本網(wǎng)訊（朱靜霞 王璐）水流的歡歌，在金沙江上唱響。
6月28日，全球首批百萬千瓦水電機組，在三峽集團建設(shè)的世界第二大水電站——白鶴灘水電站成功投產(chǎn)，眨眼之間，將奔騰江流轉(zhuǎn)化為以電為名的“中國能量”。
▲ 白鶴灘水電站全景 攝影：謝雷
百萬千瓦機組，百分之百中國“智”造。
這一轉(zhuǎn)，立起了中國水電奮斗百年的歷史性豐碑，叩開了中國水電獨步世界“無人區(qū)”的大門。
這一轉(zhuǎn)，表明了中國人有志氣、有信心、有能力，不斷登頂一座又一座水電科技新高峰。
百萬千瓦機組因何而來，將往何方？讓我們到歷史與現(xiàn)實的脈絡(luò)中，去尋找答案。
從歷史中走來
金沙江，百轉(zhuǎn)千回，在峽谷中聚起磅礴的力量。隱秘的山體內(nèi)，建設(shè)者正揮毫潑墨，描繪一幅中流擊水的長卷。
2020年6月21日，一顆直徑超過8米、重約350噸的精密“中國芯”，精準嵌入白鶴灘水電站“心臟”部位，世界首臺100萬千瓦水輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)輪成功吊裝。
▲ 世界首臺100萬千瓦水輪發(fā)電機組的轉(zhuǎn)輪成功吊裝 攝影：趙洋
回眸百年前，積貧積弱的舊中國，沒有這份“底氣”。
1912年，兩臺國外研制的240千瓦機組，在中國大陸第一座水電站——石龍壩水電站投產(chǎn)。它們在為昆明送來第一縷照亮工業(yè)化夢想道路的燈光時，也深深喚醒了中國的期待：何時，中國才能擁有自己研發(fā)的水電機組？
▲ 石龍壩水電站內(nèi)的老機組 攝影：王磊
而直至新中國成立時的1949年底，全國水電裝機容量僅36萬千瓦，且機組全由國外研發(fā)。
從全國僅36萬千瓦，到一臺100萬千瓦，新中國的成立，中國共產(chǎn)黨的領(lǐng)導，全國機電工作者的接續(xù)奮斗，開啟了中國水電機組“逆天改命”的偉大征途：
——1952年，一臺800千瓦的機組，在四川下硐水電站成功安裝，結(jié)束了中國不能自主設(shè)計制造水電機組的歷史。
——1958年，中國首座百萬千瓦級水電站——劉家峽水電站開工建設(shè)，單機容量30萬千瓦，核心部件靠工匠手工打磨。同年，全國科學規(guī)劃會上，研制60萬、80萬甚至100萬千瓦水電機組的構(gòu)想被提出。
——1987年，龍羊峽水電站32萬千瓦機組投產(chǎn)。
1980年代末，水電機組國產(chǎn)化的星火，已漸顯燎原之勢。然而，與發(fā)達國家研制的近70萬千瓦水電機組相較，中國仍落后約30年。直至1990年代，才等來一個從跟跑變?yōu)椴⑴埽踔灵_始領(lǐng)跑的機會。
在三峽工程左岸70萬千瓦機組的研制過程中，彼時還是“中國長江三峽工程開發(fā)總公司”的三峽集團，牽頭開展科技攻關(guān)，聯(lián)合哈爾濱電氣、東方電氣等國內(nèi)企業(yè)，學習國際先進經(jīng)驗，再逐漸過渡到自主創(chuàng)新，并最終掌握了70萬千瓦機組整體設(shè)計與制造的核心技術(shù)。
及至三峽工程右岸機組的研制，我國水電機組研發(fā)團隊，已具備與國際水電巨頭同臺競技、并成功研制和投用70萬千瓦機組的能力。
2008年，40多名專家評審三峽機組性能后，得出結(jié)論：右岸國產(chǎn)化機組總體性能優(yōu)于左岸機組，關(guān)鍵性能達到國際同等水平。
以此為新起點，2013年，溪洛渡水電站77萬千瓦、向家壩水電站80萬千瓦……2021年，白鶴灘水電站100萬千瓦機組成功投運，驚羨世界。
▲ 以三峽工程為骨干的長江流域巨型電站群
從無到有，從小到大，從弱到強。
這段艱苦卓絕的水電機組國產(chǎn)化發(fā)展史，凝聚著中國水電人“產(chǎn)業(yè)報國”的崇高追求。它的每一次進步，都與中國共產(chǎn)黨的堅強領(lǐng)導密不可分；它的每一次發(fā)展，都與國家和民族的命運緊密相連。
與新時代握手
興建白鶴灘水電站的設(shè)想，最早可追溯至1950年代。水利部長江水利委員會，組織多家勘測設(shè)計單位，對金沙江流域的水資源開發(fā)進行普查。
▲ 金沙江原始地貌（資料圖片）
1990年，《長江流域綜合利用規(guī)劃簡要報告（1990年修訂）》獲國務院批準，明確要在金沙江下游，開展烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩水電站前期工作。
1950年，我國人均發(fā)電量不到3千瓦時，但美國人均發(fā)電量卻已超過2900千瓦時?！耙獙崿F(xiàn)工業(yè)化，我國電力需求必然要經(jīng)歷一個顯著的增長過程。”國務院發(fā)展研究中心研究員王亦楠如是說。
但河流長度有限，僅靠電站數(shù)量的增加，非長久之計。必須解決大容量機組研發(fā)難題，提升發(fā)電效率。
承擔著“西電東送”使命的白鶴灘百萬千瓦機組，在歷史前進的邏輯中誕生，在時代發(fā)展的潮流中“履職”——
向外，它展露科技含量，彰顯國家之實力，民族之底氣；向內(nèi)，它發(fā)揮“百萬千瓦”之潛力，更好地服務社會生產(chǎn)，造福人民生活。
白鶴灘水電站投產(chǎn)發(fā)電后，將送電江蘇和浙江。1臺機組轉(zhuǎn)動1小時，可以供應50萬臺家庭用的電磁爐；16臺機組轉(zhuǎn)動1小時，就可以供應800萬臺家庭用的電磁爐。
“它既能提供清潔、經(jīng)濟、安全的電力，有力支撐長江經(jīng)濟帶發(fā)展，同時將對長江經(jīng)濟帶的能源結(jié)構(gòu)，起到優(yōu)化調(diào)整作用?！敝袊こ淘涸菏库o新強評價。
▲ 白鶴灘水電站大壩上游 攝影：張禾
上至經(jīng)濟社會高質(zhì)量發(fā)展，呼喚大規(guī)模清潔電能的誕生；下至擴大單機容量，可減少機組臺數(shù)，有利于樞紐工程布置，節(jié)省投資；遠至大容量機組可滿足電網(wǎng)遠景電力發(fā)展……研制百萬千瓦機組，極為必要。
但要讓這一巨型機組從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實，還需評估自然條件、技術(shù)條件等多方面的成熟度。
“白鶴灘水電站裝機規(guī)模大，水頭高達200多米，落差大，流量大，這讓百萬千瓦機組有了用武之地?！比龒{集團機電專業(yè)總工程師張成平表示，“只有大容量機組，才能更加適應工程條件，充分發(fā)揮工程效益，更加合理高效地利用水資源?！?/p>
▲ 白鶴灘水電站大壩攔江而立。攝影：王廣浩
若考量技術(shù)，百萬千瓦機組的研制，則以三峽工程、溪洛渡、向家壩等水電站的機組國產(chǎn)化實踐來“投石問路”。
“在三峽工程右岸電站，我們大膽采用定轉(zhuǎn)子全空氣通風冷卻技術(shù)，相比水內(nèi)冷技術(shù)，工藝簡單，故障率低，便于維護?！?/p>
“在溪洛渡水電站，我們成功研制200米水頭段水輪機，效率、空化、穩(wěn)定性等綜合性能優(yōu)良?！?/p>
三峽集團所屬三峽建工集團總經(jīng)理胡偉明說，這些關(guān)鍵技術(shù)，為白鶴灘百萬千瓦機組研制，打下堅實基礎(chǔ)，增添了經(jīng)驗與底氣。
曾參與過三峽左岸機組埋件分包制造的哈電副總工程師卜良峰則說，在三峽工程左岸機組的研制過程中，60公斤級的蝸殼高強鋼板，都要從國外高價進口。
為擺脫進口材料“卡脖子”困境，三峽集團牽頭進行科研攻關(guān)，組織鞍鋼、寶武鋼等兄弟單位，自主創(chuàng)新，最終讓右岸機組用上了國產(chǎn)化鋼材。
▲機組蝸殼 攝影：趙洋
如今，運用在白鶴灘水電站蝸殼制造上的國產(chǎn)化高強鋼，已達到80公斤級。百萬千瓦機組所需的關(guān)鍵材料，如高強度磁軛鋼板、抗撕裂厚鋼板、高等級硅鋼片等，也已全部實現(xiàn)國產(chǎn)化。
此外，在配套設(shè)備上，從橋機、母線、大型變壓器，到調(diào)速系統(tǒng)、勵磁系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)……中國水電裝備全產(chǎn)業(yè)鏈不斷升級，也成為我國百萬千瓦機組登頂世界“水電珠峰”的助力之一。
▲ 2019年6月，白鶴灘水電站工程右岸主廠房16號機窩蝸殼焊接施工。攝影：劉濤
有了底氣，便有勇氣。
自2006年起，三峽集團依托重點工程，再度與華東勘測設(shè)計研究院、長江勘測設(shè)計研究院、哈電、東電等攜手出征，以科學審慎的態(tài)度，組織并領(lǐng)導開展百萬千瓦水電機組科研攻關(guān)。
這次攻關(guān)，歷經(jīng)三個階段、十余年之久，對總體技術(shù)、水力設(shè)計、電磁設(shè)計、24/26千伏線棒、通風冷卻、推力軸承、結(jié)構(gòu)剛強度、制造加工、原材料等關(guān)鍵技術(shù)，進行了多項研究和試驗，取得豐富研究成果，為成功研制白鶴灘百萬千瓦機組打下堅實基礎(chǔ)。
這次科研攻關(guān)，以堅定而有力的步伐，向世界水電核心裝備的“無人區(qū)”，正式挺進。
獨步世界“無人區(qū)”
百萬千瓦機組從0到1的漫漫征程背后，是0.1甚至0.01的跬步積累。
目前，全球已建在建的127臺70萬千瓦以上的水電機組中，80萬千瓦以上機組屈指可數(shù)，“百萬千瓦機組”則是實實在在的“無人區(qū)”。
有人疑惑，為何如此之難？
百萬千瓦機組，需具備優(yōu)良的能量轉(zhuǎn)化效率，以及良好的水力穩(wěn)定性能，如此才能在各種工況下長期平穩(wěn)運行。
百萬千瓦機組，應用水頭較高、轉(zhuǎn)速較高，尺寸接近三峽機組。因此，它的外荷載更大，對結(jié)構(gòu)材料要求更高，如磁軛鋼板強度要達到750兆帕以上，蝸殼高強鋼板要800兆帕級。
百萬千瓦機組，推力軸承推力負荷略大于三峽機組，但機組轉(zhuǎn)速更高，推力軸承PV值更大，制造難度更大。
百萬千瓦機組，發(fā)電機額定電流，已超出現(xiàn)有發(fā)電機電壓設(shè)備的應用額定電流范圍，須將發(fā)電機額定電壓，提高至24千伏以上才能滿足要求。
難嗎？當然難!
以百萬千瓦機組水輪機核心部件轉(zhuǎn)輪為例，它承受著最高水頭達240多米的巨大水能，直徑超過8.5米，集中著水輪發(fā)電機組最精巧的設(shè)計。
無規(guī)范、無經(jīng)驗、無參考，哈電水力設(shè)計科研帶頭人魏顯著，帶隊“忽略”8年來幾乎所有節(jié)假日，敲下幾十萬行代碼，搭建仿真實驗平臺，經(jīng)過成百上千次優(yōu)化計算與實驗，反復比選論證，才研制出現(xiàn)有轉(zhuǎn)輪模型。
別看轉(zhuǎn)輪“個頭大”，可細節(jié)要求堪稱極致：重量超過8噸的葉片必須一次澆筑成型，不同爐子的鋼水成分、溫度要時刻一致；鏟磨工序后，削切下的鐵屑就達數(shù)噸；僅一次焊接翻身，也要比選數(shù)個方案……
面對約6萬個零件組裝的巨型水輪發(fā)電機組，需要對成百上千個設(shè)計、制造、安裝等專題進行研究、優(yōu)化，才能獲得最優(yōu)的整體性能。路只有一條——技術(shù)先行，才有優(yōu)化的可能。
負責白鶴灘機組設(shè)計與制造管理的機電技術(shù)中心團隊，在機組設(shè)計管理中，對每一個設(shè)計細節(jié)分毫必爭，對每一個參數(shù)指標“錙銖必較”，確保設(shè)計“零疑點”；在機組制造管理中，團隊以最高標準、最優(yōu)工藝、最嚴管控，來確保制造“零缺陷”。
他們開展一輪又一輪設(shè)計制造復核，努力查找潛在缺陷和風險，吸取以往電站經(jīng)驗教訓，取長補短、舉一反三，持續(xù)優(yōu)化提升機組性能。
他們大力推動“三維設(shè)計”“美麗機電”，優(yōu)化管道、線纜等布置，在抓好機組內(nèi)在品質(zhì)的同時，提升設(shè)備外觀質(zhì)量，實現(xiàn)“內(nèi)外兼優(yōu)”。
一流的設(shè)計制造，還需一流的安裝調(diào)試。
在機組安裝調(diào)試現(xiàn)場，三峽集團白鶴灘工程建設(shè)部機電安裝項目部主任康永林，帶領(lǐng)靳坤、陳浩、陳緒鵬等徒弟，搭建兩個“課堂”——
一堂設(shè)在巨型機組里。轉(zhuǎn)輪焊接、轉(zhuǎn)子磁軛安裝、通風冷卻系統(tǒng)調(diào)試……每一項設(shè)備的安裝調(diào)試過程，都是最好的老師。
一堂設(shè)在機電創(chuàng)新工作室里。分享實戰(zhàn)經(jīng)驗，查找知識漏洞，探討科研方向……每一名員工，都要上臺大膽講一講。
轉(zhuǎn)子磁軛安裝期間，東電服務團隊以“過程精品”保障“結(jié)果精品”，日均蹲守現(xiàn)場的時長超過16小時。測量數(shù)據(jù)顯示，與理論中心相比，疊裝后的磁軛中心，偏差未超過0.02毫米，遠高于行業(yè)精品機組標準。
攻堅路上并非單兵突進，同路之人正在攜手摸索——
華東院等設(shè)計單位工程師，在電腦屏幕前挑燈夜戰(zhàn)，繪制一張張“藍圖”；葛洲壩、水電四局等安裝單位技術(shù)人員，在現(xiàn)場一遍遍核對安裝測量數(shù)據(jù)，不知疲倦；三峽集團長江電力百余名電廠專家、運維骨干提前上崗、整裝待發(fā)，隨時做好接機準備……
▲ 白鶴灘水電站百萬千瓦機組轉(zhuǎn)輪加工配重靜平衡焊接施工 攝影：謝雷
“依托百萬千瓦機組研發(fā)，中國機電人的進步是全方位的。這一過程，不但鍛煉了隊伍，更是凝練了敢為天下先的攀登精神?！比龒{集團黨組成員、副總經(jīng)理范夏夏說。
回望百年來路，展望百萬千瓦機組，那些攀登時扎傷手的荊棘帶，磨出血的崎嶇路，清晰可見。
但正因為難，行走才得以偉大。
那些走過的險峰，得以跨越時空，為一場征程作注；那些壯麗的峰頂景色，得以撥開云霧，召喚下一次攀登。
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