昨天看到一则新闻报道,2020年6月21日,由中国长江三峡集团投资建设的白鹤滩水电站首台发电机组(1号机组)的水轮机转轮完成吊装,拉开了世界上第一台单机额定容量100万千瓦水轮发电机组水轮机总装的序幕。
白鹤滩水电站坝址位于云南省巧家县大寨镇与四川省凉山彝族自治州宁南县六城镇交界的白鹤滩,是金沙江下游(雅砻江口~宜宾)河段4个梯级开发的第二级。据了解,白鹤滩水电站计划安装16台水轮发电机组,左、右岸电站各安装8台,电站的总装机容量为1600万千瓦。
2020年6月21日,全球首台百万千瓦水电机组——白鹤滩水电站首台机组转轮完成吊装(摄影:赵洋)
此次完成吊装的为白鹤滩水电站左岸1号机组转轮,由上冠、下环和15件叶片组成,转轮最大外径8.62米,高3.92米,重达346.5吨。(摄影:黄春江)
转轮是水轮发电机组的核心部件,决定着水轮机的过流能力、水力效率及机组运行的稳定,被誉为水轮发电机组的心脏。(摄影:刘涛)
在世界上已投运和在建的水电站中,白鹤滩电站的水轮发电机组是世界上单机额定容量最大的水轮发电机组(目前已投运单机额定容量最大的水电机组是三峡集团投资兴建的向家坝水电站机组,其单机额定容量为80万千瓦)。个人认为,如果今后不再在世界上水能资源最为丰富的雅鲁藏布江大峡谷大拐弯附近修建传说中的的超级巨型水电站,那么这么大单机额定容量的水电机组将是空前绝后的,前无古人后无来者。水轮发电机组的工作原理无非就是将水能转化为电能,而推动单机容量100万千瓦的水轮发电机组所需的水能也是极其巨大的,因为这种机组的水轮机转轮重达350吨左右,您可以试想一下要推动一个如此重的“铁疙瘩”以超过每分钟100圈以上的转速长时间的稳定高速转动,需要多大的能力(力气),由此产生的转动惯量将超过36万GD2 (t·m2)。这种水能由两方面组成,其一为水的流量,其二为水流至水轮机转轮的落差,要充分满足既有足够大的水流量、又能修建有很高的水头落差(超过二百多米)的挡水坝,这样的坝址(水电站地址)确实不好找,正如有著名专家说过“三峡大坝坝址是上帝送给中国人的礼物”的那样,白鹤滩水电站的坝址也同样是“上帝送给中国人的礼物”,其得天独厚的优越地理地质条件为在这里修建巨型水电站奠定了基础。
毫无疑问,设计制造这样世界上从未有过的巨型水轮发电机组需要攻克很多的世界级技术难题,需要大量的技术创新和重大突破,目前在建设过程中已经创造了很多的“世界之最”,是当之无愧的“大国重器”。据了解,白鹤滩电站的首批机组将在2021年7月投产发电。在这里,我不仅为我国在水电建设取得的这些重大成果感到自豪,也从一个电能消费者的角度,看到了机组投运后将源源不断的长江之水以比较低的成本转化为清洁电能所产生的巨大经济效益。在这里不妨让我来算一个账:
这种单机额定容量100万千瓦水轮发电机组投产后,每转一圈可发电150千瓦时,每分钟可转动111圈,则每分钟的发电量为16650千瓦时,每小时发电量为999000千瓦时,每天发电量为23976000千瓦时。当然,由于长江来水的多少在枯水季节和汛期有较大的区别,并不是每天都有适合于机组满负荷运行的流量,再考虑到机组需要检修维护的停运时间,实际上每台机组不可能全年三百六十五天都满负荷运行,考虑到各方面的情况,白鹤滩电站单台机组的一年发电约39亿千瓦时。
对于很多人来说,这种百万千瓦的机组到底是个什么什么概念,与我们的生活有什么关系,有点抽象。这可以用与我们平时密切相关的人均用电量来做个比喻。数据显示,2019年中国老百姓的直接用电量约为10250亿千瓦时,按照14亿人口计算,人均年度用电量为732千瓦时——就是732度电,人均每月用电约为61度电,人均每天用电量约为2度(千瓦时)!如上面的计算,白鹤滩水电站单台机组每天的发电量为23976000千瓦时,如按人均每天用电量约为2度(千瓦时)来计算,则可供11988000人使用。一千多万人已经是世界上一个中等国家的人口级别,由此可见,白鹤滩电站的这种百万千瓦机组的巨大发电能力。
此外,将白鹤滩水电站16台机组的年平均发电量进行相应折算,等效于年节约标准煤约1968万吨,减少排放二氧化碳5160万吨。可见,由此产生的间接社会效益、环境保护效益和经济效益也是非常显著的。难怪有著名专家说:万里长江滚滚流,流的都是煤和油。
当然,建设这样的巨型电站、采购这些机组都是有很大成本的。从我国能源的长期巨大需求和保护环境的目的考虑,建设这种巨型水电站虽然投资巨大、建设期较长,但很值得。