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三峡为世界水电提供中国样本
来源:经济日报 发布日期:2017-04-10 作者:
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图① 三峡左岸电站控制中心。(王轶辰 摄)

图② 三峡左岸电站发电机厂房。(王轶辰 摄)

图③ 三峡大坝近景。(王轶辰 摄)

  3月1日12时28分,三峡电站中央控制室累计电量显示屏上的数值跳到了10000。至此,三峡电站累计发电量突破一万亿千瓦时,成为我国第一座连续十四年安全稳定高效运行、发电量突破一万亿千瓦时的水电站。

  一万亿千瓦时意味着什么?一万亿千瓦时足够一亿个三口之家用5.72年,足够北京用10.5年,足够全国用60天,相当于支撑国家12万亿GDP,减排效益相当于在我国增加了三分之一个大兴安岭林区。要知道,这样优秀的成绩,对于一个以防洪为首要任务的水电站来说并不容易,如果没有一系列创新技术的支撑根本不可能做到,而这些创新科技也为世界水电提供了成熟高效的中国样本。

  精确预报用好每一方水

  用好每一方水,发好每一度电。三峡电站建立领先的水雨情遥测系统,为水资源优化利用奠定了基础。

  穿过三峡电站巨大的水轮机房后,就可以进入整个电站的“大脑”——控制中心,林林总总的各式按钮和显示屏提示着记者管理这样一座巨型电站的复杂程度。凡事预则立,不预则废。对于一座这样的水电“巨无霸”来说,没有水雨情的精确预报,就很难制定科学的调度计划。

  “用好每一方水,发好每一度电。”三峡梯调中心水资源利用预报部主任陈忠贤告诉记者,为实现精确的水雨情预报,作为三峡电站的运行管理者,长江电力建立了领先的水雨情遥测系统,自建遥测站数量达到617个,能实时接收633个遥测站数据,遥测流域面积约54.5万平方公里,覆盖了长江上游流域超50%的面积。

  正是充分利用流域水雨情自动测报预报系统,长江电力得以顺利开展流域水雨情趋势分析,通过水库群信息共享平台加强对上游水库运行信息的掌握,主动与水文气象部门会商,实施短、中、长期跟踪滚动预报,为水资源优化利用奠定了基础。

  “针对工作重心和上游来水的不同,长江电力对长江来水的调度也各有侧重。”三峡梯调中心副总工程师王玉华说,在水位消落期,根据上游水库群消落情况、电网检修安排和市场需求实现提前消落,极大提高了梯级水库调度的灵活性。在三峡电站大调峰的情况下,重复利用葛洲坝电站有限调节库容减少弃水,以增加发电量;在汛期,长江电力在确保防洪安全的前提下,紧紧抓住发电有利时机,积极与防总和电网沟通协调,科学开展中小洪水优化利用;在蓄水期,长江电力依据水头变化精心开展流域梯级水库联合防洪和联合蓄水调度,高效利用水能资源,确保发电、蓄水两不误。

  2016年,长江电力通过梯级水库联合调度,使梯级电站较往年更早达到机组满发水头,显著发挥了电站水量水头效益。三峡、葛洲坝、溪洛渡、向家坝四座水电站共计82台机组同时满发持续时间达到近200小时,同时还圆满完成三峡、溪洛渡、向家坝水库的蓄水任务,流域梯级水库24小时流量预报精度达98%,电站日均发电计划准确率达99.8%,流域梯级电站年度累计节水增发电量近100亿千瓦时。

  数据显示,2003年至2016年,通过科学调度,三峡电站发电耗水率逐年降低,从初期运行的5.9立方米每千瓦时降低到4.3立方米每千瓦时。三峡——葛洲坝梯级累计节水增发电量高达649.3亿千瓦时。

  率先实施“诊断运行”模式

  三峡电站基本实现对所有主辅设备特征量的实时监测与运行趋势分析,运行管理从“事后处理”转变到“事前预控”。

  “三峡电站的安全高效稳定运行,源于对科技创新的不懈追求,源于我们‘做世界水电行业引领者’愿景的内在驱动。”长江电力总经理张定明告诉记者。

  三峡电站总装机容量为2250万千瓦,年设计发电量882亿千瓦时,安装有32台70万千瓦巨型水轮机组,占全世界巨型水轮机组的近40%。巨型水轮机组带来丰富清洁电能的同时,也给运行管理带来了巨大的挑战。

  “长江电力在水电行业率先实施了‘诊断运行’模式。”张定明透露,长江电力安装了8类共109套用于监测机组运行状态的在线监测系统,基本实现对所有主辅设备特征量的实时监测与运行趋势分析,实现了水电站运行管理从“事后处理”到“事前预控”的转变,显著提高了设备设施的安全运行水平和可靠性。

  同时,长江电力针对巨型机组进行了大量重点技术项目研究工作,开展针对重点技术难题、重要预防性项目的研究。“优化AGC控制以提高机组效率”等50余个技术改造在157台次设备上予以实施,成功优化了机组的运行管理,同时将先投产的三峡左岸电站的相关研究成果应用于后投产的右岸电站和地下电站设备的设计、制造、安装过程,有力地推动了三峡右岸和地下电站国产设备投产后的稳定运行。

  “三峡电厂还率先将尖端的机器人技术运用到了巨型机组的精益运行中。”三峡电厂党委书记、副厂长李志祥说,世界首套巨型压力钢管检测机器人集群就是在三峡电站得以成功应用,此举填补了巨型压力钢管内表面全方位快速检测的技术空白,达到国际领先水平。快速地检测时间和三维的呈现图像,三峡电站凭借机器人集群的应用再次被打上“国际一流”和“国际领先”的标签。

  长期以来,三峡电站保持了长周期安全稳定的运行态势,巨型机组“得令就能开机”“开机就能发电”。其中,2015年长江所有上游来水全部通过机组发电,流向了大坝下游,实现了“未弃一方水”,水资源利用率达到了100%。

  科学调度放大综合效益

  三峡电站电力生产始终服从、服务于防洪、航运等功能,在科学调度下,三峡工程实现了综合效益的最大化。

  三峡水利枢纽工程是治理和开发长江的关键性骨干工程,功能多样,综合效益巨大。“三峡电站发电量突破一万亿千瓦时这一优异成绩的取得,是在电力生产始终服从、服务于防洪、航运等功能的发挥的基础上取得的。”三峡电厂党委副书记王晓健表示,在科学调度下,三峡工程实现了综合效益的最大化。

  防洪是三峡工程的首要任务。2012年7月24日晚8时,峰值达每秒71200立方米的洪水冲向三峡大坝。如果没有三峡工程,此次特大洪峰将使沙市站接近保证水位,城陵矶站超过保证水位,汉口站超过警戒水位。有了三峡工程,在洪患面前不再被动,通过精确预报、科学调度,及时拦洪、适时泄洪,经受住了特大洪水的考验。2012年仅7月,三峡水库累计拦蓄洪水量达到了136亿立方米。2016年全年,三峡水库累计拦蓄洪水122.7亿立方米,极大缓解了长江中下游地区的防洪压力。

  值得注意的是,2003年至2016年,长江电力三峡梯调中心成功预报了三峡水库两次7万立方米每秒级和10次5万立方米每秒级的洪水过程。洪水预报精度等级达到甲等,在国内同行业处于领先水平,有力保障了梯级水库优化调度方案的可行性。

  同时,通过科学调度,三峡水库对下游区域的生产生活产生了积极影响。2016年12月29日至31日,中下游部分浅水道淤积程度较往年略严重,为保障通航、工农业用水及电网运行安全需求,三峡水库增加下泄流量至7000立方米每秒,48小时内比计划多补水2亿立方米,极大缓解浅水河道航道维护、疏浚施工的困难,成功协助疏散下游积压的600艘船舶。

  “三峡水库就如同蓄洪补枯的水资源银行。”李志祥说,2016年,三峡水库累计为下游补水量高达218亿立方米。其中,2016年10月,洞庭湖、鄱阳湖流域旱情加剧,三峡水库果断增加水量下泄,持续为下游补水,有效缓解旱情,切实保障下游生活、生产、生态用水需求,确保长江航运畅通。(记者 王轶辰)

 

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