黨的十八大以來,我國水電行業堅持貫徹落實“創新、協調、綠色、開放、共享”新發展理念,在建設規模、經濟效益、規劃設計、裝備制造等方面均處于世界領先水平,發展取得舉世矚目的輝煌成就,為經濟社會發展注入源源不斷、綠色清潔的強勁動力。
黨的十八大以來,我國水電行業持續快速發展,科學有序開發大型水電、嚴格控制中小水電、加快建設抽水蓄能電站,加強流域管理,水電行業正向著高質量發展和建設與管理并重的新階段闊步邁進。
2012—2022年,我國常規水電新增投產規模約1.26億千瓦,年均投產超1400萬千瓦,目前在建規模約3800萬千瓦,在建規模、發展速度均處于世界先進水平。截至2022年8月,我國水電裝機規模4.03億千瓦,連續17年位居世界第一。
2014年,以溪洛渡水電站投產為標志,我國水電總裝機規模突破3億千瓦。其后,烏東德、白鶴灘、兩河口、錦屏一級、錦屏二級等一批大型特大型常規水電工程,惠州、豐寧、陽江、長龍山等大型高水頭抽水蓄能電站工程相繼建設投運,金沙江上游藏區的蘇洼龍、葉巴灘、巴塘等電站開工建設,“藏電外送”初現曙光,為我國水電行業發展不斷增添新活力。
近年來,我國水電開發步伐明顯加快。國家批復瀾滄江上游、金沙江上游等流域水電開發規劃方案,擘畫建設藏東南“西電東送”接續能源基地,并提出實施雅魯藏布江下游水電開發計劃。以西南水電基地為重點,推進川滇黔桂和藏東南水風光綜合能源基地開發建設,開創水風光儲多能互補協調發展新路徑。貫徹落實“雙碳”目標行動方案,依托主要流域水電基地統籌推進水風光一體化綜合基地規劃研究,行業發展后勁十足。
黨的十八大以來,針對“重建設、輕運維”的發展情況,我國水電行業不斷加大建設、運維并重的相關標準研究,取得良好成效。在國家能源局領導下,水電行業總結提煉建設經驗,廣泛凝聚行業力量,反復打磨修訂了《混凝土拱壩設計規范》《混凝土面板堆石壩設計規范》《碾壓式土石壩設計規范》《混凝土重力壩設計規范》《水電工程邊坡設計規范》《水工隧洞設計規范》等一系列核心關鍵的行業規范,并制定了《抽水蓄能電站設計規范》《水庫放空技術導則》《梯級水庫群安全風險防控導則》等面向新時期新形勢水電發展需要的技術標準,有力引領水電技術高質量發展。
由國家能源局委托水電水利規劃設計總院牽頭組織開展的《中國水電技術標準“走出去”研究》課題全面、系統地收集整理了我國承建國際水電工程項目的技術標準使用情況,系統總結了國內外技術標準在國際水電工程中的使用現狀、成功經驗和存在問題,全面對比分析了中外技術標準在設置結構、內容、使用、管理等方面的主要差異,提出了“接軌國際、適應國情”的中國水電技術標準體系框架。同時,搭建了中國水電標準中英文查詢平臺,并提出我國水電技術標準國際化工作方案,加快推進水電行業技術標準英文版出版工作,對我國水電技術標準“走出去”具有重要的指導意義。
總的來看,水電行業技術標準體系研究,建立了水電行業技術標準體系框架結構,形成了涉及規劃、勘察、設計、施工、驗收、運行、管理、維護、加固、拆除(或退役)等水電行業全生命周期技術標準體系共1100余項規范,為加快推進行業高質量發展提供了有力支撐。
黨的十八大以來,我國水電行業堅持創新引領發展,以重大工程為依托,以成果轉化為重點,形成了較完備的現代產業鏈體系,水電開發建設管理、勘察設計、科技攻關、標準化建設、裝備制造、施工建造和運行維護等的能力和水平不斷提升,技術水平領先世界。
如2021年投產的白鶴灘水電站,歷時十多年攻關研究,工程建設者和科研工作者通過不懈創新,完成了水輪發電機組總體設計、轉輪模型開發,實現了電磁磁極繞組、高效冷卻、推力軸承、高壓絕緣、高強度材料、關鍵部件制造等技術研發,取得系列創新成果,并形成具有完全自主知識產權的百萬千瓦機組設計、制造、安裝和測控技術標準。作為當今世界在建規模最大、技術難度最高的水電工程,白鶴灘水電站16臺百萬千瓦混流式水電機組全部實現國產化,其投入運行標志著我國高端裝備制造的重大突破,中國水電機組制造能力又一次實現歷史性飛躍。
依托國家重大工程建設,我國水電企業與科研院所聯手攻關,攻克了一系列重大關鍵技術難題,形成了一批重大技術成果。其中,“高壩動靜力超載破損機理與安全評價方法”“特大型水輪機控制系統關鍵技術、成套裝備與產業化”“300米級溪洛渡拱壩智能化建設關鍵技術”“錦屏二級超深埋特大引水隧洞發電工程關鍵技術”等研究成果,均獲得國家科技進步獎。這些成果的取得,凝聚著中國大壩工程師和科技工作者的辛勤科研和刻苦攻關,不僅實現了我國一批巨型工程的成功建設,也推動了我國水電技術的全面進步。
在筑壩方面,金沙江白鶴灘、烏東德,雅礱江兩河口,瀾滄江黃登,大渡河猴子巖、雙江口等重大水電工程建設扎實推進,標志著我國在300米級高混凝土拱壩、200米級高碾壓混凝土重力壩、250米級高混凝土面板堆石壩、300米級高土心墻堆石壩、700米級高邊坡加固處理技術、高水頭大流量泄洪消能技術、巨型地下洞室群建設技術、深埋長隧洞設計建設技術、復雜地基處理技術等方面不斷取得新突破。其中,堆石混凝土以自密實性能替代傳統混凝土振搗(碾壓)密實工藝,通過使用大量塊石減少水泥用量,降低水化熱溫升,簡化溫控措施,實現了綜合單價降低及施工效率提升,不僅是中國壩工取得突破的標志性技術發明成果之一,也得到了國際廣泛認可。
全產業鏈的科技創新成果,有力支撐了中國水電事業高質量發展。當前,我國大型混流式、貫流式、軸流式以及可逆式水電機組均已實現自主設計制造并到達國際領先水平,主變壓器、調速器、輸變電裝備、起重設備等產業鏈全部國產化并達到國際領先水平。2021年我國自主設計制造的廣東陽江700米水頭段、400兆瓦級高轉速抽水蓄能機組成功投產運行,更標志著我國在高水頭、高轉速、大容量抽水蓄能機組設計制造方面取得重大突破。
與此同時,近十年來,信息化、數字化、智能化技術廣泛、深入地應用于我國水電工程建設與運營各環節,在提高工程建設智能化水平、運行智慧化水平、管理精細化水平等方面發揮重要作用。以BIM、大數據、云邊協同為代表的新一代信息技術的不斷融合與創新,極大地推動水電工程的數字化轉型,并在楊房溝、白鶴灘等項目開展實質性應用,有力支撐了工程數字生態和數字孿生工程的建設。智慧工地、智慧電廠等數字化管控手段得到廣泛應用并持續改進,有效提升了現場管控效率和質量。以抽水蓄能電站群智能選點規劃為代表的抽水蓄能全周期數字化智能化技術,已開展大量有益探索。
當前,我國大型水電工程項目幾乎都建立了建設管理綜合信息系統和大數據中心,對工程設計、建設和運行過程中涉及的資源投入、施工進度、計量支付等信息進行動態采集與數字化處理,基本實現了各種工程信息整合和數據共享。例如,白鶴灘、烏東德水電站工程建設基于“全面感知、真實分析、實時控制”的智能控制理論,構建了以資源要素動態管理、業務流程數字化管理、工藝過程智能控制、結構安全與進度耦合分析及聯動調控的數字化智能化系統,有效節省人員投入,顯著提升管控效率。兩河口水電站突破了碾壓機群無人駕駛堆石碾壓智能控制關鍵技術,可實現按照預定碾壓軌跡、碾壓遍數進行監控和報警,顯著提升大壩填筑質量,現已大規模應用于壩體填筑。
水電具有啟停迅速、運行靈活的特點,能夠發揮調峰、填谷、儲能等功能,是電力系統綠色低碳清潔靈活調節電源和長周期儲能設施。伴隨新能源電量在電力系統中占比的不斷提升,我國水電發展的功能定位正在從電量為主逐漸向容量支撐轉變,其高質量、可持續發展為構建清潔低碳、安全高效的能源體系和新型電力系統提供堅強保障。
通過抵消風電、太陽能發電間歇性、波動性的不良影響,水電可為電力系統運行提供慣量支撐,為風電、光伏發電等可再生能源大規模接入后保障電力系統安全穩定運行提供更有力保障。
尤其是抽水蓄能電站,作為系統內主要的清潔綠色優質調節手段,運行靈活、反應快速,被稱為電力系統運行的“調節器”和“穩定器”,已成為推動全球能源轉型、保障能源安全、帶動經濟發展的重要力量。到2025年,預計我國抽水蓄能電站裝機容量有望達到6200萬千瓦,將進一步提升電力系統調節能力,保障電力安全穩定供應。
伴隨西部水電加快開發和“西電東送”規模擴大,水電行業不僅在防洪、發電、水資源優化配置和河流生態保護方面發揮了重要作用,也為加快推動西部區域基礎設施建設、促進地方經濟發展貢獻了積極力量。
實踐證明,通過水電開發,能夠帶動西部區域及庫周交通、電力等基礎設施以及學校、醫院、市場等公共服務設施的建設,城鎮化安置移民進一步提高了庫區城鎮化水平,水電建設期與運行期帶來的巨大的資金流、信息流、物流和人流,還能夠促進建筑、旅游與服務等第二、第三產業的結構調整與優化升級,將地區的資源優勢變成發展優勢,帶動當地經濟快速增長。
數據顯示,“十三五”期間,我國水電行業累計完成投資約3800億元,從在建水電分布來看,“三區三州”深度貧困地區的工程建設投資超過2000億元,為推動落后地區脫貧致富貢獻重要力量。以2019年核準的金沙江拉哇水電站為例,這一項目建設總投資約300億元,初步測算工程建設期的稅收貢獻將超過18億元,運行期間每年還可為地方政府提供稅收4億元,通過投資和消費兩個環節有力拉動了地方GDP增長。
黨的十八大以來,生態環境保護在水電開發中的重要性越發凸顯,流域水電規劃環境影響評價、水電工程環境影響評價、環保“三同時”等制度扎實落地,構建起水電行業環境保護技術標準體系,水電環境保護工作越發專業化、系統化、規范化。
與此同時,作為清潔可再生能源的典型代表,水電在工程建設過程中重構了河流生態空間,擴充了河流生態系統的環境容量,促進了江河流域經濟社會可持續發展。例如,黃河流域通過一系列水利水電工程的聯合調度和水資源調控,基本滿足了沿河兩岸大量新增的工農業和居民生活用水需求,沿河生態和人居環境條件大為改善。長江流域烏東德、白鶴灘、溪洛渡、向家壩、三峽、二灘、錦屏一級、兩河口等干支流調節水庫建設,有效緩解了金沙江、雅礱江等干熱河谷生態環境退化進程,沿河兩岸植被恢復常年披綠,流域水資源優化配置和防洪的調控能力持續提升,為助力長江經濟帶可持續發展作出更多貢獻。
作為清潔能源的重要一員,水電的大規模、高質量發展對于減少二氧化碳排放同樣具有積極作用。數據顯示,黨的十八大以來,我國水電新增裝機規模約1.42億千瓦,在總新增電力發電裝機中占比達11.5%,累計發電量達10.72萬億千瓦時,相應節約32.16億噸標準煤,減少排放二氧化碳67.38億噸、二氧化硫2398萬噸、氮氧化物2496萬噸,發揮了巨大的生態效益,對實現能源結構綠色低碳轉型具有重要意義。