高海拔復雜地質區(qū)水電工程實現(xiàn)重大突破
近日,國家西部大開發(fā)標志性工程——大渡河巴拉水電站首臺機組順利完成72小時試運行,正式投產(chǎn)發(fā)電。該電站位于四川省阿壩藏族羌族自治州馬爾康市腳木足河段,地處青藏高原東緣地震斷裂帶(龍門山斷裂帶北支),海拔高程2920米,是我國在建海拔最高的百萬千瓦級水電站。電站總裝機容量74.6萬千瓦,安裝3臺單機容量24萬千瓦混流式水輪發(fā)電機組及1臺2.6萬千瓦生態(tài)機組,設計年發(fā)電量25.528億千瓦時,聯(lián)合調度模式下年發(fā)電量可提升至29.914億千瓦時。首臺機組投運標志著我國攻克高寒缺氧、地質破碎、生態(tài)敏感三重世界級水電建設難題,為川西北生態(tài)示范區(qū)清潔能源基地建設奠定核心支撐。
工程攻堅突破極端環(huán)境制約
巴拉水電站主體工程于2021年3月正式開工,歷時51個月建成首臺機組。建設過程中面臨三大核心挑戰(zhàn):
地質風險防控:壩址區(qū)巖體以Ⅳ類、Ⅴ類圍巖為主,斷層破碎帶占比達37%,最大地應力達38兆帕。施工中創(chuàng)新采用"超前地質預報+微震監(jiān)測"技術體系,布設1268個傳感器實時捕捉圍巖變形,成功預警17次塌方風險。針對引水隧洞F7斷層帶涌水難題(最大涌水量每小時386立方米),研發(fā)高壓脈動注漿工藝,注漿壓力提升至8兆帕,堵水率達98.2%。
高寒施工保障:冬季極端低溫-26℃環(huán)境下,首創(chuàng)混凝土智能溫控系統(tǒng),通過埋設542個溫度傳感器動態(tài)調節(jié)澆筑參數(shù),實現(xiàn)壩體混凝土最高溫差≤16℃(低于國家標準20℃),大壩裂縫發(fā)生率控制在0.02條/萬立方米。
生態(tài)保護協(xié)同:為保護大渡河上游珍稀魚類資源,投資1.7億元建成國家級魚類增殖站,成功人工繁育齊口裂腹魚、重口裂腹魚等6種特有魚種,年放流規(guī)模達46萬尾。同步建設生態(tài)流量在線監(jiān)控系統(tǒng),確保下游河道最小流量42.6立方米/秒,較天然流量增加23%。
核心裝備彰顯中國制造精度
機組關鍵設備國產(chǎn)化率達100%,多項技術參數(shù)創(chuàng)行業(yè)紀錄:
水輪機技術創(chuàng)新:轉輪直徑6.2米,采用長短葉片復合設計,最高效率達96.7%(國際同類機型平均94.2%)。過流部件應用抗空蝕不銹鋼材質,耐泥沙磨損性能提升3倍,設計壽命延長至40年。
發(fā)電機性能突破:定子繞組采用F級絕緣真空壓力浸漬工藝,溫升控制在58K(國際標準65K);轉子磁軛熱套配合過盈量精確至0.15毫米,優(yōu)于國標0.3毫米要求。
安裝精度控制:2024年7月23日完成首臺機組轉子吊裝,重1900噸、直徑18.3米的龐然大物,經(jīng)激光跟蹤儀實時校準,最終軸線偏差僅0.06毫米(約為頭發(fā)絲直徑),刷新同規(guī)模機組安裝精度紀錄。
智能運維體系構建行業(yè)新標桿
電站深度融合工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)與數(shù)字孿生技術:
遠程集控系統(tǒng):搭建"成都集控中心+現(xiàn)場智能單元"兩級架構,實現(xiàn)機組啟停、負荷調節(jié)的270公里遠程操控。系統(tǒng)集成3425個監(jiān)測點,數(shù)據(jù)采集頻率達每秒5000次,故障診斷響應時間縮短至15秒。
設備健康管理:水輪機主軸擺度監(jiān)測精度達0.001毫米,推力軸承瓦溫預警閾值設定±0.5℃。通過機器學習算法預測設備劣化趨勢,維修計劃準確率提升至92%。
安全防護網(wǎng)絡:布設38臺防爆巡檢機器人,配備多光譜檢測儀,實現(xiàn)高壓開關柜、電纜廊道等危險區(qū)域無人化巡查,年減少人工高危作業(yè)1.2萬工時。
經(jīng)濟社會效益實現(xiàn)多維賦能
電站全面投產(chǎn)后將產(chǎn)生顯著綜合效益:
能源結構優(yōu)化:年輸送清潔電力25.53億千瓦時,占阿壩州年用電量的63%,可替代標準煤116萬噸,減排二氧化碳300萬噸,相當于新增森林蓄積量860萬立方米。
電網(wǎng)穩(wěn)定性提升:配套建成71.8公里500千伏輸電線路,接入川渝特高壓交流環(huán)網(wǎng),將馬爾康變電站輸送能力提升至320萬千瓦,解決高原冬季負荷缺口18萬千瓦。
區(qū)域經(jīng)濟帶動:建設期吸納當?shù)夭刈濉⑶甲迦罕娋蜆I(yè)占比達34%,累計支付勞務報酬7.3億元。運營期年創(chuàng)稅收9020萬元,帶動旅游、物流等關聯(lián)產(chǎn)業(yè)增收4.1億元。
科技創(chuàng)新輻射:形成12項發(fā)明專利、38部技術規(guī)范,其中《高海拔水電機組絕緣技術導則》等3項標準填補行業(yè)空白,技術成果已推廣至金沙江葉巴灘、雅礱江孟底溝等工程。
安全標準筑牢運行根基
電站通過三重安全保障體系認證:
抗震設計:按Ⅷ度地震烈度設防,大壩采用高強度混凝土分區(qū)澆筑技術(壩體C9040混凝土抗壓強度達60兆帕),經(jīng)中國水利水電科學研究院振動臺試驗驗證,可抵御峰值加速度0.45g的地震作用。
防洪能力:水庫總庫容1.338億立方米,調節(jié)庫容1627萬立方米,可使下游馬爾康市防洪標準從20年一遇提升至50年一遇。
應急管理體系:配備雙回路保安電源系統(tǒng),柴油發(fā)電機可在0.8秒內(nèi)自啟動,確保極端工況下閘門啟閉功能正常。建成流域氣象水情聯(lián)動平臺,洪水預報精度達93%,預警提前量增至6小時。
數(shù)據(jù)來源:四川省能源局核準文件及中國電力建設集團工程報告。