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历史选择了三峡、三峡抓住了机遇

2018-09-29 14:06  文章来源:未知    字体:
历史选择了三峡、三峡抓住了机遇

    我们伟大祖国幅原辽阔、西高东低、雨量充沛,天赐神州大地丰富的水能资源,理论蕴藏量6.94亿千瓦,技术可开发量5.42亿千瓦,均居世界第一位。在中国共产党的领导下,特别是近四十年的改革开放、水电事业发展逐步加速,截至2017年底,全国水电装机(含抽水蓄能)达3.41亿千瓦,占技术可发展量的63%,展现出跨越式发展的气势。水电百年史、向世人无声地叙说着“水电发展与国运”息息相关的故事;水电百年史、也向世人见证以三峡工程为契机,振兴了我国水电设备制造及配套产业发展,是历史的正确选择,三峡工程作为里程碑载入史册。“历史选择了三峡﹑三峡抓住了机遇”,她加快了大机组设备国产化进程,使我国从水电资源大国、走向水电强国,作为中国人为之振奋、自豪。

  一、百年坎坷路

  我国水电发展至今有百余年历史,可分为“梦幻岁月”、“创业起步”、“自主制造”、“开放合作”、“水电腾飞”五个阶段,从中可深刻地感悟到“水电发展与国运息息相关”的道理。

  1、梦幻岁月(1908--1949年)

  我国第一座水电站是石龙坝水电站,位于昆明市郊,1908年由昆明商人王筱斋为首集资筹建,耗资50万银元。1912年5月28日发电,装机容量为2×240千瓦,这是中国利用水力发电的起奌。

  1919年,孙中山先生在《建国方略之二--实业计划》中提出建设三峡工程的设想。此后三十年,由于国民政府的政治腐败、抗击日本入侵、国内战事不断。虽1932年、1944年、1945年、1946年国民政府资源委员会为兴建三峡工程、分别做了些深度不同的“工程可行性研究”,终因国民政府面临政权崩溃而中止。此外、1935年国民政府经济部资源委员会、对四川流溪河梯级开发作过规划,但解放前只完成下硐装机3000千瓦;1947年对福建省古田溪梯级开发也作过规划,终因财力不支而未动工。解放前40年,除日本为掠夺我国资源、在东北兴建的丰满和水丰两电站及台湾小水电外,水力发电事业停滞不前。直到1949年全国的水电装机容量仅为36万千瓦、年发电量18亿千瓦时。

  2、创业起步(1950--1965年)

  全国解放初期、工业基础—片空白、百废待兴,困难重重。起步,从续建遗留下来的小型工程和治理洪水的水库起步兴修电站。1953年下硐电站机组单机容量840千瓦机组投产、1954年佛子岭1000千瓦机组投产、1955年底官厅1万千瓦机组投产、1956年古田一级6000千瓦机组投产、狮子滩1.2万千瓦机组投产、1958年上犹江1.5万千瓦机组投产等等;为续建丰满电站、从苏联进口了4台7.25万千瓦的机组。通过这批工程锻练培奍了众多技术骨干,为水电建设管理部门、水电设计院、机电建设队伍输送了大批人才。

  时代进入“二五”计划,出现了一些大中型水电工程,水电发展呈兴起势态。1957年4月新安江工程开工,是我国第一座自行设计、自制设备的大型水力发电站,首台7.25万千瓦机组于1960年投产。这段时间首台机组投产的还有柘溪、盐锅峡、新丰江、云峰水电站等等,机组设备均由哈尔滨电机厂生产。

  1957年全国水电装机总容量101.9万千瓦;1962年末水电装机总容量237.87万千瓦、1965年末水电装机总容量301.96万千瓦。

  3、自主制造(1966--1985年)

  此间三线健身时期,在四川省德阳市建成了产业、东方电机厂,哈电、东电两大生产基地形成,为我国提供大型水电设备发挥了主力军作用,因地处位置、当时被行业戏称“东、西两大”。哈尔滨大电研究所和东方电机厂都开发出自己的转轮模型、并用于大型电站如:刘家峡﹑龙羊峡、葛洲坝等。

  刘家峡电站总装机122.5万千瓦,是我国第一座百万级电站,电站1958年动工、1969年首台机组发电、1975年建成。葛洲坝电站总装机271.5万千瓦,是"万里长江第一坝",毛主席親自批示"赞成兴建此坝"。水轮机为轴流转桨式、转轮直径达11.3/10.5米当属世界之最。工程1971年动工、1981年首台机组投产、1988年建成。

  期间,首台投产的大型机组还有:丹江口、龚咀、乌江渡、白山、三门峡、西津、富春江水电站等等。

  由于我国大型水电设备制造能力提高,电力增长明显加速:1970年末全国水电总装机达623.50万千瓦、1975年末为1342.8万千瓦、1980年末为2031.8万千瓦、1985年末为2641.5万千瓦。

  4、开放合作(1985--2000年)

  这阶段是我国改革开放初期,并逐步向纵深发展。其阶段特点是:水电建设管理体制改革,对外开放、引进资金接受国际贷款,引进设备贯彻“技贸结合、合作生产”的采购原则,国内设备制造厂在对外合作中不断壮大。

  代表工程:鲁布格(4台单机15万千瓦),是我国第一个对外开放,引进外资(世行贷款)、设备、技术和单项工程对外招标承包的水电工程。机组以国际招标方式采购,并贯彻“技贸结合、合作生产”原则。通过评标选择了擅长高水头混流式转轮设计的挪威KB公司、4台水轮机KB公司中标,4台发电机徳国西门子公司中标。哈电作为分包商参与、接受技术转让并联合生产。工程1982年动工、首台机组于1988年发电、1990年电站建成。

  这阶段首台机组投产的有∶被水电行业誉为“五朵金花”百万级电站:五强溪、隔河岩、岩滩、水口、漫湾;还有龙羊峡、二滩、天生桥—级、天生桥二级、李家峡;还有抽水蓄能机组:广蓄、天荒坪、十三陵;以及贯流式机组:王甫洲、淩津滩等。

  建设体制上的改革带来了水电发展的快速增长。1990年末全国水电总装机达3604.55万千瓦、1995年末为5218.36万千瓦、1998年末为6506.5万千瓦。

  5、水电腾飞(2001至今)

  跨入新世纪的2000年底、全国水电总装机达7700万千瓦,超过了加拿大成为世界第二水电大国,水电发展呈腾飞势态。

  大型工程、大机组大量出现,建成并投产了四座600万千瓦级以上的电站,投产了单机容量60万千瓦及以上机组118台;在建的白鹤滩、乌东德未列其中,水电事业呈现空前盛世。

  群星闪烁、数三峡最为璀璨。举世嘱目的三峡工程,单机容量70万千瓦、电站总装机规模2250万千瓦(左岸电站14台、右岸电站12台、右岸地下电站6台、电源电站2台5万千瓦)。2003年7月左岸电站首台70万千瓦机组投产发电,2012年5月地下电站最后一台投产。

  这期间建成投产的大型电站有﹕小浪底、公伯峡、小湾、拉西瓦、糯扎渡、龙滩、溪洛渡、向家坝、锦屏一级、锦屏二级、瀑布沟、构皮滩、观音岩等等。

  由于一批大型、巨型电站建成,全国装机容量出现飞跃式增长:2004年水电装机突破1亿千瓦(以公伯峡1号机组30万千瓦投入为标志)、超越美国成世界第一水电大国;2010年突破2亿千瓦(以小湾电站4号机70万千瓦机组投入为标志);2017年底,全国水电装机(含抽水蓄能)达3.41亿千瓦,发电量11945亿千瓦时、稳居世界第—。

  二、历史选择了三峡

  1994年三峡工程正式开工后,我国还有一大批、拥有单机容量60万千瓦及以上机组的大型电站、正在建设或蕴酿中。而当时我国的水电机组制造能力为30万千瓦、转轮直径6米,与三峡机组容量70万千瓦、转轮直径近10米的研制能力要求、差距甚远。特别在转轮水力开发技术、发电机的冷却及绝缘技术、超大型机组结构设计、制造及安装工艺、经验等等方面,与国外先进技术水平仍有较大差距。

  三峡机组尺寸大、重量重,受运输条件限制、凡能在工地条件下进行组装焊接、简易机加工的大型部件、都将移到工地完成,对这些工艺当时我们还缺乏经验。我国丰富的水力资源不能依靠外国人帮我们去开发、迅速改变我国水电设备研发、制造现状的重任,历史地落在三峡工程肩上。

  三峡工程是项振兴中华的标志性工程,受到党和国家高度重视。党和国家领导人高瞻远嘱、运筹帷握,对三峡机电工程要求、不仅要引进国际先进的机电设备和技术,并且要以三峡为契机、使我国水电设备研发制造达到国际先进水平。

  1994年9月三峡工程启动了“三峡左岸水轮发电机组招标文件”编制工作。1995年11月国务院三峡建委就对左岸水轮发电机组招标原则、作了明确指示:“机组招标、实行公开招标、议标决策,第一是要保证质量,第二是要利用这个机会引进技术,把我国的水轮发电机组提高到国际水平,带动我国民族工业发展,第三是价格与贷款条件要合理。三峡工程全部的26台机组,12台以外方为主,我方参与,14台以我方为主。但先行投产的左岸14台机组要一次招标,中外双方实行联合设计、合作制造,其中12台以外方制造为主,2台以我方制造为主,由外方监制。以外方为主的机组对国内的分交份额可按不低于20--25﹪的比例,并由小到大通过前12台合作达到掌握核心技术”。

  拿出左岸电站14台70万千瓦机组一次投放国际市场,大手笔、体现党和国家支持三峡工程的决心和重托。批量大、激发市场竞争的动力也大,对完成技术转让十分有利。评标结果:“ALSTOM(挪威克瓦纳公司分包转轮水力开发)+ABB”集团主包、哈电分包,合作生产提供八台套;VGS(VOITH、加拿大GE、SIMENS)集团主包、东电分包,合作生产六台套。这些供应商都有依泰普70万千瓦机组业绩,都按投标文件的“技术转让协议”项目转让技术,接受方哈电、东电都满意,达到了预期目的。

  隨着工程进展、左岸电站的一些其它项目的设备(系统)陆续采购,包括:550kV变压器及附属设备、550kVGIS及配套设备、水轮机调速系统设备、发电机励磁系统设备、左岸电站计算机监控系统和长江三峡工程梯级调度计算机监控系统、三峡工程梯级调度计算机监控系统。对这些机电设备、均采用左岸机组的方式国际招标,遵循“技术转让、消化吸收、合作生产、实现国产化”原则。国内实力雄厚的专业厂、研究院,作为合作伙伴参与竞标,接受技术转让,均达到了预期目的。

  在工程进展的关键节点上,三峡建委均采取有力措施,确保三峡工程质量。1994年三峡工程动工,1995年11月三峡建委就决定成立“国务院三峡枢纽工程质量检查专家组(简称“质检组”)”;2004年三峡右岸机组完成招标,标志“三峡机组国产化”正式起步,2005年3月又成立了“国务院三建委三峡三期工程重大设备制造检查组(简称“检查组”)”。“质检组”、“检查组”成员均由资深专家组成,代表国家关心工程质量,对工程质量起到督促、鞭策作用。每年或工地(制造厂)有重大事情,他们都去工地(制造厂)履行职责并报告“三峡建委”。他们认真负责的工作态度感染了三峡建设者,增强了建设者追求高质量的意识。“检查组”的工作在设备制造厂,促进了“国产化的进程”,特别是推动并实现了“关键材料国产化”,填补了我国的空白。

  三、三峡抓住了机遇

  三峡工程的建设者,包括从事设计、制造、安装、监造、监理、工程管理的所有人员、都以参加三峡建设深感荣幸、自豪,同时也感到一份沉甸甸的责任。他们在不同的岗位上、以创造性劳动为三峡工程增添光彩。

  1、高质高速的机电安装

  机电安装现场,是产生智慧、出现奇迹的“有源场”,不断发出高质高速装机喜讯,令人兴奋、鼓舞。

  在现行的机组安装质量标准中、没包含像三峡这样大的机组。安装开始,参照国际标准、国标、行业标准、工厂标准逐项、从难提取要求。当装完前六台后,提高了质量要求、制定了“三峡标准”,隨后又提出了“首稳百日”、“精品机组”要求。“首稳百日”指投运后无事故、安全运行100天;“精品机组”是对“三峡标准”主要技术指标提出更严格要求。考核结果,全部32台机都满足“三峡标准”,并达到“首稳百日”要求。从右岸电站开始评定“精品机组”,右岸、地下电站共18台、有11台被评为“精品机组”。

  为三峡机组安装,设计的施工场地、按每年投产4台的强度布局,实施结果:左岸电厂逐年达到《6/5/3》、右岸电站为《7/5》、地下电站为《4/2》,无疑、这是世界最高水平的装机速度。左、右岸26台机组、比计划投产时间累计提前2644台日发电,经济效益显著。三峡人高质高效地完成机电安装任务,向党和国家交了一份完美的答卷。

  2、制定科学的机组运行方式

  三峡电站以防洪为首要任务,每年主汛期到来前、库水位将下降30米、预留出222.1亿立方米防洪库容接纳洪水,因而造成电站水轮机工作水头变幅太大,对水轮机运行十分不利,当运行在不利的工况时,往往转轮内会出现不稳定水流、对转轮会造成严重破坏。机组必须遵循“转轮固有特性”运行,编制科学的运行方式尤为重要。于是、对配有不同转轮水力设计的八种机组,分别作了现场机组测试,绘制定出机组运行区域图并标示:稳定运行区(能长期运行)、限制运行区(只能短期运行)、禁止运行区(只能开、停机过程通过、不能停留运行),并报网局参考调度。这一举措国内尚属首次,为机组长期安全稳定运行提供了基本保证。十多年来32台机组的运行状态优良。这—经验为之后投产的向家坝、溪洛渡所借鉴,取得同样效果。

  3、水电设备研制达到国际先进水平

  1997年三峡左岸机组国际招标结果,国内哈电、东电作为分包商,接受技术转让,联合设计、合作生产。

  按合同中的“技术转让协议”,转让范围指三峡水轮机(发电机)的开发、设计和制造的关键技术、主要是基于设计、制造、安装和调试所需的,以及联合设计和联合制造中,必须提交的计祘机软件、图纸和文件”。

  技术转让细目:

  水轮机:转轮水力设计开发软件,水轮机动态水流分析(CFD)和性能预估软件,水轮机主要部件刚度、强度、力学计算软件,转轮制造软件……等等。

  发电机﹕电磁计算程序,主要部件的机械强度和刚度计算及优化程序,发电机通风系统和发热计算程序,机组稳定性、轴系临界转速和动态响应计算程序,水冷发电机设计的计算程序,……等等。

  转让技术内容涵盖了机组设计的关键技术。

  由于哈电、东电之前巳长期研究过三峡机组,打下了一定的基础,对转让的技术、消化能力强,很快就转化为生产力。三峡右岸机组招标时,哈电、东电均以独立投标人资格竞标,各获得4台机组份额。从三峡电站十多年来机组运行状况表现、国产机组毫不逊色。200米水头段转轮水力开发在三峡之前、我国是空白,然而、200米水头段的溪洛渡电站、18×70万千瓦机组竞标中,东电获9台、哈电6台;继而、200米水头段的白鹤滩电站16×100万千瓦机组项目竞标中,东电、哈电各获8台。

  调速系统、励磁系统、550kV主变、550kV高压开关、电站监控系统,在三峡左岸国际招标之后的右岸、地下电站这些设备(系统)均为国内采购,由国内工厂、包括合资企业生产。后继的向家坝、溪洛渡、乌东德、白鹤滩电站,这些设备(系统)全部国产化、并掌握了核心技术、具有开发功能。

  4、关键材料国产化

  三峡机组用到的大型铸锻件技术条件高、抗层状撕裂钢板厚达220毫米、高强度(6000kg/cm2级)钢板等,三峡左岸机组招标时国内不能生产,只能国外采购。随着工程进展、一个国外垄断的市场、逐渐显露在三峡工程面前、并且产能不足,为确保大型铸锻件可靠供应,必须立足自主、实现国产化。

  国家发改委和经贸委将“关键材料国产化”课题列入“九五”、“十五”攻关项目中,并列专项经费支持企业技术改造。“十一五”、“十二五”期间,国家科技部、工信部等又继续给予了支持。一场“关键材料国产化”的攻关战序幕拉开。2004年三峡右岸机组完成招标,三峡机组制造进入国产化时代,对“关键材料国产化”的要求更加迫切。2005年“三峡建委”的“检查组”进入了这支攻关团队,领导了这场攻关战,重点抓“组织、调研、协调、推动”工作。2001年二重率先为三峡左岸机组生产了合格的上冠、叶片各一件,2005--2008年完成48件导叶铸造,2008年实现主轴锻造批量稳定生产,2009年完成地下电站13件叶片、2件转轮上冠、1件下环,发电机镜板锻造,至此率先实现了三峡机组大型铸锻件国产化。2009年4月鞍钢重机研制的抗层状撕裂厚160mm、270mm钢板通过鉴定。

  一边攻关、一边为三峡及向家坝、溪落渡及其它大型机组提供铸锻件,为三峡机组提供的国产份额逐年增多。到2017年白鹤滩16台100万千瓦机组招标,关键材料全部国产,体现了对国产关键材料的信心。这场攻关战、不仅为三峡及国内工程提供了优质产品,还制定了六套、具有国际水平的专项“质量标准”,填补了我国的空白。

  四、走向水电强国

  至今,我国水电装机容量及发电量均稳居世界第一、遥遥领先,取得了令世人嘱目的成就,支持了我国经济发展;水电是清洁能源、也为世界减少污染气体排放作出了重大贡献。

  当今世界上巳建成的、总装机600万千瓦以上大型水电站有十座:三峡(中国、2250万千瓦)、伊泰普(巴西/巴拉圭、1400万千瓦)、溪洛渡(中国、1260万千瓦)、古里(委内瑞垃、819万千瓦)、图库鲁伊(巴西、792万千瓦)、向家坝(中国、775万千瓦)、大古力(美国、648万千瓦)、萨场-舒申斯克水电站(俄罗斯、640万千瓦)、龙滩(中国、630万千瓦)、克拉斯诺雅尔斯克(俄罗斯、600万千瓦),我国占了4座,我国在建的白鹤滩(中国、1600万千瓦)、乌东德(中国、1020万千瓦)两座千万级的电站还未列入其中。
当今世界上巳投运、单机容量在70万千瓦及以上机组有99台,我国拥有76台,未包括在建的白鹤滩(16×100万千瓦)、乌东德(12×85万千瓦)。

  我国正在制造白鹤滩100万千瓦级机组,发电机冷却方式为空冷,当数世界领先。大型铸件转轮上冠、叶片、下环、导叶,大型锻件发电机镜板、主轴,抗层状撕裂厚钢板,发电机用无取向硅钢片,这些“关键材料”均使用国内产品。我国是“水电设备制造大国”,是有“关键材料国产化”支撑的、真正的“水电设备制造大国”。白鹤滩的高压设备、保护及电站监控系统,也在国内招标釆购。这表明我国的电站机电设备成套能力同步达到国际水平。

  今天,我们可以自信、骄傲地说:我国是世界“水电强国”!

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