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歷史選擇了三峽、三峽抓住了機遇——走向水電強國

發布日期:2018-09-29來源:網絡來源編輯:張世輝

[摘要]

   我們偉大祖國幅原遼闊、西高東低、雨量充沛,天賜神州大地豐富的水能資源,理論蘊藏量6.94億千瓦,技術可開發量5.42億千瓦,均居世界第一位。在中國共產黨的領導下,特別是近四十年的改革開放、水電事業發展逐步加速,截至2017年底,全國水電裝機(含抽水蓄能)達3.41億千瓦,占技術可發展量的63%,展現出跨越式發展的氣勢。水電百年史、向世人無聲地敘說著“水電發展與國運”息息相關的故事;水電百年史、也向世人見證以三峽工程為契機,振興了我國水電設備制造及配套產業發展,是歷史的正確選擇,三峽工程作為里程碑載入史冊。“歷史選擇了三峽﹑三峽抓住了機遇”,她加快了大機組設備國產化進程,使我國從水電資源大國、走向水電強國,作為中國人為之振奮、自豪。

一、百年坎坷路

   我國水電發展至今有百余年歷史,可分為“夢幻歲月”、“創業起步”、“自主制造”、“開放合作”、“水電騰飛”五個階段,從中可深刻地感悟到“水電發展與國運息息相關”的道理。

   1、夢幻歲月(1908--1949年)

   我國第一座水電站是石龍壩水電站,位于昆明市郊,1908年由昆明商人王筱齋為首集資籌建,耗資50萬銀元。1912年5月28日發電,裝機容量為2×240千瓦,這是中國利用水力發電的起奌。

   1919年,孫中山先生在《建國方略之二--實業計劃》中提出建設三峽工程的設想。此后三十年,由于國民政府的政治腐敗、抗擊日本入侵、國內戰事不斷。雖1932年、1944年、1945年、1946年國民政府資源委員會為興建三峽工程、分別做了些深度不同的“工程可行性研究”,終因國民政府面臨政權崩潰而中止。此外、1935年國民政府經濟部資源委員會、對四川流溪河梯級開發作過規劃,但解放前只完成下硐裝機3000千瓦;1947年對福建省古田溪梯級開發也作過規劃,終因財力不支而未動工。解放前40年,除日本為掠奪我國資源、在東北興建的豐滿和水豐兩電站及臺灣小水電外,水力發電事業停滯不前。直到1949年全國的水電裝機容量僅為36萬千瓦、年發電量18億千瓦時。

   2、創業起步(1950--1965年)

   全國解放初期、工業基礎—片空白、百廢待興,困難重重。起步,從續建遺留下來的小型工程和治理洪水的水庫起步興修電站。1953年下硐電站機組單機容量840千瓦機組投產、1954年佛子嶺1000千瓦機組投產、1955年底官廳1萬千瓦機組投產、1956年古田一級6000千瓦機組投產、獅子灘1.2萬千瓦機組投產、1958年上猶江1.5萬千瓦機組投產等等;為續建豐滿電站、從蘇聯進口了4臺7.25萬千瓦的機組。通過這批工程鍛練培奍了眾多技術骨干,為水電建設管理部門、水電設計院、機電建設隊伍輸送了大批人才。

   時代進入“二五”計劃,出現了一些大中型水電工程,水電發展呈興起勢態。1957年4月新安江工程開工,是我國第一座自行設計、自制設備的大型水力發電站,首臺7.25萬千瓦機組于1960年投產。這段時間首臺機組投產的還有柘溪、鹽鍋峽、新豐江、云峰水電站等等,機組設備均由哈爾濱電機廠生產。

   1957年全國水電裝機總容量101.9萬千瓦;1962年末水電裝機總容量237.87萬千瓦、1965年末水電裝機總容量301.96萬千瓦。

   3、自主制造(1966--1985年)

   此間三線健身時期,在四川省德陽市建成了產業、東方電機廠,哈電、東電兩大生產基地形成,為我國提供大型水電設備發揮了主力軍作用,因地處位置、當時被行業戲稱“東、西兩大”。哈爾濱大電研究所和東方電機廠都開發出自己的轉輪模型、并用于大型電站如:劉家峽﹑龍羊峽、葛洲壩等。

   劉家峽電站總裝機122.5萬千瓦,是我國第一座百萬級電站,電站1958年動工、1969年首臺機組發電、1975年建成。葛洲壩電站總裝機271.5萬千瓦,是"萬里長江第一壩",毛主席親自批示"贊成興建此壩"。水輪機為軸流轉槳式、轉輪直徑達11.3/10.5米當屬世界之最。工程1971年動工、1981年首臺機組投產、1988年建成。

   期間,首臺投產的大型機組還有:丹江口、龔咀、烏江渡、白山、三門峽、西津、富春江水電站等等。

   由于我國大型水電設備制造能力提高,電力增長明顯加速:1970年末全國水電總裝機達623.50萬千瓦、1975年末為1342.8萬千瓦、1980年末為2031.8萬千瓦、1985年末為2641.5萬千瓦。

   4、開放合作(1985--2000年)

   這階段是我國改革開放初期,并逐步向縱深發展。其階段特點是:水電建設管理體制改革,對外開放、引進資金接受國際貸款,引進設備貫徹“技貿結合、合作生產”的采購原則,國內設備制造廠在對外合作中不斷壯大。

   代表工程:魯布格(4臺單機15萬千瓦),是我國第一個對外開放,引進外資(世行貸款)、設備、技術和單項工程對外招標承包的水電工程。機組以國際招標方式采購,并貫徹“技貿結合、合作生產”原則。通過評標選擇了擅長高水頭混流式轉輪設計的挪威KB公司、4臺水輪機KB公司中標,4臺發電機徳國西門子公司中標。哈電作為分包商參與、接受技術轉讓并聯合生產。工程1982年動工、首臺機組于1988年發電、1990年電站建成。

   這階段首臺機組投產的有∶被水電行業譽為“五朵金花”百萬級電站:五強溪、隔河巖、巖灘、水口、漫灣;還有龍羊峽、二灘、天生橋—級、天生橋二級、李家峽;還有抽水蓄能機組:廣蓄、天荒坪、十三陵;以及貫流式機組:王甫洲、淩津灘等。

   建設體制上的改革帶來了水電發展的快速增長。1990年末全國水電總裝機達3604.55萬千瓦、1995年末為5218.36萬千瓦、1998年末為6506.5萬千瓦。

   5、水電騰飛(2001至今)

   跨入新世紀的2000年底、全國水電總裝機達7700萬千瓦,超過了加拿大成為世界第二水電大國,水電發展呈騰飛勢態。

   大型工程、大機組大量出現,建成并投產了四座600萬千瓦級以上的電站,投產了單機容量60萬千瓦及以上機組118臺;在建的白鶴灘、烏東德未列其中,水電事業呈現空前盛世。

   群星閃爍、數三峽最為璀璨。舉世囑目的三峽工程,單機容量70萬千瓦、電站總裝機規模2250萬千瓦(左岸電站14臺、右岸電站12臺、右岸地下電站6臺、電源電站2臺5萬千瓦)。2003年7月左岸電站首臺70萬千瓦機組投產發電,2012年5月地下電站最后一臺投產。

  這期間建成投產的大型電站有﹕小浪底、公伯峽、小灣、拉西瓦、糯扎渡、龍灘、溪洛渡、向家壩、錦屏一級、錦屏二級、瀑布溝、構皮灘、觀音巖等等。

   由于一批大型、巨型電站建成,全國裝機容量出現飛躍式增長:2004年水電裝機突破1億千瓦(以公伯峽1號機組30萬千瓦投入為標志)、超越美國成世界第一水電大國;2010年突破2億千瓦(以小灣電站4號機70萬千瓦機組投入為標志);2017年底,全國水電裝機(含抽水蓄能)達3.41億千瓦,發電量11945億千瓦時、穩居世界第—。

   二、歷史選擇了三峽

   1994年三峽工程正式開工后,我國還有一大批、擁有單機容量60萬千瓦及以上機組的大型電站、正在建設或蘊釀中。而當時我國的水電機組制造能力為30萬千瓦、轉輪直徑6米,與三峽機組容量70萬千瓦、轉輪直徑近10米的研制能力要求、差距甚遠。特別在轉輪水力開發技術、發電機的冷卻及絕緣技術、超大型機組結構設計、制造及安裝工藝、經驗等等方面,與國外先進技術水平仍有較大差距。

   三峽機組尺寸大、重量重,受運輸條件限制、凡能在工地條件下進行組裝焊接、簡易機加工的大型部件、都將移到工地完成,對這些工藝當時我們還缺乏經驗。我國豐富的水力資源不能依靠外國人幫我們去開發、迅速改變我國水電設備研發、制造現狀的重任,歷史地落在三峽工程肩上。

   三峽工程是項振興中華的標志性工程,受到黨和國家高度重視。黨和國家領導人高瞻遠囑、運籌帷握,對三峽機電工程要求、不僅要引進國際先進的機電設備和技術,并且要以三峽為契機、使我國水電設備研發制造達到國際先進水平。

   1994年9月三峽工程啟動了“三峽左岸水輪發電機組招標文件”編制工作。1995年11月國務院三峽建委就對左岸水輪發電機組招標原則、作了明確指示:“機組招標、實行公開招標、議標決策,第一是要保證質量,第二是要利用這個機會引進技術,把我國的水輪發電機組提高到國際水平,帶動我國民族工業發展,第三是價格與貸款條件要合理。三峽工程全部的26臺機組,12臺以外方為主,我方參與,14臺以我方為主。但先行投產的左岸14臺機組要一次招標,中外雙方實行聯合設計、合作制造,其中12臺以外方制造為主,2臺以我方制造為主,由外方監制。以外方為主的機組對國內的分交份額可按不低于20--25﹪的比例,并由小到大通過前12臺合作達到掌握核心技術”。

   拿出左岸電站14臺70萬千瓦機組一次投放國際市場,大手筆、體現黨和國家支持三峽工程的決心和重托。批量大、激發市場競爭的動力也大,對完成技術轉讓十分有利。評標結果:“ALSTOM(挪威克瓦納公司分包轉輪水力開發)+ABB”集團主包、哈電分包,合作生產提供八臺套;VGS(VOITH、加拿大GE、SIMENS)集團主包、東電分包,合作生產六臺套。這些供應商都有依泰普70萬千瓦機組業績,都按投標文件的“技術轉讓協議”項目轉讓技術,接受方哈電、東電都滿意,達到了預期目的。

   隨著工程進展、左岸電站的一些其它項目的設備(系統)陸續采購,包括:550kV變壓器及附屬設備、550kVGIS及配套設備、水輪機調速系統設備、發電機勵磁系統設備、左岸電站計算機監控系統和長江三峽工程梯級調度計算機監控系統、三峽工程梯級調度計算機監控系統。對這些機電設備、均采用左岸機組的方式國際招標,遵循“技術轉讓、消化吸收、合作生產、實現國產化”原則。國內實力雄厚的專業廠、研究院,作為合作伙伴參與競標,接受技術轉讓,均達到了預期目的。

   在工程進展的關鍵節點上,三峽建委均采取有力措施,確保三峽工程質量。1994年三峽工程動工,1995年11月三峽建委就決定成立“國務院三峽樞紐工程質量檢查專家組(簡稱“質檢組”)”;2004年三峽右岸機組完成招標,標志“三峽機組國產化”正式起步,2005年3月又成立了“國務院三建委三峽三期工程重大設備制造檢查組(簡稱“檢查組”)”。“質檢組”、“檢查組”成員均由資深專家組成,代表國家關心工程質量,對工程質量起到督促、鞭策作用。每年或工地(制造廠)有重大事情,他們都去工地(制造廠)履行職責并報告“三峽建委”。他們認真負責的工作態度感染了三峽建設者,增強了建設者追求高質量的意識。“檢查組”的工作在設備制造廠,促進了“國產化的進程”,特別是推動并實現了“關鍵材料國產化”,填補了我國的空白。

   三、三峽抓住了機遇

   三峽工程的建設者,包括從事設計、制造、安裝、監造、監理、工程管理的所有人員、都以參加三峽建設深感榮幸、自豪,同時也感到一份沉甸甸的責任。他們在不同的崗位上、以創造性勞動為三峽工程增添光彩。

   1、高質高速的機電安裝

   機電安裝現場,是產生智慧、出現奇跡的“有源場”,不斷發出高質高速裝機喜訊,令人興奮、鼓舞。

   在現行的機組安裝質量標準中、沒包含像三峽這樣大的機組。安裝開始,參照國際標準、國標、行業標準、工廠標準逐項、從難提取要求。當裝完前六臺后,提高了質量要求、制定了“三峽標準”,隨后又提出了“首穩百日”、“精品機組”要求。“首穩百日”指投運后無事故、安全運行100天;“精品機組”是對“三峽標準”主要技術指標提出更嚴格要求。考核結果,全部32臺機都滿足“三峽標準”,并達到“首穩百日”要求。從右岸電站開始評定“精品機組”,右岸、地下電站共18臺、有11臺被評為“精品機組”。

   為三峽機組安裝,設計的施工場地、按每年投產4臺的強度布局,實施結果:左岸電廠逐年達到《6/5/3》、右岸電站為《7/5》、地下電站為《4/2》,無疑、這是世界最高水平的裝機速度。左、右岸26臺機組、比計劃投產時間累計提前2644臺日發電,經濟效益顯著。三峽人高質高效地完成機電安裝任務,向黨和國家交了一份完美的答卷。

   2、制定科學的機組運行方式

   三峽電站以防洪為首要任務,每年主汛期到來前、庫水位將下降30米、預留出222.1億立方米防洪庫容接納洪水,因而造成電站水輪機工作水頭變幅太大,對水輪機運行十分不利,當運行在不利的工況時,往往轉輪內會出現不穩定水流、對轉輪會造成嚴重破壞。機組必須遵循“轉輪固有特性”運行,編制科學的運行方式尤為重要。于是、對配有不同轉輪水力設計的八種機組,分別作了現場機組測試,繪制定出機組運行區域圖并標示:穩定運行區(能長期運行)、限制運行區(只能短期運行)、禁止運行區(只能開、停機過程通過、不能停留運行),并報網局參考調度。這一舉措國內尚屬首次,為機組長期安全穩定運行提供了基本保證。十多年來32臺機組的運行狀態優良。這—經驗為之后投產的向家壩、溪洛渡所借鑒,取得同樣效果。

   3、水電設備研制達到國際先進水平

   1997年三峽左岸機組國際招標結果,國內哈電、東電作為分包商,接受技術轉讓,聯合設計、合作生產。

   按合同中的“技術轉讓協議”,轉讓范圍指三峽水輪機(發電機)的開發、設計和制造的關鍵技術、主要是基于設計、制造、安裝和調試所需的,以及聯合設計和聯合制造中,必須提交的計祘機軟件、圖紙和文件”。

   技術轉讓細目:

   水輪機:轉輪水力設計開發軟件,水輪機動態水流分析(CFD)和性能預估軟件,水輪機主要部件剛度、強度、力學計算軟件,轉輪制造軟件……等等。

   發電機﹕電磁計算程序,主要部件的機械強度和剛度計算及優化程序,發電機通風系統和發熱計算程序,機組穩定性、軸系臨界轉速和動態響應計算程序,水冷發電機設計的計算程序,……等等。

   轉讓技術內容涵蓋了機組設計的關鍵技術。

   由于哈電、東電之前巳長期研究過三峽機組,打下了一定的基礎,對轉讓的技術、消化能力強,很快就轉化為生產力。三峽右岸機組招標時,哈電、東電均以獨立投標人資格競標,各獲得4臺機組份額。從三峽電站十多年來機組運行狀況表現、國產機組毫不遜色。200米水頭段轉輪水力開發在三峽之前、我國是空白,然而、200米水頭段的溪洛渡電站、18×70萬千瓦機組競標中,東電獲9臺、哈電6臺;繼而、200米水頭段的白鶴灘電站16×100萬千瓦機組項目競標中,東電、哈電各獲8臺。

   調速系統、勵磁系統、550kV主變、550kV高壓開關、電站監控系統,在三峽左岸國際招標之后的右岸、地下電站這些設備(系統)均為國內采購,由國內工廠、包括合資企業生產。后繼的向家壩、溪洛渡、烏東德、白鶴灘電站,這些設備(系統)全部國產化、并掌握了核心技術、具有開發功能。

   4、關鍵材料國產化

   三峽機組用到的大型鑄鍛件技術條件高、抗層狀撕裂鋼板厚達220毫米、高強度(6000kg/cm2級)鋼板等,三峽左岸機組招標時國內不能生產,只能國外采購。隨著工程進展、一個國外壟斷的市場、逐漸顯露在三峽工程面前、并且產能不足,為確保大型鑄鍛件可靠供應,必須立足自主、實現國產化。

   國家發改委和經貿委將“關鍵材料國產化”課題列入“九五”、“十五”攻關項目中,并列專項經費支持企業技術改造。“十一五”、“十二五”期間,國家科技部、工信部等又繼續給予了支持。一場“關鍵材料國產化”的攻關戰序幕拉開。2004年三峽右岸機組完成招標,三峽機組制造進入國產化時代,對“關鍵材料國產化”的要求更加迫切。2005年“三峽建委”的“檢查組”進入了這支攻關團隊,領導了這場攻關戰,重點抓“組織、調研、協調、推動”工作。2001年二重率先為三峽左岸機組生產了合格的上冠、葉片各一件,2005--2008年完成48件導葉鑄造,2008年實現主軸鍛造批量穩定生產,2009年完成地下電站13件葉片、2件轉輪上冠、1件下環,發電機鏡板鍛造,至此率先實現了三峽機組大型鑄鍛件國產化。2009年4月鞍鋼重機研制的抗層狀撕裂厚160mm、270mm鋼板通過鑒定。

   一邊攻關、一邊為三峽及向家壩、溪落渡及其它大型機組提供鑄鍛件,為三峽機組提供的國產份額逐年增多。到2017年白鶴灘16臺100萬千瓦機組招標,關鍵材料全部國產,體現了對國產關鍵材料的信心。這場攻關戰、不僅為三峽及國內工程提供了優質產品,還制定了六套、具有國際水平的專項“質量標準”,填補了我國的空白。

   四、走向水電強國

   至今,我國水電裝機容量及發電量均穩居世界第一、遙遙領先,取得了令世人囑目的成就,支持了我國經濟發展;水電是清潔能源、也為世界減少污染氣體排放作出了重大貢獻。

   當今世界上巳建成的、總裝機600萬千瓦以上大型水電站有十座:三峽(中國、2250萬千瓦)、伊泰普(巴西/巴拉圭、1400萬千瓦)、溪洛渡(中國、1260萬千瓦)、古里(委內瑞垃、819萬千瓦)、圖庫魯伊(巴西、792萬千瓦)、向家壩(中國、775萬千瓦)、大古力(美國、648萬千瓦)、薩場-舒申斯克水電站(俄羅斯、640萬千瓦)、龍灘(中國、630萬千瓦)、克拉斯諾雅爾斯克(俄羅斯、600萬千瓦),我國占了4座,我國在建的白鶴灘(中國、1600萬千瓦)、烏東德(中國、1020萬千瓦)兩座千萬級的電站還未列入其中。

  當今世界上巳投運、單機容量在70萬千瓦及以上機組有99臺,我國擁有76臺,未包括在建的白鶴灘(16×100萬千瓦)、烏東德(12×85萬千瓦)。

   我國正在制造白鶴灘100萬千瓦級機組,發電機冷卻方式為空冷,當數世界領先。大型鑄件轉輪上冠、葉片、下環、導葉,大型鍛件發電機鏡板、主軸,抗層狀撕裂厚鋼板,發電機用無取向硅鋼片,這些“關鍵材料”均使用國內產品。我國是“水電設備制造大國”,是有“關鍵材料國產化”支撐的、真正的“水電設備制造大國”。白鶴灘的高壓設備、保護及電站監控系統,也在國內招標釆購。這表明我國的電站機電設備成套能力同步達到國際水平。

   今天,我們可以自信、驕傲地說:我國是世界“水電強國”!

   張德楠:湖北人,教授級高級工程師,國務院三峽建設委員會辦公室原副主任。《三峽工程史料選編》專家評審委員會主任。

 
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