(中國(guó)電力建設(shè)集團(tuán)總工程師)
黨的十八大以來(lái),我國(guó)水電行業(yè)堅(jiān)持貫徹落實(shí)“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開(kāi)放、共享”新發(fā)展理念,在建設(shè)規(guī)模、經(jīng)濟(jì)效益、規(guī)劃設(shè)計(jì)、裝備制造等方面均處于世界領(lǐng)先水平,發(fā)展取得舉世矚目的輝煌成就,為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展注入源源不斷、綠色清潔的強(qiáng)勁動(dòng)力。
一、水電裝機(jī)規(guī)模世界領(lǐng)先
黨的十八大以來(lái),我國(guó)水電行業(yè)持續(xù)快速發(fā)展,科學(xué)有序開(kāi)發(fā)大型水電、嚴(yán)格控制中小水電、加快建設(shè)抽水蓄能電站,加強(qiáng)流域管理,水電行業(yè)正向著高質(zhì)量發(fā)展和建設(shè)與管理并重的新階段闊步邁進(jìn)。
2012—2022年,我國(guó)常規(guī)水電新增投產(chǎn)規(guī)模約1.26億千瓦,年均投產(chǎn)超1400萬(wàn)千瓦,目前在建規(guī)模約3800萬(wàn)千瓦,在建規(guī)模、發(fā)展速度均處于世界先進(jìn)水平。截至2022年8月,我國(guó)水電裝機(jī)規(guī)模4.03億千瓦,連續(xù)17年位居世界第一。
2014年,以溪洛渡水電站投產(chǎn)為標(biāo)志,我國(guó)水電總裝機(jī)規(guī)模突破3億千瓦。其后,烏東德、白鶴灘、兩河口、錦屏一級(jí)、錦屏二級(jí)等一批大型特大型常規(guī)水電工程,惠州、豐寧、陽(yáng)江、長(zhǎng)龍山等大型高水頭抽水蓄能電站工程相繼建設(shè)投運(yùn),金沙江上游藏區(qū)的蘇洼龍、葉巴灘、巴塘等電站開(kāi)工建設(shè),“藏電外送”初現(xiàn)曙光,為我國(guó)水電行業(yè)發(fā)展不斷增添新活力。
近年來(lái),我國(guó)水電開(kāi)發(fā)步伐明顯加快。國(guó)家批復(fù)瀾滄江上游、金沙江上游等流域水電開(kāi)發(fā)規(guī)劃方案,擘畫(huà)建設(shè)藏東南“西電東送”接續(xù)能源基地,并提出實(shí)施雅魯藏布江下游水電開(kāi)發(fā)計(jì)劃。以西南水電基地為重點(diǎn),推進(jìn)川滇黔桂和藏東南水風(fēng)光綜合能源基地開(kāi)發(fā)建設(shè),開(kāi)創(chuàng)水風(fēng)光儲(chǔ)多能互補(bǔ)協(xié)調(diào)發(fā)展新路徑。貫徹落實(shí)“雙碳”目標(biāo)行動(dòng)方案,依托主要流域水電基地統(tǒng)籌推進(jìn)水風(fēng)光一體化綜合基地規(guī)劃研究,行業(yè)發(fā)展后勁十足。
二、完善標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)引導(dǎo)行業(yè)有序發(fā)展
黨的十八大以來(lái),針對(duì)“重建設(shè)、輕運(yùn)維”的發(fā)展情況,我國(guó)水電行業(yè)不斷加大建設(shè)、運(yùn)維并重的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)研究,取得良好成效。在國(guó)家能源局領(lǐng)導(dǎo)下,水電行業(yè)總結(jié)提煉建設(shè)經(jīng)驗(yàn),廣泛凝聚行業(yè)力量,反復(fù)打磨修訂了《混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范》《混凝土面板堆石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》《碾壓式土石壩設(shè)計(jì)規(guī)范》《混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范》《水電工程邊坡設(shè)計(jì)規(guī)范》《水工隧洞設(shè)計(jì)規(guī)范》等一系列核心關(guān)鍵的行業(yè)規(guī)范,并制定了《抽水蓄能電站設(shè)計(jì)規(guī)范》《水庫(kù)放空技術(shù)導(dǎo)則》《梯級(jí)水庫(kù)群安全風(fēng)險(xiǎn)防控導(dǎo)則》等面向新時(shí)期新形勢(shì)水電發(fā)展需要的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),有力引領(lǐng)水電技術(shù)高質(zhì)量發(fā)展。
由國(guó)家能源局委托水電水利規(guī)劃設(shè)計(jì)總院牽頭組織開(kāi)展的《中國(guó)水電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)“走出去”研究》課題全面、系統(tǒng)地收集整理了我國(guó)承建國(guó)際水電工程項(xiàng)目的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)使用情況,系統(tǒng)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在國(guó)際水電工程中的使用現(xiàn)狀、成功經(jīng)驗(yàn)和存在問(wèn)題,全面對(duì)比分析了中外技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)在設(shè)置結(jié)構(gòu)、內(nèi)容、使用、管理等方面的主要差異,提出了“接軌國(guó)際、適應(yīng)國(guó)情”的中國(guó)水電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架。同時(shí),搭建了中國(guó)水電標(biāo)準(zhǔn)中英文查詢平臺(tái),并提出我國(guó)水電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)際化工作方案,加快推進(jìn)水電行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)英文版出版工作,對(duì)我國(guó)水電技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)“走出去”具有重要的指導(dǎo)意義。
總的來(lái)看,水電行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系研究,建立了水電行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系框架結(jié)構(gòu),形成了涉及規(guī)劃、勘察、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收、運(yùn)行、管理、維護(hù)、加固、拆除(或退役)等水電行業(yè)全生命周期技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系共1100余項(xiàng)規(guī)范,為加快推進(jìn)行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供了有力支撐。
三、技術(shù)創(chuàng)新成為水電發(fā)展強(qiáng)大引擎
黨的十八大以來(lái),我國(guó)水電行業(yè)堅(jiān)持創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展,以重大工程為依托,以成果轉(zhuǎn)化為重點(diǎn),形成了較完備的現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈體系,水電開(kāi)發(fā)建設(shè)管理、勘察設(shè)計(jì)、科技攻關(guān)、標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)、裝備制造、施工建造和運(yùn)行維護(hù)等的能力和水平不斷提升,技術(shù)水平領(lǐng)先世界。
如2021年投產(chǎn)的白鶴灘水電站,歷時(shí)十多年攻關(guān)研究,工程建設(shè)者和科研工作者通過(guò)不懈創(chuàng)新,完成了水輪發(fā)電機(jī)組總體設(shè)計(jì)、轉(zhuǎn)輪模型開(kāi)發(fā),實(shí)現(xiàn)了電磁磁極繞組、高效冷卻、推力軸承、高壓絕緣、高強(qiáng)度材料、關(guān)鍵部件制造等技術(shù)研發(fā),取得系列創(chuàng)新成果,并形成具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的百萬(wàn)千瓦機(jī)組設(shè)計(jì)、制造、安裝和測(cè)控技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。作為當(dāng)今世界在建規(guī)模最大、技術(shù)難度最高的水電工程,白鶴灘水電站16臺(tái)百萬(wàn)千瓦混流式水電機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,其投入運(yùn)行標(biāo)志著我國(guó)高端裝備制造的重大突破,中國(guó)水電機(jī)組制造能力又一次實(shí)現(xiàn)歷史性飛躍。
依托國(guó)家重大工程建設(shè),我國(guó)水電企業(yè)與科研院所聯(lián)手攻關(guān),攻克了一系列重大關(guān)鍵技術(shù)難題,形成了一批重大技術(shù)成果。其中,“高壩動(dòng)靜力超載破損機(jī)理與安全評(píng)價(jià)方法”“特大型水輪機(jī)控制系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)、成套裝備與產(chǎn)業(yè)化”“300米級(jí)溪洛渡拱壩智能化建設(shè)關(guān)鍵技術(shù)”“錦屏二級(jí)超深埋特大引水隧洞發(fā)電工程關(guān)鍵技術(shù)”等研究成果,均獲得國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。這些成果的取得,凝聚著中國(guó)大壩工程師和科技工作者的辛勤科研和刻苦攻關(guān),不僅實(shí)現(xiàn)了我國(guó)一批巨型工程的成功建設(shè),也推動(dòng)了我國(guó)水電技術(shù)的全面進(jìn)步。
在筑壩方面,金沙江白鶴灘、烏東德,雅礱江兩河口,瀾滄江黃登,大渡河猴子巖、雙江口等重大水電工程建設(shè)扎實(shí)推進(jìn),標(biāo)志著我國(guó)在300米級(jí)高混凝土拱壩、200米級(jí)高碾壓混凝土重力壩、250米級(jí)高混凝土面板堆石壩、300米級(jí)高土心墻堆石壩、700米級(jí)高邊坡加固處理技術(shù)、高水頭大流量泄洪消能技術(shù)、巨型地下洞室群建設(shè)技術(shù)、深埋長(zhǎng)隧洞設(shè)計(jì)建設(shè)技術(shù)、復(fù)雜地基處理技術(shù)等方面不斷取得新突破。其中,堆石混凝土以自密實(shí)性能替代傳統(tǒng)混凝土振搗(碾壓)密實(shí)工藝,通過(guò)使用大量塊石減少水泥用量,降低水化熱溫升,簡(jiǎn)化溫控措施,實(shí)現(xiàn)了綜合單價(jià)降低及施工效率提升,不僅是中國(guó)壩工取得突破的標(biāo)志性技術(shù)發(fā)明成果之一,也得到了國(guó)際廣泛認(rèn)可。
全產(chǎn)業(yè)鏈的科技創(chuàng)新成果,有力支撐了中國(guó)水電事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。當(dāng)前,我國(guó)大型混流式、貫流式、軸流式以及可逆式水電機(jī)組均已實(shí)現(xiàn)自主設(shè)計(jì)制造并到達(dá)國(guó)際領(lǐng)先水平,主變壓器、調(diào)速器、輸變電裝備、起重設(shè)備等產(chǎn)業(yè)鏈全部國(guó)產(chǎn)化并達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。2021年我國(guó)自主設(shè)計(jì)制造的廣東陽(yáng)江700米水頭段、400兆瓦級(jí)高轉(zhuǎn)速抽水蓄能機(jī)組成功投產(chǎn)運(yùn)行,更標(biāo)志著我國(guó)在高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量抽水蓄能機(jī)組設(shè)計(jì)制造方面取得重大突破。
與此同時(shí),近十年來(lái),信息化、數(shù)字化、智能化技術(shù)廣泛、深入地應(yīng)用于我國(guó)水電工程建設(shè)與運(yùn)營(yíng)各環(huán)節(jié),在提高工程建設(shè)智能化水平、運(yùn)行智慧化水平、管理精細(xì)化水平等方面發(fā)揮重要作用。以BIM、大數(shù)據(jù)、云邊協(xié)同為代表的新一代信息技術(shù)的不斷融合與創(chuàng)新,極大地推動(dòng)水電工程的數(shù)字化轉(zhuǎn)型,并在楊房溝、白鶴灘等項(xiàng)目開(kāi)展實(shí)質(zhì)性應(yīng)用,有力支撐了工程數(shù)字生態(tài)和數(shù)字孿生工程的建設(shè)。智慧工地、智慧電廠等數(shù)字化管控手段得到廣泛應(yīng)用并持續(xù)改進(jìn),有效提升了現(xiàn)場(chǎng)管控效率和質(zhì)量。以抽水蓄能電站群智能選點(diǎn)規(guī)劃為代表的抽水蓄能全周期數(shù)字化智能化技術(shù),已開(kāi)展大量有益探索。
當(dāng)前,我國(guó)大型水電工程項(xiàng)目幾乎都建立了建設(shè)管理綜合信息系統(tǒng)和大數(shù)據(jù)中心,對(duì)工程設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)行過(guò)程中涉及的資源投入、施工進(jìn)度、計(jì)量支付等信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)采集與數(shù)字化處理,基本實(shí)現(xiàn)了各種工程信息整合和數(shù)據(jù)共享。例如,白鶴灘、烏東德水電站工程建設(shè)基于“全面感知、真實(shí)分析、實(shí)時(shí)控制”的智能控制理論,構(gòu)建了以資源要素動(dòng)態(tài)管理、業(yè)務(wù)流程數(shù)字化管理、工藝過(guò)程智能控制、結(jié)構(gòu)安全與進(jìn)度耦合分析及聯(lián)動(dòng)調(diào)控的數(shù)字化智能化系統(tǒng),有效節(jié)省人員投入,顯著提升管控效率。兩河口水電站突破了碾壓機(jī)群無(wú)人駕駛堆石碾壓智能控制關(guān)鍵技術(shù),可實(shí)現(xiàn)按照預(yù)定碾壓軌跡、碾壓遍數(shù)進(jìn)行監(jiān)控和報(bào)警,顯著提升大壩填筑質(zhì)量,現(xiàn)已大規(guī)模應(yīng)用于壩體填筑。
四、功能轉(zhuǎn)變?yōu)樾滦碗娏ο到y(tǒng)提供堅(jiān)強(qiáng)保障
水電具有啟停迅速、運(yùn)行靈活的特點(diǎn),能夠發(fā)揮調(diào)峰、填谷、儲(chǔ)能等功能,是電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源和長(zhǎng)周期儲(chǔ)能設(shè)施。伴隨新能源電量在電力系統(tǒng)中占比的不斷提升,我國(guó)水電發(fā)展的功能定位正在從電量為主逐漸向容量支撐轉(zhuǎn)變,其高質(zhì)量、可持續(xù)發(fā)展為構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系和新型電力系統(tǒng)提供堅(jiān)強(qiáng)保障。
通過(guò)抵消風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電間歇性、波動(dòng)性的不良影響,水電可為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供慣量支撐,為風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源大規(guī)模接入后保障電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行提供更有力保障。
尤其是抽水蓄能電站,作為系統(tǒng)內(nèi)主要的清潔綠色優(yōu)質(zhì)調(diào)節(jié)手段,運(yùn)行靈活、反應(yīng)快速,被稱為電力系統(tǒng)運(yùn)行的“調(diào)節(jié)器”和“穩(wěn)定器”,已成為推動(dòng)全球能源轉(zhuǎn)型、保障能源安全、帶動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要力量。到2025年,預(yù)計(jì)我國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量有望達(dá)到6200萬(wàn)千瓦,將進(jìn)一步提升電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力,保障電力安全穩(wěn)定供應(yīng)。
五、助力地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展服務(wù)鄉(xiāng)村振興
伴隨西部水電加快開(kāi)發(fā)和“西電東送”規(guī)模擴(kuò)大,水電行業(yè)不僅在防洪、發(fā)電、水資源優(yōu)化配置和河流生態(tài)保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用,也為加快推動(dòng)西部區(qū)域基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展貢獻(xiàn)了積極力量。
實(shí)踐證明,通過(guò)水電開(kāi)發(fā),能夠帶動(dòng)西部區(qū)域及庫(kù)周交通、電力等基礎(chǔ)設(shè)施以及學(xué)校、醫(yī)院、市場(chǎng)等公共服務(wù)設(shè)施的建設(shè),城鎮(zhèn)化安置移民進(jìn)一步提高了庫(kù)區(qū)城鎮(zhèn)化水平,水電建設(shè)期與運(yùn)行期帶來(lái)的巨大的資金流、信息流、物流和人流,還能夠促進(jìn)建筑、旅游與服務(wù)等第二、第三產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整與優(yōu)化升級(jí),將地區(qū)的資源優(yōu)勢(shì)變成發(fā)展優(yōu)勢(shì),帶動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)。
數(shù)據(jù)顯示,“十三五”期間,我國(guó)水電行業(yè)累計(jì)完成投資約3800億元,從在建水電分布來(lái)看,“三區(qū)三州”深度貧困地區(qū)的工程建設(shè)投資超過(guò)2000億元,為推動(dòng)落后地區(qū)脫貧致富貢獻(xiàn)重要力量。以2019年核準(zhǔn)的金沙江拉哇水電站為例,這一項(xiàng)目建設(shè)總投資約300億元,初步測(cè)算工程建設(shè)期的稅收貢獻(xiàn)將超過(guò)18億元,運(yùn)行期間每年還可為地方政府提供稅收4億元,通過(guò)投資和消費(fèi)兩個(gè)環(huán)節(jié)有力拉動(dòng)了地方GDP增長(zhǎng)。
六、為環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展貢獻(xiàn)力量
黨的十八大以來(lái),生態(tài)環(huán)境保護(hù)在水電開(kāi)發(fā)中的重要性越發(fā)凸顯,流域水電規(guī)劃環(huán)境影響評(píng)價(jià)、水電工程環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)保“三同時(shí)”等制度扎實(shí)落地,構(gòu)建起水電行業(yè)環(huán)境保護(hù)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系,水電環(huán)境保護(hù)工作越發(fā)專業(yè)化、系統(tǒng)化、規(guī)范化。
與此同時(shí),作為清潔可再生能源的典型代表,水電在工程建設(shè)過(guò)程中重構(gòu)了河流生態(tài)空間,擴(kuò)充了河流生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境容量,促進(jìn)了江河流域經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展。例如,黃河流域通過(guò)一系列水利水電工程的聯(lián)合調(diào)度和水資源調(diào)控,基本滿足了沿河兩岸大量新增的工農(nóng)業(yè)和居民生活用水需求,沿河生態(tài)和人居環(huán)境條件大為改善。長(zhǎng)江流域?yàn)鯑|德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、二灘、錦屏一級(jí)、兩河口等干支流調(diào)節(jié)水庫(kù)建設(shè),有效緩解了金沙江、雅礱江等干熱河谷生態(tài)環(huán)境退化進(jìn)程,沿河兩岸植被恢復(fù)常年披綠,流域水資源優(yōu)化配置和防洪的調(diào)控能力持續(xù)提升,為助力長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶可持續(xù)發(fā)展作出更多貢獻(xiàn)。
作為清潔能源的重要一員,水電的大規(guī)模、高質(zhì)量發(fā)展對(duì)于減少二氧化碳排放同樣具有積極作用。數(shù)據(jù)顯示,黨的十八大以來(lái),我國(guó)水電新增裝機(jī)規(guī)模約1.42億千瓦,在總新增電力發(fā)電裝機(jī)中占比達(dá)11.5%,累計(jì)發(fā)電量達(dá)10.72萬(wàn)億千瓦時(shí),相應(yīng)節(jié)約32.16億噸標(biāo)準(zhǔn)煤,減少排放二氧化碳67.38億噸、二氧化硫2398萬(wàn)噸、氮氧化物2496萬(wàn)噸,發(fā)揮了巨大的生態(tài)效益,對(duì)實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義。