水電中國造福世界改革開放40周年科技系列報道

四川錦屏一級水電站高三百零五米，創世界拱壩高度紀錄

埃塞俄比亞吉布Ⅲ水電站由中方承建，有“非洲三峽工程”美譽

三峽工程遠景

中方參與建設的馬來西亞巴貢水電站 　　（本文圖片來自百度）

對于我們中華民族而言，大自然仿佛顯得格外眷顧，靈巧的造化之手在這塊錦繡大地上“勾勒”出萬千河流，有黃河、長江、瀾滄江，有淮河、黑龍江、雅魯藏布江……數千年來，它們朝著大海，永不停息地奔流，不僅為我們孕育了萬里沃野，構建了民族特有的文化心理，培養了共有的民族情感，而且賦予了我們驚人的能量。

在漫長的古代社會，這驚人的能量常常幻化為雄奇絢麗的詩篇和畫作等藝術形式，豐富著中國人的精神世界，卻極少得到現實的開發利用。進入近現代社會，隨著水利水電工程技術的進步，特別是改革開放40年來，我們在對現代水利水電科技學習基礎上進行大膽創新，造就了一批舉世矚目的水電工程，成為世界公認的水電強國。不僅如此，我們還把掌握的水電工程技術和積累的水電工程經驗與世界各國特別是廣大發展中國家分享，讓那里的民眾獲得低廉的電能，點亮生活和夢想。

總裝機容量全球第一  開發利用空間廣闊

據統計，到1978年底，中國水電裝機容量達到1867萬千瓦，年發電量496億千瓦時。這是改革開放啟動之時，中國的水電家底。鑒于新中國成立初，水電的薄弱基礎和十年“文革”的巨大破壞，攢到這樣的家底無疑是非常難能可貴的。作為中國第一座自行設計、自制設備、自己施工建造的大型水力發電站，新安江水電站是中國水利電力事業史上的一座豐碑，它始建于1957年，歷時3年即建成投產，年均發電量達19.6億千瓦時。“黃河明珠”劉家峽水電站于1975年建成，總裝機容量122.5萬千瓦，這是中國首座百萬千瓦級水電站。

改革開放后，中國水電建設步伐明顯加快。上世紀80年代，廣蓄、巖灘、漫灣、隔河巖、水口等水電站“五朵金花”相繼建成；上世紀90年代，五強溪、李家峽、天荒坪抽水蓄能電站開工建設；到2000年底，隨著萬家寨、二灘、小浪底、天生橋、大朝山等一大批水電站相繼建成投產，中國水電裝機容量達7700萬千瓦，居世界第二。

2004年，以公伯峽水電站1號機組投產為標志，中國水電裝機容量突破1億千瓦，居世界第一。2010年，以小灣水電站4號機組為標志，中國水電裝機容量突破2億千瓦。2012年，三峽水電站最后一臺機組投產，成為世界最大的水力發電站和清潔能源生產基地。此后，溪洛渡、向家壩、錦屏等一系列巨型水電站相繼開工建設，中國在世界水電領域保持領先的地位。2017年，中國水力發電裝機為3.41億千瓦，發電量1.1945萬億千瓦時，分別占到全球水電總裝機容量、發電量的26.9%和28.5%。

根據最新統計，中國水能資源可開發裝機容量約6.6億千瓦，年發電量約3萬億千瓦時，按利用100年計算，相當于1000億噸標煤。中國水電開發程度為37% （按發電量計算），與發達國家水電開發程度動輒達到70%、80%甚至超過90%相比，仍有較大差距，還有較廣闊的發展前景。根據《水電發展“十三五”規劃》（2016-2020年），2020年，中國水電總裝機容量達到3.8億千瓦，年發電量1.25萬億千瓦時。預計2025年，中國水電裝機容量達到4.7億千瓦，年發電量1.4萬億千瓦時。

造就海外“三峽工程”  助力當地夢想成真

中國水電資源的特點和難點決定了水電開發面臨問題的獨特性和挑戰性，也造就了中國水電科技的雄厚實力，創造了一系列引以為傲的水電工程建設的世界紀錄：2008年全面投產的水布埡水電站，其擁有世界最高的混凝土面板堆石壩；2009年全面投產的龍灘水電站，其擁有世界最高的碾壓混凝土壩；2010年全面投產的小灣水電站，其擁有當時世界最高的混凝土拱壩；2014年全面投產的糯扎渡水電站，其是目前亞洲第一、世界第三高的黏土心墻堆石壩。它們是中國水電走向世界，贏得國際尊重和信賴的最扎實的品牌工程。全世界80多個國家紛紛引進中國水電技術和建設能力，與中方建立了水電規劃、建設和投資的長期合作關系。

2018年1月是老撾水電發展史上值得銘記的月份。就在1月22日中國電建承建的老撾南湃水電站竣工投產僅3天后，中國重型機械有限公司承建的川壙省南俄4水電站順利開工，這不僅給老撾能源結構帶來深刻變革，而且將大大推動其實現打造“東南亞蓄電池”，成為區域能源中心的國家發展目標。約半個月之后，遠在非洲喀麥隆，由中企承建的曼維萊水電站主體部分通過驗收。3月10日，由中國電力建設集團有限公司參建的巴基斯坦德爾貝拉水電站項目四期舉行首臺機組投產發電儀式，標志著該國總裝機容量和發電量最大的水電項目進一步“擴容”。兩個月后，在南美巴西，中國國家電力投資集團有限公司正式接管了該國第九大水電站圣西芒水電站，開始為其提供為期30年的運行維護服務。這就是中國水電“走出去”的節奏：時間上以天計算、空間上縱橫幾大洲。

在中國水電“走出去”的故事中，助力埃塞俄比亞從“非洲水塔”華麗轉身“非洲電塔”無疑是其中最動人的章節之一。2011年，電力短缺的埃塞啟動了吉布Ⅲ水電站建設，這是非洲最大的水電站項目，有“非洲的三峽工程”之稱。其總裝機容量達187萬千瓦，幾乎與此前該國全國電力總裝機容量持平。作為該工程的承建方，中國公司歷時5年奮戰，不僅實現了項目完工，而且全部機組投入運營。再加上早在2009年由中方承建的泰克澤水電站的裝機容量，埃塞不僅達到了電力自給，而且還實現了電力出口。

在馬來西亞也有一座“三峽工程”，它就是巴貢水電站。這座位于沙撈越州的巴雷河上的水電站總裝機容量240萬千瓦，其壩高達205米，水庫庫容超過長江三峽工程，達438億立方米。2002年，中國水電與當地公司組成的馬中水電聯營體中標該工程，并于次年開工建設。2010年底，工程建成移交。2013年，該工程榮獲第三屆堆石壩國際里程碑工程獎，成為世界大型水利工程的典范之作。

壩工技術挺進世界一流  施工創新成就奇跡

經過實踐淬煉的中國水電工程技術挺進到世界一流，特別是在核心的壩工技術和水電設備研制領域，形成了規劃、設計、施工、裝備制造、運行維護等全產業鏈高水平整合能力。據中國工程院院士、水利水電施工專家馬洪琪介紹，伴隨著水利水電建設的發展，中國的壩工技術也得到了飛速發展，取得了一批具有世界級水平的技術創新成果。比如，舉世聞名的三峽大壩。長江三峽工程大壩全長 2309.5米，最大壩高 181米，裝機容量2240萬千瓦，是目前世界上最大的水利樞紐工程，其建設是中國壩工技術達到世界領先水平的一個標志。

馬洪琪介紹說，三峽工程大壩混凝土體積高達1600萬立方米，如何實現大壩混凝土又好又快澆筑，是施工技術研究的重點和難點。當時，工程團隊在施工技術方面進行了4項創新：一是以塔帶機連續澆筑混凝土為主的綜合施工技術。從傳統的吊罐澆筑改變為混凝土一條龍連續生產工藝。該澆筑系統由各混凝土拌和樓通過皮帶機將混凝土輸送到塔帶機直接入倉澆筑，集水平和垂直運輸于一體。二是計算機監控系統。突破傳統的經驗判斷模式，研發了混凝土生產運輸澆筑計算機綜合監控系統，實現了混凝土施工全過程的實時監控、動態調整和優化調度。三峽大壩1999 年至2001年連續3年澆筑量在400 萬立方米以上，創造了混凝土年澆筑強度世界最高紀錄。三是二次風冷骨料技術。三峽工程低溫混凝土生產系統是世界上規模最大、溫控要求最嚴的混凝土生產系統。要求夏季生產出機口溫度為7℃的低溫混凝土，為此，首次采用了二次風冷骨料技術。四是混凝土綜合溫控防裂技術。采用了從選擇優質原材料、優化混凝土配合比、控制混凝土出機口和澆筑溫度、通水冷卻、表面保溫和流水養護等一整套溫控措施。針對已澆筑壩段監測的溫度情況，實行個性化通水冷卻措施。正是這些技術創新，使三峽工程獲得國際咨詢工程師聯合會百年工程項目獎等榮譽。2017年7月，中國工程院院士、三峽工程設計總負責人鄭守仁榮獲國際大壩委員會終身成就獎。

2016年9月26日，金沙江上的溪洛渡水電站摘得“菲迪克2016年工程項目杰出獎”，該獎有國際工程咨詢領域“諾貝爾獎”之稱。在馬洪琪看來，溪洛渡水電站獲獎在很大程度上在于其在建造過程中研發應用的數字大壩技術和智能溫控技術。

溪洛渡“數字大壩”系統集信息、網絡、可視化技術于一體，首次在壩工界實現了大壩工程施工全過程的數字化和信息化管理。“數字大壩”重在預測、預警，分為施工監測系統和仿真分析系統兩大部分。施工監測系統重點是對設計、進度、質量、施工監測等信息進行收集和展示，對混凝土澆筑計劃、原材料檢測、混凝土生產、運輸、澆筑和溫度控制等數據進行全面收集，覆蓋大壩施工的全過程。仿真分析系統主要是結合監測數據，對大壩溫控、應力、開裂風險、安全、澆筑進度等進行分析，提出預警和預控措施。溪洛渡“數字大壩”系統采用信息化技術，讓施工各個環節的管理真正做到了精細化、個性化，管理水平上升了一個臺階，使得大壩施工質量實現了實時、在線、全過程的管理和控制。

基于“數字大壩”系統的智能溫控實踐，溪洛渡拱壩研發了基于“數字大壩”系統的智能溫控技術。為控制最高溫度、降溫速率和溫度變幅，在混凝土內埋設數字溫度計，全面及時地監測混凝土內部溫度；建立和實施了大壩智能通水冷卻溫控系統，可穩定跟蹤、無線采集混凝土溫控數據和冷卻水管通水情況；取得實際澆筑條件下的混凝土理論溫升曲線，導入“數字大壩”系統后與實測溫升曲線對比，為控制溫升過程和最高溫度創造條件。對溫度異常情況進行預警，通過軟件和電磁閥自動控制通水流量和通水溫度，從而達到最高溫度、降溫速率、溫度變幅不超標的溫控要求。

三峽水電站開閘放水壯觀場景