“這相當(dāng)于四座三峽水電站的裝機規(guī)模。全面開發(fā)完成后，每年可貢獻(xiàn)清潔電力2200億千瓦時，相當(dāng)于節(jié)約原煤消耗約1.2億噸，減少二氧化碳排放約2.3億噸。”
從“聯(lián)合國”工地到一個主體開發(fā)一條大江，雅礱江見證了中國水電的成長
在本世紀(jì)中葉以前，力爭雅礱江流域水電裝機達(dá)到3000萬千瓦，新能源及抽水蓄能裝機達(dá)到5000萬千瓦以上，水風(fēng)光互補綠色清潔可再生能源示范基地全部建成，實現(xiàn)世界第一的目標(biāo)。
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文 |《瞭望》新聞周刊記者 薛晨
3月18日上午，隨著最后一臺機組完成72小時試運行，我國海拔最高的百萬千瓦級水電站——雅礱江兩河口水電站正式投入商業(yè)運行。至此，兩河口水電站6臺機組全部投產(chǎn)發(fā)電。
擁有高壩大庫的兩河口水電站是我國水電開發(fā)向高海拔寒冷地區(qū)發(fā)展的標(biāo)志性工程，全部機組投產(chǎn)發(fā)電也標(biāo)志著雅礱江流域水風(fēng)光互補綠色清潔可再生能源示范基地的建設(shè)進(jìn)入新的階段。
雅礱江，古稱若水，發(fā)源于青海巴顏喀拉山南麓，挾磅礴之勢從青藏高原奔騰而下數(shù)千里，在四川省攀枝花市境內(nèi)匯入金沙江，是我國水能資源最富集的河流之一。
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憑借超過3800米總落差等優(yōu)勢條件，雅礱江流域成為中國第三大水電基地，分布著兩河口水電站、錦屏水電站以及著名的二灘水電站等多個建成以及在建水電站。
不僅如此，雅礱江流域水風(fēng)光資源多重互補，具備一體化開發(fā)運行的優(yōu)異條件。水電水利規(guī)劃設(shè)計總院董事長彭程認(rèn)為，充分發(fā)揮兩河口等流域大型水庫長周期儲能能力，與風(fēng)、光“任性”結(jié)合起來，以社會成本最優(yōu)模式開發(fā)雅礱江流域風(fēng)、光新能源，為我國以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)構(gòu)建作出積極探索，形成可借鑒、可復(fù)制、可參考的模式。
根據(jù)規(guī)劃，雅礱江流域水風(fēng)光互補綠色清潔可再生能源示范基地，總規(guī)模超8000萬千瓦，其中風(fēng)電、光伏發(fā)電超4000萬千瓦、抽水蓄能發(fā)電超1000萬千瓦。建成后，將成為世界規(guī)模最大的綠色清潔可再生能源基地之一。
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“這相當(dāng)于四座三峽水電站的裝機規(guī)模。全面開發(fā)完成后，每年可貢獻(xiàn)清潔電力2200億千瓦時，相當(dāng)于節(jié)約原煤消耗約1.2億噸，減少二氧化碳排放約2.3億噸。”雅礱江公司黨委書記、董事長祁寧春告訴記者。
兩河口水電站水庫（2021年8月攝） 王剛攝
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長江上游綠色“蓄電池”
兩河口水電站水庫建成后總庫容達(dá)到108億立方米，是雅礱江流域梯級電站中唯一具備多年調(diào)節(jié)能力的水庫，猶如一塊巨型“蓄電池”，大大緩解了雅礱江乃至四川水電“豐余枯缺”的結(jié)構(gòu)性矛盾。
四川作為水電大省，現(xiàn)有水電站中有年調(diào)節(jié)能力的水庫電站占比不到10%，無調(diào)節(jié)能力的徑流式水電占比達(dá)50%。豐水期時常出現(xiàn)“棄水窩電”，枯水期時易發(fā)生季節(jié)性缺電，電力供應(yīng)結(jié)構(gòu)性矛盾突出。
擁有高壩大庫的兩河口水電站，可以將豐水期雅礱江較為富余的水能“儲存”起來留到枯水期向下游“釋放”。專家預(yù)計，通過科學(xué)調(diào)度和補償調(diào)節(jié)，兩河口水庫可為雅礱江中下游、金沙江下游和長江干流的水電站增加平枯期年發(fā)電量約342億千瓦時，是其自身發(fā)電量的3倍；加上電站自身的110億千瓦時年發(fā)電量，共可減少原煤消耗1330萬噸、二氧化碳排放2130萬噸、二氧化硫排放20萬噸，相當(dāng)于少建4座年產(chǎn)400萬噸的大型煤礦。
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從雅礱江流域來看，利用兩河口等水庫的多年調(diào)節(jié)能力，干流水電站平枯期電量和汛期電量將持平，甚至超過汛期電量。強大的庫容形成的調(diào)節(jié)能力，也成為雅礱江流域內(nèi)風(fēng)、光等新能源開發(fā)的關(guān)鍵支撐。
通過兩河口等梯級水電站的優(yōu)化調(diào)度和快速調(diào)節(jié)，可以將隨機波動的風(fēng)電、光伏發(fā)電調(diào)整為平滑、穩(wěn)定的優(yōu)質(zhì)電力，借助水電外送通道打捆送出，有效破解風(fēng)能、太陽能開發(fā)和消納難題，實現(xiàn)雅礱江流域水風(fēng)光清潔能源協(xié)同開發(fā)和優(yōu)勢互補。雅礱江流域清潔能源基地建成后，每年可貢獻(xiàn)清潔電力2200億千瓦時。
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見證中國水電的成長
《瞭望》新聞周刊記者在兩河口水電站現(xiàn)場了解到，兩河口水電站全部機組在完成72小時試運行后，機組無任何安全隱患和質(zhì)量缺陷，開創(chuàng)了國內(nèi)全部大型機組免維修轉(zhuǎn)商業(yè)運行的先例。同時也證明，兩河口水電站攻克了高海拔大型水電站機組制造安裝技術(shù)難題，機組運行指標(biāo)達(dá)到國際頂尖水平。
深處橫斷山脈的雅礱江擁有優(yōu)越的水能條件，但高海拔等地質(zhì)條件也為水電開發(fā)帶來世界級技術(shù)難題與挑戰(zhàn)。
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從二灘水電站到兩河口水電站，雅礱江見證了中國水電的快速成長，獨步水電建設(shè)無人區(qū)，多項關(guān)鍵工程特性指標(biāo)位居國內(nèi)外同類型項目前列。
當(dāng)雅礱江的江水流經(jīng)攀西大裂谷，即將涌入金沙江懷抱時，矗立著一座240米高的混凝土雙曲拱壩。這就是20世紀(jì)中國建成投產(chǎn)的最大規(guī)模水電站——二灘水電站。
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在離二灘大壩不遠(yuǎn)處的一個山坡上，依稀可見幾棟造型獨特、中西元素合璧的樓房，這里曾是著名的“二灘歐洲營地”。二灘水電站建設(shè)時向世界銀行貸款9.3億美元，按照世行貸款的規(guī)定，主體工程的建筑和主要設(shè)備的制造，均須用國際招標(biāo)來確定承包商。
從1991年工程主體動工到2000年全部機組投產(chǎn)發(fā)電，來自法國、德國、美國等40多個國家的600多名外籍建設(shè)者與中國建設(shè)者共同修筑起了20世紀(jì)亞洲第一高大壩和亞洲最大的地下廠房。“當(dāng)時的二灘現(xiàn)場感覺就像一個‘聯(lián)合國工地’，不同國家不同膚色的建設(shè)者齊聚一堂鉚足勁地干。”二灘水力發(fā)電廠副總工程師于遠(yuǎn)鵬大學(xué)畢業(yè)就參與二灘水電站建設(shè)。
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作為業(yè)主方，二灘水電開發(fā)有限責(zé)任公司（雅礱江公司前身）創(chuàng)造性提出“斜線切割”模式，即由外國公司與中國公司組成聯(lián)營體參加招標(biāo)投標(biāo)，讓中國公司有機會向外國公司學(xué)習(xí)水電建設(shè)先進(jìn)技術(shù)和管理模式，與外國公司同臺競技。
這種“中外聯(lián)營體”促使二灘水電站建設(shè)管理與國際項目管理全方位接軌。實施項目法人責(zé)任制、進(jìn)行國際競爭性投標(biāo)、實行工程師監(jiān)理制、必須按菲迪克條款推行合同管理制……一系列“接軌”促進(jìn)了中國大型建設(shè)項目管理的國際化進(jìn)程，為后續(xù)三峽電站的機組國產(chǎn)化打下了基礎(chǔ)。
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二灘水電站建成投產(chǎn)后帶來的良好經(jīng)濟和社會效益，也使后續(xù)滾動開發(fā)雅礱江梯級電站成為可能。
雅礱江從源頭到匯入金沙江的1571公里多河段內(nèi)，總落差達(dá)3830米，年徑流量608億立方米，超過黃河。河段水能資源高度集中，區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造穩(wěn)定性較好，水庫淹沒損失小，大型電站多，裝機容量大，規(guī)模優(yōu)勢突出，梯級補償效益顯著。
1956年，相關(guān)部門曾經(jīng)對雅礱江錦屏段做過初步勘查。在四川省涼山州境內(nèi)，因巍峨的錦屏山阻擋，雅礱江先北上后奔向東南，形成約150公里的大河灣，落差達(dá)300多米，蘊藏了極其豐富的水能資源。受資金、管理理念的制約，以及缺乏技術(shù)支撐，當(dāng)時沒能修建水電站。
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2003年10月，國家發(fā)改委明確由雅礱江公司（原二灘公司）“全面負(fù)責(zé)雅礱江流域梯級水電站的建設(shè)與管理”。2003年底，雅礱江公司決定“再戰(zhàn)”錦屏。
“吃過錦屏的苦，就能吃得天下的苦”，這是流傳在錦屏建設(shè)現(xiàn)場的一句話。作為西電東送戰(zhàn)略支點、西部大開發(fā)標(biāo)志性工程，錦屏水電站的建設(shè)者們面臨三大難題：地質(zhì)條件最復(fù)雜、施工環(huán)境最惡劣、技術(shù)難度最大。
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在十余年的建設(shè)時間里，錦屏建設(shè)者們先后“挖出了”總長達(dá)120多公里的世界最大規(guī)模水工隧洞群，在深山峽谷之間“砌起”了世界最高壩。總裝機容量840萬千瓦的錦屏電站建成大大提升了我國大型水電工程壩工技術(shù)、隧洞施工技術(shù)、機電設(shè)計制造技術(shù)，成為了國家“西電東送”骨干電源和川渝電網(wǎng)重要支撐電源。
如果說當(dāng)年建錦屏水電站靠的是吃苦，2014年10月開工建設(shè)兩河口水電站更多依靠的是智取。在平均海拔3000米以上施工，面臨高土石壩、高邊坡、高海拔、高泄洪流速、高地應(yīng)力地下廠房等“五高”技術(shù)難題。
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兩河口在國內(nèi)外高壩施工中首次實現(xiàn)了大規(guī)模智能化、無人化作業(yè)。“兩河口智能大壩取得一系列重大開創(chuàng)性成果，智能無人碾壓累計填筑量突破352萬立方米，國內(nèi)首批智能碾壓機在兩河口水電站正式應(yīng)用，進(jìn)一步促進(jìn)了壩工技術(shù)進(jìn)步和重大裝備升級。”中國水利水電第十二工程局有限公司黨委書記、董事長劉光華介紹。
技術(shù)人員至今仍然記得的一個細(xì)節(jié)是，由于兩河口水庫所處海拔高、庫容大、蓄水周期長，發(fā)電機組長期在低水頭工況運行，給機組轉(zhuǎn)輪核心部件等穩(wěn)定性帶來極大考驗。面對大容量水輪發(fā)電機組線棒放電暈等行業(yè)技術(shù)難題，歷時九個多月，在各方共同努力下，電站水輪發(fā)電機組的擺度均控制在100微米以內(nèi)，振動在30微米以內(nèi)，僅相當(dāng)于一跟頭發(fā)絲直徑的二分之一，確保了機組無任何安全隱患和質(zhì)量缺陷。
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目前雅礱江下游電站全面完成開發(fā)，已建成錦屏一級、錦屏二級、二灘、官地、桐子林等一批水電站，裝機容量1470萬千瓦、年發(fā)電量超過700億千瓦時；中游龍頭水庫電站兩河口水電站、楊房溝水電站全部投產(chǎn)，卡拉、孟底溝兩水電站建設(shè)已獲核準(zhǔn)。全流域呈現(xiàn)“首尾呼應(yīng)、多點開花、全江聯(lián)動、有序推進(jìn)”的新格局，成為雅礱江流域清潔能源基地的重要支撐。
風(fēng)、光新能源加速跑
在四川省涼山彝族自治州德昌縣的雅礱江畔，每當(dāng)風(fēng)起，巨大的風(fēng)機葉片隨風(fēng)旋轉(zhuǎn)，隨即轉(zhuǎn)化為一度度的清潔能源電力。德昌風(fēng)電場裝機20.2萬千瓦，共安裝31臺單機容量2兆瓦和56臺單機容量2.5兆瓦的風(fēng)力發(fā)電機組，風(fēng)電場一期示范工程為四川省首個風(fēng)力發(fā)電項目。鐵達(dá)風(fēng)電場裝機20.75萬千瓦，共安裝83臺2.5兆瓦風(fēng)力發(fā)電機組，已于2020年1月并網(wǎng)發(fā)電。
與實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)、構(gòu)建新型電力系統(tǒng)要求相比，初具規(guī)模的風(fēng)光發(fā)電還面臨擴容挑戰(zhàn)。“截至2020年底，我國風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機容量5.3億千瓦，尚不足火電總裝機五成，與2030年12億千瓦裝機目標(biāo)相比還存在近7億千瓦缺口，需年均增長7000萬千瓦。以風(fēng)電、光伏為代表的新能源開發(fā)需要新一輪‘加速跑’。” 祁寧春說。
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在水風(fēng)光一體化開發(fā)上，雅礱江流域有巨大的增長空間。雅礱江流域水、風(fēng)、光多能互補優(yōu)勢明顯，既有水電與新能源的豐枯季節(jié)性互補，也有風(fēng)光發(fā)電之間的日內(nèi)互補。兩河口水電站2021年9月首臺機組投產(chǎn)后，兩河口、錦屏、二灘三大控制性水庫全部形成，調(diào)節(jié)總庫容高達(dá)148億立方米，在流域梯級聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度下，可為新能源提供巨大調(diào)節(jié)能力，提高風(fēng)電、光電質(zhì)量和利用效率。
在冕寧縣，記者看到大田農(nóng)光互補光伏電站的發(fā)電機組正在運轉(zhuǎn)中。該電站裝機1萬千瓦，占地面積約300畝，于2015年9月開工建設(shè)，2015年12月30日并網(wǎng)發(fā)電。這也是四川大涼山的第一個農(nóng)光互補光伏發(fā)電項目。
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據(jù)了解，目前雅礱江流域綠色清潔可再生能源裝機規(guī)模占比達(dá)100%。
雅礱江公司正在從純水電企業(yè)轉(zhuǎn)型為多種綠色清潔可再生能源企業(yè)。公司制定了新能源及抽水蓄能開發(fā)階段戰(zhàn)略。在2030年以前，風(fēng)光新能源開發(fā)將取得實質(zhì)性突破，力爭新能源裝機達(dá)到2000萬千瓦左右，完成抽水蓄能規(guī)劃力爭達(dá)到500萬千瓦左右。在本世紀(jì)中葉以前，力爭新能源及抽水蓄能裝機達(dá)到5000萬千瓦以上，雅礱江流域水風(fēng)光互補綠色清潔可再生能源示范基地全部建成，實現(xiàn)世界第一的目標(biāo)。
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隨著雅礱江流域已建成錦屏-蘇南±800千伏和雅中-江西±800千伏特高壓直流線路，送電能力超1500萬千瓦，同時正在規(guī)劃的川渝1000千伏特高壓交流環(huán)網(wǎng)將進(jìn)一步提高流域電力消納能力。雅礱江的清潔電力通過遠(yuǎn)距離、大容量通道送至川渝、華東、華中等地，提供穩(wěn)定的電力保障，助力雙碳目標(biāo)的實現(xiàn)。
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