白鹤滩水电站的特点分析
继世纪工程三峡水电站之后，又一个重大水电工程走进人们视野。媒体报道，8月3日，装机规模全球第二、在建规模全球第一的水电站——白鹤滩水电站进入主体工程全面建设阶段。专家表示，这是继金沙江溪洛渡、向家坝水电站建成投产和乌东德水电站核准建设以来，中国乃至世界水电史上又一具有里程碑意义的重大事件。
白鹤滩水电站董建设，在世界能源变革和中国企业走出去的背景下，意义重大。据悉，白鹤滩水电站不仅是世界首个单机容量机组突破100万千瓦的水电站，而且是国内首个100%国产机组的大型水电站。这意味着，我国水电建设能力又跨上了一个全新的台阶。
引入“智能建造”
白鹤滩水电站以高坝大库、百万机组、复杂的地质条件和工程技术等课题成为全球关注的焦点。白鹤滩水电站地形地质环境复杂，需要攻克高地震烈度、坝身大泄量、柱状节理玄武岩松弛变形控制、复杂地质条件下全坝采用低热混凝土浇筑施工、高地应力条件超大规模地下洞室群开挖支护、千米高边坡地质稳定与施工安全、百万千瓦级水电机组制造安装等一系列世界级难题，堪称“中国乃至世界技术难度最高的水电工程”。白鹤滩水电站是代表着世界水电最高水平的创新工程和智能工程。
白鹤滩水电站从前期论证到全面建设，前后历时11年，工程规模巨大。溪洛渡大坝被称为“智能大坝”，白鹤滩则是在溪洛渡大坝基础上智能全面升级的2.0版。中国三峡集团在承袭溪洛渡工程“智能大坝”先进建设理念的基础上，在建设白鹤滩水电站过程中提出了“智能建造”的理念。专家认为，通过实施“智能建造”，可有效解决白鹤滩水电站拱坝的一系列技术及管理问题。
在建设过程中，最常被提及的一个指标，就是温度。众所周知，混凝土有水化热，浇筑入仓后体积膨胀，遇寒又会收缩，热胀冷缩后，会使大坝产生温度裂缝，因此有“无坝不裂”的说法。为了破解大坝浇筑过程中，混凝土温度防裂的世界性难题，在整个工程建设中，将采用融合智能分析和控制技术的方法，打造一个水电超级工程。据了解，全坝31个坝段，每一仓混凝土都埋设有数支温度计和冷却水管，浇筑好的混凝土铺着“保温被”，现场还有降温喷雾器随时待命。
白鹤滩全坝使用低热水泥混凝土，这在世界上还是第一次。对低热水泥混凝土研究十余年的长江三峡技术经济发展有限公司执行董事、党委书记李文伟表示，为了从源头上解决大坝的温度裂缝问题，三峡工程应用了中热水泥，白鹤滩大坝将全面采用低热水泥，其水化热比中热水泥低15%，后期强度性能优于中热水泥，并能减少后期冷却手段，以降低成本。“美国的胡佛大坝虽使用低热水泥，但其占比只有40%左右。”“只要措施得当，大坝将不会产生温度裂缝”。
“智能建造”这一理念将贯穿白鹤滩水电站整个工程的全生命建设周期。中国三峡集团白鹤滩工程建设部副主任陈文夫说：“在施工过程中我们在坝体里面埋设了成千上万个传感器，通过它的话可以采集坝体的温度、坝体的受力、以及混凝土成型的状态。这一数据能够实时传到我的IPAD（平板电脑）上，通过它可以实现精细化的管理，提升质量和效率，建设无缝大坝。”“我们利用数字技术进行大坝全生命周期工作性态监控。生产施工数据都会被采集和分析，从而实现施工质量全过程的在线实时监控和预报、预警及智能控制，可以根据实际情况调整施工方案，即做到'全面感知、真实分析、实时控制’。”白鹤滩工程建设部副主任陈文夫打了个形象的比方，就像一个人头痛脑热，不用大夫，靠自己就能够采集血液等进行体检，然后开出应对处方。
白鹤滩水电站建设规模之大、难度之高、影响之深远，位居世界水电工程前列。“白鹤滩水电站有一个独特的地质现象，那就是玄武岩柱状节理。”中科院院士陈祖煜介绍，它是发育玄武岩中的一种原生张性破裂结构。“从形状上看就像麦当劳的薯条一样，开挖后则容易产生松弛、崩落等现象。”陈祖煜说，在国内外工程中，柱状节理玄武岩偶有碰到，但分布位置未涉及主体建筑物，因而对其特性的研究甚少。陈祖煜说，白鹤滩是国内首个利用柱状节理玄武岩作为坝基的高拱坝工程，科研人员首次系统和深入地开展了柱状节理玄武岩工程特性研究并掌握了其处理措施。该工程选择微新柱状节理玄武岩作为建基面，对开挖表层岩体预留保护层、预锚、强化灌浆等处理。
白鹤滩水电站大坝为混凝土双曲拱坝，坝高289米，坝体混凝土总量约720万方，建成后水库总库容206.27亿方。据了解，这个大坝挡水以后，它承受的压力是1650万吨，这一个重量相当于1100万辆家用轿车的总重量。这么巨大的水压力靠一个双曲拱坝把它传递到两岸的山体里面，它的安全性是非常高的。
全部中国制造
白鹤滩水电站坝址位于四川省凉山州宁南县和云南省昭通市巧家县境内的金沙江干流下游河段上，是国务院已批复的《长江流域综合规划（2012—2030年）》中的一级水电站，是三峡集团开发建设的金沙江下游四个水电梯级—乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的第二个梯级。
金沙江白鹤滩水电站装机16台，总装机规模达1600万千瓦，是仅次于三峡工程的世界第二大水电站，单机容量达到百万千瓦，引领世界水电进入“百万单机时代”。 白鹤滩工程建设部主任汪志林说，白鹤滩水电站是当今世界在建的综合技术难度最大的水电工程，其在建装机容量、抗震参数、地下洞室群规模等均居全球第一。特别是白鹤滩水电站将首次全部采用我国国产的百万千瓦级水轮发电机组，这是我国重大水电装备继三峡机组国产化之后、在向家坝80万千瓦机组国产化的基础上产生的又一次历史性的巨大飞跃，建成后我国重大工程建设水平将达新高度，将开创世界水电百万千瓦级水轮发电机组的新纪元。
在白鹤滩水电站众多工程技术指标中，“百万机组”格外引人注目。“从三峡到金沙江，从30万千瓦到70万千瓦，再到100万千瓦，中国水电装备设计制造实现了两次大的跨越。在三峡，我们走的是'引进、消化吸收、再创新’的路子；而在白鹤滩，我们实现了完全自主创新。”三峡集团副总经理樊启祥说。
“经过三峡工程等一系列重点工程建设，中国水电装备的设计制造能力得到飞速发展。目前，向家坝和溪洛渡水电站都采用了技术已经成熟的70万千瓦级巨型水轮机组。这是目前全世界单机容量最大的机组群，然而，还有一个高点等待人们去征服，那就是'百万机组’。它就像是水电行业的珠穆朗玛峰，大家都想上去看一看。”在谈到采用“百万机组”的初衷时，樊启祥打了这样一个比方。100万千瓦的单机容量，超过了国内外很多水电站的总装机规模。布置于左右岸电站厂房内、目前全球仅有的16台“超级机组”，将世界水电带入“百万单机时代”。
国际大坝委员会荣誉主席贾金生表示，从三峡到向家坝电站，再到白鹤滩，增加的不仅是容量，更需要高精尖的技术作支撑。“这足已证明中国不仅在建坝规模上领先世界，技术制造也已进入引领的阶段。” 白鹤滩工程建设过程中的一系列科研攻关和技术创新，将全面提升我国水电行业的勘测、设计、制造、施工、运行管理水平，进一步巩固和提升中国水电行业在世界的引领地位。
目前，水电作为我国优质的可再生能源，还未充分发挥其重要作用。虽然按装机量和工程数量、大小来看，我国已经成为当之无愧的世界水电第一大国，但是我国水电开发程度和发达国家相比仍有较大差距，还有较广阔的发展前景。数据显示，发达国家水能资源开发程度总体较高，如瑞士达到92%，法国为88%，意大利为86%，而我国水电开发程度仅为37%，还有很大的发展空间。
白鹤滩水电站是充分发掘我国水能资源的重要一步。白鹤滩水电站，再加上金沙江下游的乌东德、溪洛渡、向家坝三个电站，它们总装机容量达4646万千瓦，年发电量达1900亿千瓦时，相当于两个“三峡工程”。白鹤滩水电站建成后将与其它电站一起送电至华东、华中和华南等地区，成为国家能源战略布局“西电东送”的骨干电源点，成为带动经济社会发展的能源“引擎”。
注重生态保护
白鹤滩水电站是金沙江下游干流河段四个水电梯级中的第二个梯级电站，其开发任务以发电为主，同时注重生态保护，兼顾防洪、航运、拦沙，发展库区航运和改善下游通航条件等综合利用效益，并促进地方经济社会发展。
白鹤滩水电站是构筑长江生态屏障的重要一环，与流域梯级水库群共同承担着涵养、修复长江流域生态环境的重大责任，是节能减排的生态工程。当前，中国温室气体排放总量居世界首位，煤炭消费量超过全球半数，化石能源使用过多已成为严重雾霾的重要原因，水电和其他非化石能源发展变得愈发迫切。国务院印发的《“十三五”控制温室气体排放工作方案》明确，到2020年，力争常规水电装机达到3.4亿千瓦。作为国家能源战略“西电东送”的骨干电源，白鹤滩电站平均发电624.43亿度，相当于北京市2015年全年用电量的2/3，相当于杭州全年的用电量。每年可节约标准煤约1968万吨，减少排放二氧化碳5160万吨、二氧化硫17万吨、氮氧化物约15万吨，能有效改善我国能源结构、减少大气污染物排放，节能减排效益显著。
金沙江是长江上游干流河段，全长2308公里，流域面积近50万平方公里，其干流落差3300米。除了提供绿色电能，金沙江的这四个梯级水电站，还承担着长江防洪的重要任务，可配合三峡水库调度，提高长江中下游防洪能力和长江流域水资源综合利用效率。中国三峡集团董事长卢纯表示，白鹤滩水电站是金沙江下游四个梯级电站——乌东德、白鹤滩、溪洛渡、向家坝中的第二级，加上三峡工程、葛洲坝工程，总装机将达7169.5万千瓦，全部总发电量将达2932亿千瓦时，届时将建成全球最大“清洁能源走廊”。
白鹤滩水库是长江防洪体系的重要组成部分，控制流域面积43.03万平方千米，占金沙江流域面积的91%，防洪库容为75亿立方米，相当于1.5个太湖容量，仅次于三峡工程和丹江口工程，具有超强的防洪能力。白鹤滩水电站采用混凝土双曲拱坝坝型，水库具有年调节能力，正常蓄水位825米，防洪限制水位785米，水库控制流域面积43万平方公里，占金沙江流域面积的91%。投入运行后，白鹤滩水库可使下游宜宾市的防洪能力提高至100年一遇，同时提高泸州、重庆等城市的防洪能力，配合三峡水库承担长江中下游防洪任务。白鹤滩水电站水库防洪库容巨大，“通过长江中上游水库群的联合调度，可在很大程度上提高长江中下游的防洪能力。”中国工程院院士郑守仁表示。
白鹤滩水电站所在的河段属于干热河谷地区，这个地区的植被比较少，水土流失比较严重，地质灾害也频繁，电站建设充分融入了绿色理念，建立了一整套完善的环境保护体系。樊启祥指出，“白鹤滩电站建成以后，梯级水库的形成会改变这个河段的局地气候，会有利于水土保持，有利于植被的生长。同时的话，我们在电站建设过程当中，也采取了一些植被恢复技术，这些对于金沙江下游河段绿水青山都是非常有意义的。”
工程严格落实过鱼设施、鱼类增殖放流等水生生态保护措施。白鹤滩水电站建设将改变坝址上下游河段水文情势，阻隔鱼类迁移，造成鱼类生境破碎化，淹没原有鱼类产卵场，进一步加剧圆口铜鱼及其他长江上游珍稀、特有及保护鱼类种质资源丧失的风险。针对电站建设和运行对鱼类的影响，白鹤滩电站将采取集运过鱼系统过鱼、依托乌东德鱼类增殖放流站实施鱼类增殖放流、设置人工鱼巢等补救措施，蓄水前完成各项鱼类保护措施建设。工程截流前建成乌东德鱼类增殖放流站，形成运行管理和技术能力，承担乌东德、白鹤滩两电站的增殖放流任务，放流对象为圆口铜鱼、长薄鳅、鲈鲤、齐口裂腹鱼、长鳍吻鮈、四川白甲鱼、裸体鳅鮀、前臀鮡等长江上游珍稀、特有保护鱼类，总放流规模不低于105万尾/年。与此同时，还将开展增殖放流标志跟踪监测评估，根据监测结果调整增殖放流对象及规模。
作为我国水电史上里程碑式的工程，白鹤滩水电站不仅将中国的高拱坝技术推到了世界最前沿，建成后，白鹤滩工程对我国能源结构调整、长江经济带建设、生态环境、区域经济协调发展，移民脱贫致富，以及进一步巩固中国水电在世界水电领域的领先地位等方面都有重大意义。根据施工总体规划，白鹤滩水电站大坝将于2021年5月下闸蓄水，同年首批机组投产发电，全部机组将于2022年底建成投产。它的建成，对推动长江经济带发展、优化我国能源结构、促进节能减排、提升我国装备制造能力和流域防洪减灾能力、助力库区脱贫攻坚和经济社会快速发展都具有十分重要的战略意义。
媒体报道，云南省昆明市向北300公里，水流澎湃的金沙江下游，一片沿江绵延10余公里的区域正在紧张有序施工。超过1.3万名工人、300余公里的巨大洞室群、随处可见的高大吊塔汇集成一道靓丽的风景线……这一切告诉人们，中国又一座千万千瓦级水电工程建设蓝图，即将显现在世人面前，并最终在中国西部影印成永恒的风景，铭刻在世界水电建设的历史丰碑上。