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周建平:水电发展取得成就举世瞩目
发表时间:2022-11-07     阅读次数:     字体:【

周建平:水电发展取得成就举世瞩目

来源:中能传媒研究院

水电发展取得成就举世瞩目周建平

(中国电力建设集团总工程师)

党的十八大以来,我国水电行业坚持贯彻落实“创新、协调、绿色、开放、共享”新发展理念,在建设规模、经济效益、规划设计、装备制造等方面均处于世界领先水平,发展取得举世瞩目的辉煌成就,为经济社会发展注入源源不断、绿色清洁的强劲动力。

一、水电装机规模世界领先

党的十八大以来,我国水电行业持续快速发展,科学有序开发大型水电、严格控制中小水电、加快建设抽水蓄能电站,加强流域管理,水电行业正向着高质量发展和建设与管理并重的新阶段阔步迈进。

2012—2022年,我国常规水电新增投产规模约1.26亿千瓦,年均投产超1400万千瓦,目前在建规模约3800万千瓦,在建规模、发展速度均处于世界先进水平。截至2022年8月,我国水电装机规模4.03亿千瓦,连续17年位居世界第一。

2014年,以溪洛渡水电站投产为标志,我国水电总装机规模突破3亿千瓦。其后,乌东德、白鹤滩、两河口、锦屏一级、锦屏二级等一批大型特大型常规水电工程,惠州、丰宁、阳江、长龙山等大型高水头抽水蓄能电站工程相继建设投运,金沙江上游藏区的苏洼龙、叶巴滩、巴塘等电站开工建设,“藏电外送”初现曙光,为我国水电行业发展不断增添新活力。

近年来,我国水电开发步伐明显加快。国家批复澜沧江上游、金沙江上游等流域水电开发规划方案,擘画建设藏东南“西电东送”接续能源基地,并提出实施雅鲁藏布江下游水电开发计划。以西南水电基地为重点,推进川滇黔桂和藏东南水风光综合能源基地开发建设,开创水风光储多能互补协调发展新路径。贯彻落实“双碳”目标行动方案,依托主要流域水电基地统筹推进水风光一体化综合基地规划研究,行业发展后劲十足。

二、完善标准体系建设引导行业有序发展

党的十八大以来,针对“重建设、轻运维”的发展情况,我国水电行业不断加大建设、运维并重的相关标准研究,取得良好成效。在国家能源局领导下,水电行业总结提炼建设经验,广泛凝聚行业力量,反复打磨修订了《混凝土拱坝设计规范》《混凝土面板堆石坝设计规范》《碾压式土石坝设计规范》《混凝土重力坝设计规范》《水电工程边坡设计规范》《水工隧洞设计规范》等一系列核心关键的行业规范,并制定了《抽水蓄能电站设计规范》《水库放空技术导则》《梯级水库群安全风险防控导则》等面向新时期新形势水电发展需要的技术标准,有力引领水电技术高质量发展。

由国家能源局委托水电水利规划设计总院牵头组织开展的《中国水电技术标准“走出去”研究》课题全面、系统地收集整理了我国承建国际水电工程项目的技术标准使用情况,系统总结了国内外技术标准在国际水电工程中的使用现状、成功经验和存在问题,全面对比分析了中外技术标准在设置结构、内容、使用、管理等方面的主要差异,提出了“接轨国际、适应国情”的中国水电技术标准体系框架。同时,搭建了中国水电标准中英文查询平台,并提出我国水电技术标准国际化工作方案,加快推进水电行业技术标准英文版出版工作,对我国水电技术标准“走出去”具有重要的指导意义。

总的来看,水电行业技术标准体系研究,建立了水电行业技术标准体系框架结构,形成了涉及规划、勘察、设计、施工、验收、运行、管理、维护、加固、拆除(或退役)等水电行业全生命周期技术标准体系共1100余项规范,为加快推进行业高质量发展提供了有力支撑。

三、技术创新成为水电发展强大引擎

党的十八大以来,我国水电行业坚持创新引领发展,以重大工程为依托,以成果转化为重点,形成了较完备的现代产业链体系,水电开发建设管理、勘察设计、科技攻关、标准化建设、装备制造、施工建造和运行维护等的能力和水平不断提升,技术水平领先世界。

2021年投产的白鹤滩水电站,历时十多年攻关研究,工程建设者和科研工作者通过不懈创新,完成了水轮发电机组总体设计、转轮模型开发,实现了电磁磁极绕组、高效冷却、推力轴承、高压绝缘、高强度材料、关键部件制造等技术研发,取得系列创新成果,并形成具有完全自主知识产权的百万千瓦机组设计、制造、安装和测控技术标准。作为当今世界在建规模最大、技术难度最高的水电工程,白鹤滩水电站16台百万千瓦混流式水电机组全部实现国产化,其投入运行标志着我国高端装备制造的重大突破,中国水电机组制造能力又一次实现历史性飞跃。

依托国家重大工程建设,我国水电企业与科研院所联手攻关,攻克了一系列重大关键技术难题,形成了一批重大技术成果。其中,“高坝动静力超载破损机理与安全评价方法”“特大型水轮机控制系统关键技术、成套装备与产业化”“300米级溪洛渡拱坝智能化建设关键技术”“锦屏二级超深埋特大引水隧洞发电工程关键技术”等研究成果,均获得国家科技进步奖。这些成果的取得,凝聚着中国大坝工程师和科技工作者的辛勤科研和刻苦攻关,不仅实现了我国一批巨型工程的成功建设,也推动了我国水电技术的全面进步。

在筑坝方面,金沙江白鹤滩、乌东德,雅砻江两河口,澜沧江黄登,大渡河猴子岩、双江口等重大水电工程建设扎实推进,标志着我国在300米级高混凝土拱坝、200米级高碾压混凝土重力坝、250米级高混凝土面板堆石坝、300米级高土心墙堆石坝、700米级高边坡加固处理技术、高水头大流量泄洪消能技术、巨型地下洞室群建设技术、深埋长隧洞设计建设技术、复杂地基处理技术等方面不断取得新突破。其中,堆石混凝土以自密实性能替代传统混凝土振捣(碾压)密实工艺,通过使用大量块石减少水泥用量,降低水化热温升,简化温控措施,实现了综合单价降低及施工效率提升,不仅是中国坝工取得突破的标志性技术发明成果之一,也得到了国际广泛认可。

全产业链的科技创新成果,有力支撑了中国水电事业高质量发展。当前,我国大型混流式、贯流式、轴流式以及可逆式水电机组均已实现自主设计制造并到达国际领先水平,主变压器、调速器、输变电装备、起重设备等产业链全部国产化并达到国际领先水平。2021年我国自主设计制造的广东阳江700米水头段、400兆瓦级高转速抽水蓄能机组成功投产运行,更标志着我国在高水头、高转速、大容量抽水蓄能机组设计制造方面取得重大突破。

与此同时,近十年来,信息化、数字化、智能化技术广泛、深入地应用于我国水电工程建设与运营各环节,在提高工程建设智能化水平、运行智慧化水平、管理精细化水平等方面发挥重要作用。以BIM、大数据、云边协同为代表的新一代信息技术的不断融合与创新,极大地推动水电工程的数字化转型,并在杨房沟、白鹤滩等项目开展实质性应用,有力支撑了工程数字生态和数字孪生工程的建设。智慧工地、智慧电厂等数字化管控手段得到广泛应用并持续改进,有效提升了现场管控效率和质量。以抽水蓄能电站群智能选点规划为代表的抽水蓄能全周期数字化智能化技术,已开展大量有益探索。

当前,我国大型水电工程项目几乎都建立了建设管理综合信息系统和大数据中心,对工程设计、建设和运行过程中涉及的资源投入、施工进度、计量支付等信息进行动态采集与数字化处理,基本实现了各种工程信息整合和数据共享。例如,白鹤滩、乌东德水电站工程建设基于“全面感知、真实分析、实时控制”的智能控制理论,构建了以资源要素动态管理、业务流程数字化管理、工艺过程智能控制、结构安全与进度耦合分析及联动调控的数字化智能化系统,有效节省人员投入,显著提升管控效率。两河口水电站突破了碾压机群无人驾驶堆石碾压智能控制关键技术,可实现按照预定碾压轨迹、碾压遍数进行监控和报警,显著提升大坝填筑质量,现已大规模应用于坝体填筑。

四、功能转变为新型电力系统提供坚强保障

水电具有启停迅速、运行灵活的特点,能够发挥调峰、填谷、储能等功能,是电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源和长周期储能设施。伴随新能源电量在电力系统中占比的不断提升,我国水电发展的功能定位正在从电量为主逐渐向容量支撑转变,其高质量、可持续发展为构建清洁低碳、安全高效的能源体系和新型电力系统提供坚强保障。

通过抵消风电、太阳能发电间歇性、波动性的不良影响,水电可为电力系统运行提供惯量支撑,为风电、光伏发电等可再生能源大规模接入后保障电力系统安全稳定运行提供更有力保障。

尤其是抽水蓄能电站,作为系统内主要的清洁绿色优质调节手段,运行灵活、反应快速,被称为电力系统运行的“调节器”和“稳定器”,已成为推动全球能源转型、保障能源安全、带动经济发展的重要力量。到2025年,预计我国抽水蓄能电站装机容量有望达到6200万千瓦,将进一步提升电力系统调节能力,保障电力安全稳定供应。

五、助力地方经济发展服务乡村振兴

伴随西部水电加快开发和“西电东送”规模扩大,水电行业不仅在防洪、发电、水资源优化配置和河流生态保护方面发挥了重要作用,也为加快推动西部区域基础设施建设、促进地方经济发展贡献了积极力量。

实践证明,通过水电开发,能够带动西部区域及库周交通、电力等基础设施以及学校、医院、市场等公共服务设施的建设,城镇化安置移民进一步提高了库区城镇化水平,水电建设期与运行期带来的巨大的资金流、信息流、物流和人流,还能够促进建筑、旅游与服务等第二、第三产业的结构调整与优化升级,将地区的资源优势变成发展优势,带动当地经济快速增长。

数据显示,“十三五”期间,我国水电行业累计完成投资约3800亿元,从在建水电分布来看,“三区三州”深度贫困地区的工程建设投资超过2000亿元,为推动落后地区脱贫致富贡献重要力量。以2019年核准的金沙江拉哇水电站为例,这一项目建设总投资约300亿元,初步测算工程建设期的税收贡献将超过18亿元,运行期间每年还可为地方政府提供税收4亿元,通过投资和消费两个环节有力拉动了地方GDP增长。

六、为环境保护与可持续发展贡献力量

党的十八大以来,生态环境保护在水电开发中的重要性越发凸显,流域水电规划环境影响评价、水电工程环境影响评价、环保“三同时”等制度扎实落地,构建起水电行业环境保护技术标准体系,水电环境保护工作越发专业化、系统化、规范化。

与此同时,作为清洁可再生能源的典型代表,水电在工程建设过程中重构了河流生态空间,扩充了河流生态系统的环境容量,促进了江河流域经济社会可持续发展。例如,黄河流域通过一系列水利水电工程的联合调度和水资源调控,基本满足了沿河两岸大量新增的工农业和居民生活用水需求,沿河生态和人居环境条件大为改善。长江流域乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝、三峡、二滩、锦屏一级、两河口等干支流调节水库建设,有效缓解了金沙江、雅砻江等干热河谷生态环境退化进程,沿河两岸植被恢复常年披绿,流域水资源优化配置和防洪的调控能力持续提升,为助力长江经济带可持续发展作出更多贡献。

作为清洁能源的重要一员,水电的大规模、高质量发展对于减少二氧化碳排放同样具有积极作用。数据显示,党的十八大以来,我国水电新增装机规模约1.42亿千瓦,在总新增电力发电装机中占比达11.5%,累计发电量达10.72万亿千瓦时,相应节约32.16亿吨标准煤,减少排放二氧化碳67.38亿吨、二氧化硫2398万吨、氮氧化物2496万吨,发挥了巨大的生态效益,对实现能源结构绿色低碳转型具有重要意义。


 
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