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近日，四川大渡河老鷹巖一級水電站項目正式獲得國家發(fā)改委的核準批復(fù)，標(biāo)志著這一國內(nèi)2024年首個獲批的大型常規(guī)水電項目，同時也是世界最大的燈泡貫流機組項目進入實質(zhì)性建設(shè)階段。老鷹巖一級水電站位于四川省雅安市石棉縣境內(nèi)，是大渡河水電規(guī)劃28級開發(fā)方案中的第17級電站，電站總裝機容量30萬千瓦，將安裝4臺世界單機最大的7.5萬千瓦燈泡貫流式水輪發(fā)電機組。這一項目的核準批復(fù)，不僅展示了中國在水電領(lǐng)域的先進技術(shù)水平和強大研發(fā)能力，也進一步推動了清潔能源的發(fā)展和應(yīng)用。
一、項目概況與技術(shù)特點
老鷹巖一級水電站項目作為大渡河水電規(guī)劃的重要組成部分，其建設(shè)具有多方面的戰(zhàn)略意義和技術(shù)特點。電站規(guī)劃總裝機容量為30萬千瓦，將安裝4臺單機容量為7.5萬千瓦的燈泡貫流式水輪發(fā)電機組。這種機組采用臥式安裝，與常見的立式發(fā)電機組相比，具有獨特的優(yōu)勢和應(yīng)用領(lǐng)域。
燈泡貫流式機組自1892年開始研制，至今已有一百多年歷史。20世紀80年代以來，燈泡貫流式水輪機組在我國應(yīng)用日益普及，20米水頭段以下已進入實用性階段。燈泡貫流式水輪發(fā)電機組為水平布置，開挖深度相對較淺，引水管路較短，大壩高度較小，總的土建工程量相對較小，因此，土建投資相對較低。此外，低水頭電廠所在位置一般地勢較平坦，離城市較近，設(shè)備運輸線路平坦且距離較短，現(xiàn)場施工和設(shè)備安裝更方便，降低了有關(guān)費用，還可縮短工期，從而實現(xiàn)提前發(fā)電的目的。
具體到老鷹巖一級水電站項目，燈泡貫流式機組的應(yīng)用具有以下顯著優(yōu)勢：
1.單位容量投資較低：由于機組為水平布置，土建工程量相對較小，加之設(shè)備運輸和安裝方便，使得單位容量投資相對較低。
2.水資源豐富：大渡河下游位于平原地區(qū)，水頭低，但徑流量大，適合修建低水頭電廠，克服了單位電量耗水大的劣勢。
3.機組效率高：燈泡貫流機組軸線水平安裝，沒有混流機組一樣的蝸殼，水流沿水平軸向幾乎呈直線流動，水力損失小，效率高。另外，貫流式水輪機為雙調(diào)節(jié)機組，機組的發(fā)電工況可由導(dǎo)葉調(diào)節(jié)水流量大小，再通過協(xié)聯(lián)關(guān)系，由漿葉調(diào)4.節(jié)機組效率，能適應(yīng)水頭變化率大的電廠，保證其高效率運行，甚至在極低水頭時也能穩(wěn)定運行。
運行成本較低：低水頭電廠位于經(jīng)濟發(fā)達、人口稠密的平原或河谷地區(qū)，輸電線路投資較少，可充分利用城市資源（如零件加工、物流等），減少不必要的投資。同時，其緊急停機方式簡單，每年的維護工作較少，汽蝕比高水頭電廠輕微，年維護費也較少。
二、機組結(jié)構(gòu)與技術(shù)創(chuàng)新
燈泡貫流式機組的結(jié)構(gòu)設(shè)計和技術(shù)創(chuàng)新是該項目成功的關(guān)鍵。機組主要由轉(zhuǎn)輪、發(fā)電機定子、發(fā)電機轉(zhuǎn)子、導(dǎo)水機構(gòu)和漿葉調(diào)節(jié)機構(gòu)等組成。其中，轉(zhuǎn)輪是機組的核心部件，直接影響機組的效率和性能。
1.轉(zhuǎn)輪設(shè)計：燈泡貫流式機組的轉(zhuǎn)輪通常采用圓錐形導(dǎo)水機構(gòu)和直錐擴散形尾水管，從流道進口到尾水管出口，水流沿水平軸向幾乎呈直線流動。這種設(shè)計減少了水流阻力，提高了水力效率。
2.定子與轉(zhuǎn)子：發(fā)電機定子固定在機坑內(nèi)，轉(zhuǎn)子通過主軸與轉(zhuǎn)輪相連。由于主軸為水平安裝，定子、轉(zhuǎn)子和導(dǎo)水機構(gòu)等大件需翻身吊裝才能就位，安裝和檢修難度相對較大。但水平布置的優(yōu)勢在于，機組整體結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，便于在狹窄的空間內(nèi)布置。
3.導(dǎo)水機構(gòu)與漿葉調(diào)節(jié)：導(dǎo)水機構(gòu)用于調(diào)節(jié)進入轉(zhuǎn)輪的水流量，漿葉調(diào)節(jié)機構(gòu)則通過調(diào)節(jié)葉片角度，進一步調(diào)節(jié)機組效率和功率輸出。這種雙調(diào)節(jié)方式使得機組能夠適應(yīng)不同的水頭變化，保持高效運行。
4.油系統(tǒng)：燈泡貫流式機組為雙調(diào)節(jié)機組，油壓操作系統(tǒng)包括導(dǎo)葉調(diào)節(jié)和漿葉調(diào)節(jié)兩部分。油系統(tǒng)的復(fù)雜性增加了設(shè)備故障的風(fēng)險，但通過精細設(shè)計和嚴格質(zhì)量控制，可以確保系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。
三、項目經(jīng)濟效益與社會效益
老鷹巖一級水電站項目的建設(shè)不僅具有顯著的經(jīng)濟效益，還帶來廣泛的社會效益。
1.經(jīng)濟效益：電站總裝機容量30萬千瓦，年發(fā)電量可達數(shù)十億千瓦時，為四川電網(wǎng)提供穩(wěn)定的電力供應(yīng)。同時，電站的建設(shè)和運營將帶動當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，創(chuàng)造大量就業(yè)機會，促進地方經(jīng)濟繁榮。
2.節(jié)能減排：作為清潔能源項目，水電站的建設(shè)和運行有助于減少煤炭等化石能源的消耗，降低溫室氣體排放，對于應(yīng)對全球氣候變化具有重要意義。
3.防洪與供水：水電站不僅具有發(fā)電功能，還能在防洪、供水等方面發(fā)揮重要作用。通過合理調(diào)度水庫蓄水，可以有效減輕下游洪澇災(zāi)害風(fēng)險，保障人民生命財產(chǎn)安全；同時，水庫蓄水還能為周邊地區(qū)提供灌溉和生活用水，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和居民生活條件的改善。
4.航運與交通：低水頭電廠的大壩可作為當(dāng)?shù)亟煌蛄?，減少修建橋梁的投資和費用。大渡河作為長江上游的重要支流，航運資源豐富。水電站的建設(shè)將改善航道條件，提高航運能力，促進區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展。
四、技術(shù)挑戰(zhàn)與應(yīng)對措施
盡管燈泡貫流式機組具有諸多優(yōu)勢，但在實際應(yīng)用中也面臨一些技術(shù)挑戰(zhàn)。老鷹巖一級水電站項目在設(shè)計和建設(shè)過程中，針對這些挑戰(zhàn)采取了相應(yīng)的應(yīng)對措施。
1.單位電量耗水多：由于運行水頭低，發(fā)同樣的功率需要更大的流量。為此，項目在設(shè)計中充分考慮了水資源的合理利2.用和優(yōu)化調(diào)度，通過精確計算和優(yōu)化設(shè)計，確保在滿足發(fā)電需求的同時，盡量減少水資源消耗。
體積相對較大：由于單位容量的額定流量大，機組體積相對較大，特別是導(dǎo)水機構(gòu)部分。為此，項目采用了先進的制造工藝和材料，確保機組結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、強度高，同時便于運輸和安裝。
3.油系統(tǒng)復(fù)雜：油系統(tǒng)的復(fù)雜性增加了設(shè)備故障的風(fēng)險。項目在設(shè)計和制造過程中，采用了先進的監(jiān)測和診斷技術(shù)，實時監(jiān)控油系統(tǒng)的運行狀態(tài)，及時發(fā)現(xiàn)并處理潛在故障，確保機組的穩(wěn)定運行。
4.安裝及大修難度大：由于主軸為水平安裝，定子、轉(zhuǎn)子和導(dǎo)水機構(gòu)等大件需翻身吊裝才能就位，安裝和檢修難度較大。為此，項目在施工中采用了先進的吊裝技術(shù)和設(shè)備，同時制定了詳細的安裝和檢修方案，確保施工質(zhì)量和進度。
5.垃圾影響發(fā)電：低水頭電廠由于河流已流過上游多座城市，垃圾較多，影響水輪發(fā)電機功率輸出。為此，項目在設(shè)計中考慮了垃圾清理和處理設(shè)施的建設(shè)，確保機組能夠穩(wěn)定運行。
五、結(jié)語
四川大渡河老鷹巖一級水電站項目的核準批復(fù)，標(biāo)志著中國在清潔能源領(lǐng)域取得了又一重要成果。該項目不僅展示了中國在水電技術(shù)方面的先進水平和創(chuàng)新能力，也為推動清潔能源發(fā)展和應(yīng)對全球氣候變化作出了積極貢獻。通過克服技術(shù)挑戰(zhàn)和采取應(yīng)對措施，老鷹巖一級水電站項目將實現(xiàn)高效、穩(wěn)定、安全的運行，為四川電網(wǎng)提供可靠的電力供應(yīng)，同時帶動地方經(jīng)濟發(fā)展和改善人民生活質(zhì)量。
