【材制｜视角】世界水电奇迹—白鹤滩水电站

初原载于  爱学习的  青春材制

2022-04-08

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        6月28日上午9点36分，白鹤滩水电站首批机组正式投产发电，标志着我国大型水电工程建设完成从“中国制造”到“中国创造”的历史性跨越。白鹤滩水电站单机容量100万千瓦，位居全球第一。此外，其还创造了地下洞室群规模、无压泄洪洞群规模、圆筒式尾水调压井规模、300米级高坝抗震参数、300米级特高拱坝全坝使用低热水泥混凝土等多个世界之最。

高质量低热水泥解决大坝世界性修建难题

        众所周知，大坝是由一罐罐混凝土“投喂”长大的。在混凝土硬化期间，水泥因化学反应会放出大量水化热，因为“热胀冷缩”原理，不断扩张的内部将在表面产生张力（想象吹气球的画面），充当着裂缝产生的“先天条件”。白鹤滩干热河谷有两处“特产”：一是高温，二是大风。二者叠加，很快带走表面水分，又为裂缝提供了优渥的“后天条件”。为了实现无缝目标，建设者从原料开始，就已经在和裂缝“斗智斗勇”了。

        白鹤滩大坝所用的低热水泥大有来头，这是我国自主研制的新型特种水泥——低热硅酸盐水泥。和普通中热水泥相比，它的绝热升温可降低5～10℃，对大体积混凝土降低温度应力非常有利。

        同时，白鹤滩水电站位于一二级阶梯的交界处，这里也是青藏高原的边界地带，地质活动频发，是地震的高发地段。为了防止地震给水电站造成伤害，白鹤滩水电站从修建的时候开始，就是奔着最高抗震等级来的。工程师使用这种新型水泥，结合周围的花岗岩，进行设计，将大坝的抗震等级，修到了世界第一的程度。也就是说，除非发生那种灭绝性的地震，不然白鹤滩是不会倒塌的。而工程师们的创新，也让其成为了世界上第一座使用低热硅酸盐水泥建造的水电站。为此后的电站修建提供了数据支持。

单机容量100万千瓦位居全球第一

        水电站一般包括由挡水、泄水建筑物形成的水库和水电站引水系统、发电厂房、机电设备等。水库的高水位水经引水系统流入厂房推动水轮发电机组发出电能，再经升压变压器、开关站和输电线路输入电网。

        而白鹤滩水电站安装的水轮发电机组单机容量为百万千瓦，是世界上单机容量最大的水轮发电机组。左右两岸对称分布的16台机组，共同构成了白鹤滩水电站的强劲“心脏”。

        百万千瓦机组是什么概念？“按照我们的计算，转轮每转一圈可发电约150度，相当于一个普通家庭一个月的用电量。单台机组每分钟就能发电近1.7万度。”中国三峡集团白鹤滩工程建设部主任汪志林说。

        这样一台机组，直径16.2米、高达50米，转子重量接近2000吨，高速旋转起来后机身依然平稳得几乎感受不到振动，甚至可以立起一枚硬币。一些指标要以0.01毫米的精度来考量。这样的难度已超越世界上现有机组，没有任何参照，自主创新。

        三峡大坝的总发电量位居世界第一，其单个发电机的功率是70万千瓦。白鹤滩只有8台发电机，在数量上赶不上三峡，总发电量也更弱。然而，它的单个发电机的功率，全部都在100万千瓦以上，这也是世界上最大的单机功率。可以说，白鹤滩水电站真正做到了小而精。

        这样强大的发电效率也让白鹤滩水电站在发电的时候，成为了名副其实的“印钞机”，每天产生的电量价值上千万。专家进行过评估，虽然白鹤滩水电站投入了1800亿，但是凭借它的工作效率，可以在12年的时间收回成本。

        水电站的发电原理：水的落差在重力作用下形成动能，从河流或水库等高位水源处向低位处引水，利用水的压力或者流速冲击水轮机，使之旋转，从而将水能转化为机械能，然后再由水轮机带动发电机旋转，切割磁力线产生交流电。

        我们的白鹤滩水力发电站就是堤坝式水力发电站。它是通过建设水坝来提高水头，获取水体的重力势能来发电的一种发电形式。

        水力发电是我们国家的主要发电形式之一，在我国的能源结构中占有极其重要的地位。白鹤滩水电站的建设为中国社会提供大量源源不断的清洁能源，促进了国家社会经济进一步发展。

参考文献：

[1]华西都市报 全球单机容量最大的白鹤滩水电站是如何发电的？

[2]百度百科 白鹤滩丨原来是这样啊！——那些奇奇怪怪的小担心变成了小赞叹

[3]百度百科 水力发电的原理是什么？主要种类有哪些？白鹤滩水电站

撰 稿 人：科技协会科创部      刘恋 唐雪欣 刘鑫禹

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