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      超 級 水 電 , 點 亮 中 國 !
      2022/2/21 21:05:11    新聞來源:國資小新

      在中國

      我們用的每10度電中

      就有約2度來自奔流的江河

      而在這張強大的電網背后

      是超過40000座水電站的世界

      時至今日

      世界上規模最大的水電站

      在中國

      (長江三峽水利樞紐工程,憑借2250萬千瓦的總裝機容量位列世界第一,攝影師@黃正平)

      世界上最高的大壩

      在中國

      (雅礱江錦屏一級水電站,憑借305米的壩高在當今世界已建成的大壩中位列第一,圖片來源@中國能建葛洲壩集團)

      世界上最強的水電“心臟”

      單機容量百萬千瓦的水輪發電機組

      也在中國

      (金沙江白鶴灘水電站,其關鍵設備水輪發電機組的單機容量100萬千瓦,位列世界第一,攝影師@柴峻峰)

      我們為什么擁有

      如此眾多的超級水電站?

      又是如何做到的?

      今天,和小新一起了解

      中國的超級水電站

      ▲超級水電站,如何點亮中國?

      三峽工程,

      是許多人心中的一項超級工程。

      作為全世界規模最大的水電站,

      它平均1秒鐘的發電量,

      就足以滿足一個中國人4年多的生活用電需求。

      不過,很少有人知道,

      就在它上游一千多公里外,

      還有兩座“三峽”。

      金沙江在這里隔開四川和云南兩省,

      依次串聯起了四座超級水電站——

      向家壩、溪洛渡、白鶴灘以及烏東德,

      它們的總裝機容量,

      就達到了三峽的兩倍之多。

      在中國西南地區,

      水能資源理論蘊藏量高達4.9億千瓦,

      占據了全國的70.6%。

      中國的十三大水電基地,

      超過一半都在西南。

      我們要如何才能利用

      這些來自大江大河的能量呢?

      首先,我們需要一座大壩。

      超 級 大 壩

      以金沙江水電基地為例,盡管金沙江的天然落差已經遠遠超過其他地勢平緩處的河流,但在短距離內,僅憑這樣的落差產生電力,還遠遠不夠。所以,為了提高發電效率,我們通常會在河流中間修建擋水的大壩,進一步抬高水位,提升落差。

      但是,要在洶涌的江水之中修建大壩談何容易?因此,早在大壩開工之前,我們就必須先完成一項浩大的工程——讓河流改道,從而為大壩騰出干燥的施工場地。直到大壩建成之后,再恢復原本的流向。

      2014年,金沙江下游的第一座超級水電站建成,它就是向家壩水電站。這座水電站的大壩,壩頂長度約900米,步行需要12分鐘才能通過;最大壩高則達到了162米,相當于一座近60層的高樓。它體型魁梧,外貌與著名的三峽大壩相似,憑借其巨大的重量,便可以與地基產生足夠強的摩擦力,以抵擋奔騰的江水,這就是所謂的“重力壩”。

      正是這座大壩,讓上下游的水位落差提高到了100米。但是,龐大的體型也意味著需要耗費大量的建筑材料。在向家壩,僅大壩的混凝土澆筑總量就高達1400萬立方米,足以填滿6000多個國際標準游泳池。如此龐大的用量,僅材料運輸就是一筆不小的開支。

      另一座大壩,宛如一只白鶴張開雙翅,將金沙江攔在身后,它體態輕盈,恰如其名,人稱“白鶴灘”。它的最大壩高可達289米,相當于一座100層的高樓,而它的壩頂最窄處寬度卻僅有14米。如此輕薄的壩體,卻可以承受1650萬噸的推力,與15000多個長征五號火箭的起飛推力不相上下。這是如何做到的呢?

      從空中俯瞰,我們可以發現,白鶴灘大壩采用的是一種拱形結構,我們將其稱為“拱壩”。這種結構可以將水流的推力順勢傳遞給兩岸山體,由于山體的分擔,拱壩并不需要重力壩那樣龐大的體量,便足以維持自身的穩定。盡管壩高接近向家壩大壩的兩倍,但白鶴灘大壩所需的混凝土卻只有約800萬立方米,不到前者的60%。

      此外,作為一種超靜定結構,拱壩具備極高的安全性,超載能力甚至可以達到設計指標的10倍以上。與此同時,拱壩也越修越高,在全球200米以上的高壩中占據了半壁江山。

      但并不是哪里都可以建造這樣的拱壩,只有滿足極其苛刻的地質地形條件,比如高陡狹窄的河谷、堅硬完整的基巖等等,才可以將拱壩穩穩地卡在河谷之中。幸運的是,西南地區的眾多峽谷恰好提供了修建拱壩的絕佳地址。于是,各式各樣的拱壩都在這片土地上應運而生。

      比如240米高的二灘大壩,270米高的烏東德大壩,以及目前世界最高壩——305米高的錦屏一級水電站大壩。

      當這些高壩大庫在西南大地集結,原本桀驁不馴的江河也不得不暫時收斂它們的腳步,在這里積攢能量。

      然而,想要將這些能量進一步轉化,我們還需要一座超級電廠。

      超 級 電 廠

      大壩并不是一座密不透風的擋水墻,除了我們可以看見的泄洪孔,其內部還擁有復雜的管道,而它們將通向水電站的心臟——水輪發電機。

      江水順著引水管到達機組,沖擊水輪機葉片旋轉,從而將水流的重力勢能轉化為機械能。水輪機同步帶動發電機旋轉,再將機械能轉化為電能,最終完成電力的生產。在這個過程中,我們只是借助了流水的力量,并不消耗任何燃料,自然也不會排放二氧化碳等溫室氣體以及其他廢氣,所以水電還是一種可再生的清潔能源。

      對于河面開闊的地方,我們可以直接在大壩中間或后方修建廠房,以安置這些龐大的機組。但是,如果在狹窄的山谷里,這些設備又該安放于何處呢?

      在世界上規模最大的地下洞室群,246條隧洞縱橫交錯,宛若迷宮,總長可達217公里。其中,最大洞室長438米、寬34米、高88.7米,甚至可以輕松停下13架波音737客機。

      不僅如此,這里還安放著世界上最強的水電“心臟”——單機容量百萬千瓦的水輪發電機組。它完全由中國人自行設計建造,一臺這樣的機組只要全力運轉1小時,就可以滿足千余人全年的用電。

      一般來講,水輪發電機組的單機容量越大,效率也就越高。白鶴灘的百萬千瓦水輪發電機組,能量轉換效率最高可達96.7%,幾乎可以說把每一滴水都用到了極致。

      上世紀90年代中期,我國自主建造的水輪發電機組,最大單機容量僅有30萬千瓦。借著三峽工程的契機,我們終于實現了70萬千瓦的大跨越。

      今天,從溪洛渡水電站的77萬千瓦,到向家壩水電站的80萬千瓦,從烏東德水電站的85萬千瓦,再到白鶴灘水電站的100萬千瓦,金沙江上的這四座超級水電站,也見證了中國水電機組的升級之路。

      當白鶴灘水電站全面建成之后,每年可以產生超過620億千瓦時的清潔電力。屆時,它們將跨越西南的高山峽谷,通過各級高壓輸電線路,送往近2000公里外的華東地區,為“西電東送”這張壯麗的網絡注入新的能量。

      就這樣,

      我們在全世界水能資源最富足的地方,

      修建起了如今這些超級水電站。

      放眼全國,佇立江河之上的數萬座水電站,

      與奔流不息的江水一樣晝夜不停地運轉,

      每年可為我們提供

      超過1萬億千瓦時的清潔電力,

      相當于節約標準煤4.3億噸,

      減排二氧化碳11.2億噸。

      從裝機容量僅有480千瓦的石龍壩水電站,

      到2250萬千瓦的三峽水電站,

      再到單機容量世界第一的白鶴灘水電站,

      一座又一座大壩,

      一個又一個電廠,

      在一代又一代建設者的腳下拔地而起。

      也正因如此,

      今天的我們才能夠利用這片山河的饋贈,

      去點亮中國大地上的萬家燈火,

      去支撐現代化的滾滾浪潮,

      去創造一個充滿希望的美好明天。

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