青藏高原腹地,黄河上游,青海省海南藏族自治州同德县和果洛藏族自治州玛沁县交界处。
临近春节,皑皑白雪覆盖层层叠叠的红色砂砾岩山体,拉加峡谷间,曾经奔腾不息的黄河,水面已结起薄冰。
这里是国家重点能源项目——国家能源集团青海玛尔挡水电站项目所在地。该水电站是黄河流域海拔最高的水电工程,是国家实施“西电东送”和“青电入豫”的骨干电源点,也是黄河上游青海段首个“水风光蓄”千万千瓦级全清洁能源一体化大基地的核心工程。2024年12月31日,随着最后一台机组——2号机组顺利投产发电,玛尔挡水电站在一年内实现5台机组全部投产。
黄河之水天上来,绿电澎湃出高原。在雪域高原建设超级水电站,建设者们面临哪些挑战?“一年五投”背后,有哪些重大创新突破?地处三江源国家级自然保护区,怎样实现生态优先,打造绿色环保工程?让我们一同探访。
挑战世界难题,创造建设奇迹
雪域高原上实现罕见的水电“一年五投”
“世界屋脊”青藏高原不仅风光壮丽,还蕴藏着丰富的水能资源。
三江之源、“中华水塔”青海,生态地位突出,同时具备发展清洁能源产业的资源禀赋。
2021年,国家能源集团正式接管玛尔挡水电站建设。玛尔挡水电站总投资约230亿元,共安装4台单机容量为550兆瓦和1台单机容量120兆瓦的水轮发电机组,总装机容量达232万千瓦,还配套建设了国内海拔最高的超高压变电站——750千伏超高压云杉变电站。它规模庞大,其大坝坝高211米,水库总库容16.22亿立方米,相当于100多个西湖的储水量;地下的机组厂房由48个洞室群构成,高达25层楼。
在雪域高原建设如此规模的超级水电站,谈何容易!玛尔挡水电站地处平均海拔达3300米的高原地区,这里河谷狭窄、岸坡陡峻,地质条件复杂;冬季长达6个月,最低气温可达零下30摄氏度;氧气稀薄,空气中的氧气含量不到内地的60%……恶劣的条件,导致施工设备运行效率低下,建设者体能严重下降。
缺氧不缺精神。国能青海黄河玛尔挡水电开发有限公司(以下简称“玛尔挡公司”)强化党建引领,一个支部就是一个战斗堡垒,一名党员就是一面旗帜,党员干部带头攻坚克难,广大建设者们战严寒、斗缺氧,以高度的责任感和使命感投入项目建设。
2023年11月14日,玛尔挡水电站正式下闸蓄水;2024年4月1日,首台机组正式投产发电,玛尔挡水电站向着“一年五投”的目标前进。
玛尔挡公司生产技术部主任王宇是发电机组安装调试重要责任人。作为党员干部,他连续9个月坚守现场,带领团队每天工作12个小时以上,紧盯机电设备的安装、调试和运行,及时解决问题。“不下硬功夫,怎么啃硬骨头?”王宇说。
大伙儿的连续奋战,为之后四台机组投产发电提供了有力保障。最终,玛尔挡水电站实现了我国水电事业罕见的“一年五投”。
工程的顺利推进离不开有力有效的监督作保障。这项超级工程由地下厂房、混凝土面板堆石坝、溢洪道等11部分组成,项目投资额巨大,参建单位众多,业务分布广泛,安全及廉洁风险点多。国家能源集团纪检监察组及下级公司纪委上下联动,加强政治监督,推动打造精品工程、平安工程、廉洁工程。围绕施工安全、工程质量与进度、物资供应等事项,国家能源集团青海公司纪委常态化开展专项监督检查,针对发现的问题及时制发纪律检查建议书,督促整改。截至2024年底,共制定监督清单13项,发出交办函和工作建议36份。玛尔挡公司纪委分别与17家参建单位签订廉洁承诺书,开展廉洁共建,并联合公司审计、财务等6个部门开展监督检查,及时推动问题整改,确保项目高效廉洁推进。
一组数据彰显工程质效:剔除冬歇期,玛尔挡水电站大坝设计工期31.5个月,实际上18个月就完成了填筑;同类工程机电的安装工期通常需要60个月,玛尔挡水电站36个月就完成全部机组安装……建设者们攻克了一个个世界难题,把“不可能”变成“一定能”,创造了一个个建设奇迹。
创新多项技术,刷新多项纪录
对高原高寒地区水电设施建设具有指导意义
奇迹的发生离不开创新。面对种种困难、重重挑战,玛尔挡水电站的建设者们积极研究并应用新技术、新工艺、新材料、新装备,确保水电站建设高效有序进行。
在水电站的土建工程中,大坝填筑是重中之重。
玛尔挡水电站的大坝是国内首座200米级高海拔混凝土面板堆石坝。严寒气候对坝体填筑影响巨大,常规混凝土在这里不适用;在生态环保要求下,需考虑对枢纽区砂砾石料的利用……玛尔挡公司副总经理李红心牵头带领技术人员深入研究,提出了坝基岸坡处理采用胶凝砂砾石填筑的关键技术和大坝填筑智能碾压施工工艺,这大幅提升了坝体填筑速度和质量。
在高海拔严寒地区狭窄河谷中建设高面板坝,施工条件极差。玛尔挡公司指导参建单位创新冬季施工技术,采取暖棚法、伴热带加热及棉被覆盖保温等措施,给排水管“穿衣服”,给作业面“搭棚子”烤炉子,给混凝土“盖被子”,将原设计的4个月冬歇期转化为施工期,使冬季混凝土施工质量提高了、进度加快了,混凝土施工质量单元评定优良率超93.6%。
岩锚梁是地下厂房最关键的承重部位,主要用于机电设备安装和维修。它的每一侧,每平方米都要能承受100吨的重量,可地下厂房的岩台宽度却只有1.1米。要在这里完成集光面爆破、锚固技术、应力应变和位移量测技术等于一体的施工任务,技术要求极高、施工难度极大。玛尔挡公司工程建设部副主任李积科介绍,他们成立攻关小组,提出4种施工方案,4队成员同时进行1︰1仿真工艺对比试验,攻克温差大、地质结构复杂等系列难题,最终岩锚梁开挖成型远超设计要求,岩锚梁混凝土浇筑仅用29天完成,刷新了同类地下工程施工的工期纪录。
由于多种因素,玛尔挡水电站的机电设备安装工程较可研工期缩短了近8个月。对此,玛尔挡公司提出了优化机电设备安装工程组装工位布置及设计和调整施工工序等总体思路。增设超大件组装工位,实行座环机加工与风罩壁及发电机层混凝土浇筑同步施工,调整检修排水现浇廊道为预制钢廊道和尾水肘管混凝土支墩为钢支墩……玛尔挡公司通过一系列措施大大缩短了工期,仅用15个月便将5号机组混凝土浇筑至发电机层,提前40天将5台机组座环蜗壳及以下埋件全部安装完成。
玛尔挡水电站在国内首次采用了大型水轮机组长时调相与动态调控关键技术,该技术可根据电网需求灵活调整机组运行状态,既能在发电时全容量输出有功功率,又能在需要时快速转变为调相机,为电网提供稳定的无功功率支撑。同时,安装了“智慧大脑”——在国内水电行业首次应用了我国自主研发的智能分散控制系统。该系统实现100%国产芯片和100%国产数据软件,融合人工智能、工业大数据分析、工业互联网、先进控制等技术,可实现设备及工艺系统故障自动诊断及预警、复杂工况下自动适应和趋优,使发电生产过程更安全、高效、灵活、环保。
“挤压边墙建设速度为全球同类型工程领先水平”“岩锚梁浇筑质量达国内一流水平”“5号机组尾水肘管安装创高海拔工期新纪录”“电站面板混凝土提前60天全部浇筑完成”“机组安装工程创高海拔工期新纪录”……在玛尔挡水电站的设计、施工、安装过程中,建设者们攻克了高海拔大坝填筑、冬季施工等世界级难题,刷新了我国水电站建设多项纪录,形成了一批对高原高寒地区水电设施建设具有指导意义的技术成果。
边施工边修复,守护三江源生态
推动“水风光蓄”千万千瓦级全清洁能源一体化大基地建设
玛尔挡水电站全面投产发电后,年均发清洁电量73.04亿千瓦时,可满足182.5万个年用电量4000度家庭用电需求。
在释放经济效益的同时,生态环境效益也得到充分释放。
地处三江源国家级自然保护区,玛尔挡水电站还肩负生态环保重任。它的水库可增加库区湿度和降水,稳定区域生态环境,改善保护区内各类生物的生存环境。
大坝底端装有两套升鱼装置,鱼儿可“乘电梯”至分拣室,再由运鱼车送到上游放流。
大坝旁建有鱼类增殖放流站。“这是一项减轻工程对水生生物资源影响的重要环保措施,对补充和恢复稀有生物资源、促进流域生态系统可持续发展具有重要作用。”鱼类增殖放流站负责人黄学潇介绍,“2023年9月,我们在黄河上游首次开展珍贵鱼类增殖放流活动,共放流鱼苗6万尾。截至2024年12月底,已放流各类鱼种30多万尾。”
坚持“生态优先,努力打造绿色环保工程”,这是玛尔挡水电站建设中一直坚持的理念。
玛尔挡公司采取首次在高原使用纯电动矿车、安装智能喷淋降尘装置等多项措施,最大程度减少施工对生态环境的影响。将“迹地恢复及生态修复”列为水电站建设的重要工程,边施工、边修复,对可修复区域进行整体施工,对不可修复区域进行改善,并建设了生态林。
据统计,建设者们先后转运渣料160多万立方米,复绿250多亩,拆除占用河道护岸5.3万平方米。在生态林中,共补植移栽青海云杉、祁连圆柏5.8万多株。
“玛尔挡水电站的全面投产,不仅意味着黄河上游诞生了一座现代化大型水电站,进一步改善了青海省能源结构,也增强了中原地区能源保障能力。”玛尔挡公司党委委员、纪委书记王俊有说,通过“西电东送”,玛尔挡水电站的绿色电力源源不断送往中部地区大城市。
玛尔挡水电站的全面投产还标志着玛尔挡“水风光蓄”千万千瓦级全清洁能源一体化大基地建设进入新阶段,对青海省打造清洁能源产业高地,助力构建国家清洁低碳安全高效能源体系等具有重要意义。
高原之上,水能丰沛,风能、光能同样丰富。以玛尔挡水电站为依托,国能集团青海公司将发挥周边新能源资源优势,将水能、风能和光能“多能互补”,打造玛尔挡“水风光蓄”千万千瓦级全清洁能源一体化大基地。
据介绍,该基地全部建成投运后,年均发电量预计将达480亿千瓦时,相当于青海省半年全社会用电量,并可供1000万个家庭使用一年,其中多个项目将实现经济、社会、能源、环保等多重效益共赢。
在机组厂房内,玛尔挡公司运行维护部副主任王瑜正带领团队对水电站设备进行全面巡检和维护,以应对即将到来的节日期间用电高峰,丝毫不敢松懈。
监督依然如影随形。王俊有说:“玛尔挡水电站建设期间,我们纪委始终加强监督执纪,保障工程顺利推进。如今水电站已建成,但我们的工作并未结束。我们将继续加强监督,保障水电站安全高效运行,为国家的能源事业和绿色发展贡献力量。”(杜亮亮)