沙江河道上,由中國三峽集團開發建設,總投資2200億元,總裝機1600萬千瓦,共安裝了16台我國自主研製的全球單機額定容量最大的水輪發電機組。電站主體工程2017年7月全麵開工建設,首批2台機組於今天投產發電,全部機組將於2022年7月投產發電。電站全部建成投產後,將成為僅次於三峽工程的世界第二大水電站。

白鶴灘電站的十六台水輪發電機組分別由我國的東方電氣集團和哈爾濱電氣集團各設計製造八台。由東電供貨的1—8號機組安裝在白鶴灘左岸電站地下廠房中,此為2021年6月28日上午由東電供貨的1號機組投產發電現場。

此為1號機組投產發電時的運行狀況實時監測數據。數據顯示,機組發出的功率已經達到1000.3MW(一百萬千瓦),完全符合設計要求。此外,監控屏幕上還顯示了很多反映機組實時運行工況的數據,這些主要是反映機組運行時各主要部件及機組整體的振動、擺動,以及主要水力部件構件的壓力脈動等方麵情況,對於非專業人士而言不太容易理解這些數據所體現的意義,我要說的是這些實時顯示的數據表明這台正在運行的百萬千瓦水電機組的性能非常優良,完全達到了設計要求,各項指標已經優於相關的國家標準。上麵的振動數據單位為“μm(微米)”,要知道1微米=0.001毫米,這可比一個頭發絲要細多了,也就是說這台機組運行時的振動非常小。打個形象的比喻,將一枚硬幣立放在運行機組的蓋板表麵上都不會倒掉。
由哈電供貨的9—16號機組安裝在白鶴灘右岸電站地下廠房中,此為2021年6月28日上午由哈電供貨的14號機組投產發電現場。

此為2021年6月28日8時09分39秒時,實時顯示的第14號機組發電運行狀況的實時監測畫麵,表明發電機組的性能與1號機組一樣非常良好。當時機組處於額定工況安全正常運行,發出的功率為1000MW(一百萬千瓦)。白鶴灘水電站建成投產後,每年可節約標煤約1968萬噸,減少排放二氧化碳5160萬噸、二氧化硫17萬噸、氮氧化物約15萬噸,節能減排效益顯著。
白鶴灘水電站投產發電後,將與三峽工程、葛洲壩工程,以及金沙江烏東德、溪洛渡、向家壩水電站一起,構成世界最大的清潔能源走廊,對改善能源結構、助推“碳達峰、碳中和”目標實現具有重要意義,是共和國打造的又一大國重器。

白鶴灘水輪發電機組是世界上首批百萬千瓦水電機組,屬於巨型混流式水輪機組,這是機組總裝示意圖,其主要部分的名稱和安裝位置如圖上所示。相對於長江幹流的三峽巨型機組和同在金沙江的溪洛渡巨型機組,白鶴灘機組的單機容量又有了巨大的跨越,其技術研究的複雜性和技術難度,遠大於世界上已有的機組。以大家熟知的三峽機組作參照。三峽水電站的單機容量為70萬千瓦,單台機組高度50.7米,重達7000噸。相比之下,白鶴灘水電站,單機容量100萬千瓦,機組高度超過50米,重達8000噸。
水電機組的水輪機轉輪和發電機轉子是其最重要的核心部件,其尺寸和重量如圖所示,也是大的驚人。我在之前的《第16篇.百萬千瓦水電機組的“心髒”是怎麼誕生的?》《第46篇.全球首台百萬千瓦水電機組轉子誕生記》已對白鶴灘機組的轉輪和轉子相關情況做了詳細介紹,在此不再贅述。

這是白鶴灘水輪機轉輪的製造工藝流程,可見製造一個轉輪就多麼不容易,其中涉及到眾多的重大高精尖加工設備,特種材料等,很多都是我國建造大國重器所必需的。白鶴灘電站這種創造了多個“世界第一”的百萬千瓦水電機組成功投產發電,標誌著中國水電裝備製造已經處於世界最高水平,宣布中國水電已經從“並跑”到“領跑”,站在了世界之巔。為何能給白鶴灘機組這麼高的評價?不妨看看這套機組創下的“世界第一”:單機容量100萬千瓦(高度超過50米,重達8000噸),世界第一;發電機額定效率不低於99.01%,世界第一;定子繞組溫升不超過63K,轉子繞組溫升不超過58K,屬全行業最嚴溫升控製水平,世界第一;發電機最高電壓等級24千伏,世界第一.....。要創造這樣一個“世界第一”,難度可想而知。比如機組的滑動軸承,兩個運動麵之間有一層0.003毫米的油膜,但卻要承載4000多噸的重力,比三峽還要高一個等級,設計製造過程中克服的無數困難難以一一列舉。這樣一台機組僅旋轉部分就重達3000多噸,它有數萬個部件,很多零部件的加工精度指標都要以0.01毫米的精度來考量——那僅僅是一根頭發絲直徑的六分之一。為此,中國的製造企業在機組的總體設計、水力開發、電磁設計、高效冷卻技術、推力軸承技術、高壓絕緣技術、轉輪動應力、高強度材料研究與應用、關鍵部件製造技術等等重大專題組織了科研攻關,由此產生了讓國外企業隻能望其項背的眾多新專利。

水電機組的轉輪運輸。白鶴灘電站的百萬千瓦水電機組是百分百的完全國產化,再次為中國企業點讚。中國的發展,是任何國家、任何力量都擋不住的!





