西电东送:点亮万家灯火

作者: 吴光于 张海磊 王浩

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青藏高原腹地,汩汩清流从雪山蜿蜒而出,从三江源一路向南,之后折向东方……金沙江自商代就有淘金者的身影,是我国最早开发的江河之一。今天她正为沿途的超级水电工程提供不竭的动力,构筑起世界上最大的清洁能源走廊。

伴随河流奔腾的,是无数立于山巅、谷地、荒野的铁塔和在其间“穿针引线”的云端电网。它们跨越千山万水,将清洁电能源源不断地送向四面八方,点亮万家灯火。

向电力“珠穆朗玛峰”攀登

位于四川大凉山腹地的布拖特高压换流站是全球规模最大的水电项目——白鹤滩水电站的送端起点。

换流站设备昂贵,一个换流阀阀塔价值达3000万元,作业精确度为毫米级,可谓是真正的“失之毫厘,谬以千里”。

负责电气设备安装项目的国网四川电力送变电建设公司的张鸣镝还记得2016年夏天,在新疆天山换流站的那次无比困难的检修。通常情况下,更换套管都是在阀厅外进行,那天却漫天风沙。一旦沙尘进入阀厅,将破坏设备环境,造成不可逆的影响。但如果在阀厅内作业,空间过于狭小,无尘化大吨位电动起重机械无法施展拳脚;如果使用柴油式吊车,又不可避免产生尾气出现污染。

思前想后,张鸣镝和同事在家用抽油烟机上找到了灵感——将风机抽风速率和吊车排气速率设置一致,吊车产生的尾气迅速引至户外。经此一役,他们成功研发出“双排管离心式轴流风机车辆尾气排放装置”,并申请了国家专利。

特高压输电技术是世界电力的“珠穆朗玛峰”。近年来,随着一系列关键技术取得重大突破,我国在特高压输电领域实现了从“没有路”到“领头跑”的飞跃,特高压电网建设全面铺开。

从220千伏到500千伏,再到±800千伏;从高压到超高压再到特高压,西电东送这条能源大动脉架起了东西部互联互通的桥梁。

“1滴水发6次电”

深邃峡谷间的白鹤滩水电站,最大坝高289米的混凝土双曲拱坝揽入奔腾江水。从200多米高飞泻而下的水流,推动水轮发电机组转轮转动,机组每转动一圈便可发电约150千瓦时。

白鹤滩水电站的16台百万千瓦水轮发电机组全力运行。长江电力白鹤滩电厂运行部副主任王斌说:“运行人员24小时值守,传感器实时收集数据,运行指标一旦出现异常,系统自动预警。”

“发电机组就像一个靠水力转动的陀螺,将动能转化为电能。”中国长江三峡集团有限公司(以下简称“三峡集团”)白鹤滩工程建设部原副主任康永林介绍,每分钟111转的速度下,立于其上的硬币纹丝不动,运行期间各轴承摆度均小于0.1毫米……“机组总体布置、电磁设计、主要大部件制造等关键技术先后取得重要创新成果,见证了中国水电在装备制造、设计安装等领域的领先地位。”

2022年12月,白鹤滩水电站实现全部机组投产发电。从白鹤滩回望,这条清洁能源走廊见证了我国水电技术的一次次突破。

竣工于20世纪80年代的葛洲坝水电站,水轮发电机组单机最大容量17万千瓦。作为世界上规模最大的水利枢纽工程,三峡水电站攻克了70万千瓦机组的设计制造技术。随后开工建设的溪洛渡、向家坝、乌东德水电站,水轮发电机组单机容量相继突破77万、80万、85万千瓦。

升级不是简单的加法,每一次的研发技术难度系数都呈几何级增长。单机容量迈向百万千瓦级,离不开一系列新工艺、新材料的运用,实现了水力设计、发电机通风、机组总体设计等全产业链升级。“百万千瓦级机组的水头冲击力更大、转速更快、承压更高,三峡集团牵头大型钢企,研制出800兆帕级高强蜗壳钢板,摆脱了长期依赖进口的局面。”三峡集团机电技术中心副主任李海军举例道。

长江干流上的6座梯级水电站总装机容量达7169.5万千瓦,相当于3个三峡水电站的装机容量,不断增强能源保供底气,其中5座成为西电东送骨干电源站。

“长江水依次经过6座水电站,相当于1滴水发6次电。”康永林算了一笔细账:1立方米水通过三峡水电站可生产绿电0.25千瓦时;六库联调实现发电乘数效应,发电量可达2千瓦时,效率提升到8倍。

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“流域巨型电站群的运营调度涉及‘水、机、电’多个环节,规模巨大、时空多变、跨区跨网、结构复杂。梯级水电站同时承担峰荷和基荷,对水电长周期安全稳定运行提出更高要求。”长江电力科学技术研究中心副主任汤正阳说。工业互联网平台深度赋能智能运维、智能检修、智慧调度、智能决策等全业务场景,全面提升设备智能运维水平,助力水电站数字化建设。

绿电领跑,一江清水向东流

2022年2月22日,船长孙克兵驾驶长江流域首艘3000吨级纯电运输货船,装载一船沙石,从江苏南京江心洲码头运往一家钢铁厂。出发前,孙克兵在南京电力巡维人员的帮助下,对岸电和货船的电力系统进行例行检查。

这艘电动货船载重3000吨,由燃油船舶改造而来。甲板上两组可移动电池可存储2200度电,通过码头岸电充电3个小时可充满,能航行120公里以上。

“以前用柴油机作为动力,一天至少要用两吨至三吨的柴油,排放物差不多在十四五吨,但我们现在整船以电为动力。”孙克兵说。

没有了震耳欲聋的发动机轰鸣声和浓重的柴油味,一江清水穿城而过,对于有着数十年驾船经历的孙克兵来说,变化可谓天翻地覆。

而这样的改变与来自西部的清洁能源密不可分,每年都有大量的清洁电能通过电网大动脉输送到江苏地区。不仅缓解了当地经济民生方面的供电压力,还推动这个用电大省日益向绿色低碳的目标转型。

如今,长江南京段岸电设施覆盖率高达100%。

清洁能源带来的改变还远不止于此,如今行驶在广州街头的电动汽车,每消耗4度电,就有1度是来自西部的清洁水电。这些来自西部的清洁水电不仅方便了人们的出行,更改善了环境。

现在,我国已建成全球规模最大的电力供应系统和清洁发电体系,绿色理念深入人心,绿色动能越发强劲。西电东送工程犹如一条巨龙,将东西部经济紧密连接,为“绿色中国梦”提供助力。

面向“十四五”高质量发展要求,面向我国2060年实现碳中和的承诺,新征程已经开启,更多电力“绿色故事”将被续写。

(摘编自《新华日报》《中国电力报》)

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