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我所了解的白鹤滩水电站百万千瓦机组
2021/6/30 6:24:36    新闻来源:共享多彩世界
原创 李毅军 

习近平在贺信中指出,白鹤滩水电站是实施西电东送的国家重大工程,是当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程。全球单机容量最大功率百万千瓦水轮发电机组,实现了我国高端装备制造的重大突破。

一项工程的投产得到了党和国家最高领导人的如此重视,可见这个工程意义重大、不同凡响。关于白鹤滩工程以及百万千瓦水电机组,我在之前的《第16篇.百万千瓦水电机组的“心脏是怎么诞生的?》《第46.全球首台百万千瓦水电机组转子诞生记》《第211.我眼中的白鹤滩水电站建设工程》等已经做了一些相关介绍,值此白鹤滩第一批机组投产发电之际,我作为曾经的建设参加者,结合自己对这种世界上单机额定容量最大的水电机组的了解再做一些深度介绍:

白鹤滩水电站位于四川省宁南县和云南省巧家县交界的金沙江河道上,由中国三峡集团开发建设,总投资2200亿元,总装机1600万千瓦,共安装了16台我国自主研制的全球单机额定容量最大的水轮发电机组。电站主体工程2017年7月全面开工建设,首批2台机组于今天投产发电,全部机组将于2022年7月投产发电。电站全部建成投产后,将成为仅次于三峡工程的世界第二大水电站。

白鹤滩电站的十六台水轮发电机组分别由我国的东方电气集团和哈尔滨电气集团各设计制造八台。由东电供货的1—8号机组安装在白鹤滩左岸电站地下厂房中,此为2021年6月28日上午由东电供货的1号机组投产发电现场。

此为1号机组投产发电时的运行状况实时监测数据。数据显示,机组发出的功率已经达到1000.3MW(一百万千瓦),完全符合设计要求。此外,监控屏幕上还显示了很多反映机组实时运行工况的数据,这些主要是反映机组运行时各主要部件及机组整体的振动、摆动,以及主要水力部件构件的压力脉动等方面情况,对于非专业人士而言不太容易理解这些数据所体现的意义,我要说的是这些实时显示的数据表明这台正在运行的百万千瓦水电机组的性能非常优良,完全达到了设计要求,各项指标已经优于相关的国家标准。上面的振动数据单位为“μm(微米)”,要知道1微米=0.001毫米,这可比一个头发丝要细多了,也就是说这台机组运行时的振动非常小。打个形象的比喻,将一枚硬币立放在运行机组的盖板表面上都不会倒掉。


由哈电供货的9—16号机组安装在白鹤滩右岸电站地下厂房中,此为2021年6月28日上午由哈电供货的14号机组投产发电现场。

此为2021年6月28日8时09分39秒时,实时显示的第14号机组发电运行状况的实时监测画面,表明发电机组的性能与1号机组一样非常良好。当时机组处于额定工况安全正常运行,发出的功率为1000MW(一百万千瓦)。白鹤滩水电站建成投产后,每年可节约标煤约1968万吨,减少排放二氧化碳5160万吨、二氧化硫17万吨、氮氧化物约15万吨,节能减排效益显著。

白鹤滩水电站投产发电后,将与三峡工程、葛洲坝工程,以及金沙江乌东德、溪洛渡、向家坝水电站一起,构成世界最大的清洁能源走廊,对改善能源结构、助推“碳达峰、碳中和”目标实现具有重要意义,是共和国打造的又一大国重器。

白鹤滩水轮发电机组是世界上首批百万千瓦水电机组,属于巨型混流式水轮机组,这是机组总装示意图,其主要部分的名称和安装位置如图上所示。相对于长江干流的三峡巨型机组和同在金沙江的溪洛渡巨型机组,白鹤滩机组的单机容量又有了巨大的跨越,其技术研究的复杂性和技术难度,远大于世界上已有的机组。以大家熟知的三峡机组作参照。三峡水电站的单机容量为70万千瓦,单台机组高度50.7米,重达7000吨。相比之下,白鹤滩水电站,单机容量100万千瓦,机组高度超过50米,重达8000吨。


水电机组的水轮机转轮和发电机转子是其最重要的核心部件,其尺寸和重量如图所示,也是大的惊人。我在之前的《第16篇.百万千瓦水电机组的“心脏是怎么诞生的?》《第46.全球首台百万千瓦水电机组转子诞生记》已对白鹤滩机组的转轮和转子相关情况做了详细介绍,在此不再赘述。

这是白鹤滩水轮机转轮的制造工艺流程,可见制造一个转轮就多么不容易,其中涉及到众多的重大高精尖加工设备,特种材料等,很多都是我国建造大国重器所必需的。白鹤滩电站这种创造了多个“世界第一”的百万千瓦水电机组成功投产发电,标志着中国水电装备制造已经处于世界最高水平,宣布中国水电已经从“并跑”到“领跑”,站在了世界之巅。为何能给白鹤滩机组这么高的评价?不妨看看这套机组创下的“世界第一”:单机容量100万千瓦(高度超过50米,重达8000吨),世界第一;发电机额定效率不低于99.01%,世界第一;定子绕组温升不超过63K,转子绕组温升不超过58K,属全行业最严温升控制水平,世界第一;发电机最高电压等级24千伏,世界第一.....。要创造这样一个“世界第一”,难度可想而知。比如机组的滑动轴承,两个运动面之间有一层0.003毫米的油膜,但却要承载4000多吨的重力,比三峡还要高一个等级,设计制造过程中克服的无数困难难以一一列举。这样一台机组仅旋转部分就重达3000多吨,它有数万个部件,很多零部件的加工精度指标都要以0.01毫米的精度来考量——那仅仅是一根头发丝直径的六分之一。为此,中国的制造企业在机组的总体设计、水力开发、电磁设计、高效冷却技术、推力轴承技术、高压绝缘技术、转轮动应力、高强度材料研究与应用、关键部件制造技术等等重大专题组织了科研攻关,由此产生了让国外企业只能望其项背的众多新专利。

水电机组的转轮运输。白鹤滩电站的百万千瓦水电机组是百分百的完全国产化,再次为中国企业点赞。中国的发展,是任何国家、任何力量都挡不住的!

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