在世界水電建設史上，三峽工程可以說是從(cong) 倡議到建成曆時最長的水利樞紐工程。這項超級工程坐落在長江之上，擁有的水能資源，居世界各條大河的首位，占據我國水能資源的一半以上。從(cong) 重慶到宜昌，長江的水位落差120米，其中蘊含的水能，相當於(yu) 燃燒5000萬(wan) 噸優(you) 質煤炭所產(chan) 生的能量。換句話說，在修建三峽大壩之前，每年都會(hui) 從(cong) 長江的這一江段上白白流失5000萬(wan) 噸煤炭。 

　　因此，開發利用三峽的豐(feng) 富水能資源，既是幾代中國人孜孜以求的夢想，也成為(wei) 了修建三峽工程的核心任務之一。然而，對於(yu) 這座工程的設計和建造人員來說，他們(men) 當初麵對的一個(ge) 重要問題是：在這滾滾東(dong) 去的江流之上，三峽工程需要擁有怎樣的水電科技，才能與(yu) 三峽豐(feng) 沛的水力資源相匹配呢？ 

　　在今天的科學故事開始前，我們(men) 先來了解一下三峽大壩的整體(ti) 結構。三峽工程中，舉(ju) 世聞名的長江三峽大壩包括主體(ti) 建築物及導流工程兩(liang) 部分，全長約3335米，其中壩體(ti) 總長2309米，中間留出483米泄洪壩段。 

　　三峽電站建在泄洪壩段的兩(liang) 側(ce) ，麵向下遊左邊的被人們(men) 稱為(wei) 左岸電站，布置了14台機組；右邊的稱為(wei) 右岸電站，布置了12台機組。但這26台機組隻利用了90％的水能資源，於(yu) 是三峽建設者在右岸的山體(ti) 內(nei) 部，增建了一個(ge) 地下電站，布置6台機組。至此，三峽電站32台機組，使流經這裏95％的水能資源得到了利用。 

　　三峽工程擁有如此大規模的裝機容量，可以說是前無古人的大膽設計。然而，在建造這樣一座世界上最大的水電站時，對水電科技的建設，無疑是一項前所未有的挑戰。 

　　由於(yu) 三峽電站所在的位置是西陵峽河段，河道寬度隻有2000多米，布置水輪發電機組的位置有限，所以大容量的水輪發電機組，成為(wei) 了必然的選擇，隻有這樣才能盡可能充分地開發三峽的水力資源。為(wei) 此，三峽建設者按照設計製造的世界最高水平，選定了70萬(wan) 千瓦的水輪發電機組。簡單地說，就是這種機組每小時能發電70萬(wan) 度。 

　　需要注意的是，三峽工程在建設以前，我們(men) 國家水輪機設備的製造能力隻有30多萬(wan) 千瓦機組，而三峽工程的水輪發電機組是70萬(wan) ，以當時的條件，我們(men) 國內(nei) 工廠還不具備這一個(ge) 設計製作能力，所以我們(men) 左岸大壩的14台機組是采取國際招標的形式獲得的。 

　　但是在這個(ge) 招標的過程當中，我們(men) 國家提出了引進、消化、吸收再創新的這樣一個(ge) 技術路線，也就是就要求所有的國外的投標商必須向我們(men) 國內(nei) 的工廠轉讓技術、聯合設計、合作生產(chan) ，此外還可以借助大型工程的市場優(you) 勢，提升我國民族裝備製造業(ye) 。 

　　1997年12月11號，在三峽大壩左岸廠房壩段澆築下了第一方立方米混凝土的同時，三峽大壩也開始為(wei) 70萬(wan) 千瓦的機組量身定做電站廠房，同時一起動工的還有重慶長壽區到萬(wan) 縣第一回500千伏的輸電工程，從(cong) 此拉開了三峽電力外送的序幕。 

　　我們(men) 電網的建設進度和三峽機組的裝機進度是要完全適應的——因為(wei) 機組裝好了可以發電了，而發電以後則需要通過電力網輸送過去，所以電網建設絕對不能落後於(yu) 電廠的建設，這也是三峽電站和輸電工程同時進行的主要原因之一。 

　　事實上，在三峽電站和輸變電工程緊鑼密鼓地建設時，三峽水電機組的設計生產(chan) 也在穩步進行當中。 

　　不過由於(yu) 三峽電站和其他電站相比，規模要大的多，所以三峽電站所需要的機組就需要重新設計製造。除此之外，三峽工程還有抵擋洪水的功能，每當汛期來臨(lin) ，水庫水位就要提前降到145米，用來騰出防洪庫容；等到汛期過後，水位又會(hui) 上升到175米。這種水位落差的巨大變幅，是一般大型水電站的2到3倍，也就使得困難都集中到了水輪機的核心部件轉輪的設計製造上。 

　　水輪機的轉輪主要由上冠、下環和葉片組成，其中的關(guan) 鍵部件是葉片。如何在不同水位都盡可能多地獲取水能，就要看葉片的造型。而且，巨大的葉片必須一次澆鑄成型，需要幾個(ge) 爐子同時澆鑄，這就要求不同爐子燒出的鋼水，化學成分和溫度都要保證一致，因為(wei) 葉片受水的衝(chong) 力最大，所以對葉片的金屬強度、化學成分要求很高。完成的葉片造型是否合格，肉眼無法查驗，還需要通過先進儀(yi) 器進行檢測。 

　　葉片鑄件的合格並不代表著可以投入使用，而是需要進行更加深入地加工，此時的精度必須以毫米計算。因為(wei) 如果葉片的形狀和曲線達不到設計標準，不但運行時能量轉換的效能低，而且還會(hui) 產(chan) 生振動，影響機組的穩定運行。 

　　剛剛我們(men) 知道，水輪機的轉輪是由上冠、下環和葉片組成的，因此在葉片加工好之後，電焊工人就需要把葉片和上冠、下環焊接在一起，合成一個(ge) 轉輪。而且，在每一格轉輪葉片裏，都要有一名焊工進行操作。這並不是為(wei) 了趕工程進度，真正的原因在於(yu) ：單重7噸的葉片，如果不采用多名焊工同步焊接，轉輪就會(hui) 發生變形，所以必須多個(ge) 葉片同步焊接，並使焊接的部位同時加熱到同一溫度。其實，不僅(jin) 是轉輪，三峽電站中很多大型金屬部件的焊接，大多是以這樣的方式完成的。 

　　隨著轉輪的製造完成，三峽機組也就順利地步入安裝和調試階段。與(yu) 此同時，我國輸變電工程的建設也在迅速推進。按照工程設計，三峽電站發出的電能，會(hui) 輸送到華中、華東(dong) 、南方電網。遠距離的輸送線路，落點分別在江蘇常州、廣東(dong) 惠州和上海，這三條線路，每條路程約一千公裏。 

　　與(yu) 一般的輸電線路相比，三峽電站不僅(jin) 輸電距離遠，而且外送的電量也很巨大，所以在導線的選擇和使用壽命方麵都要非常重視。另外，為(wei) 了承受導線的重量和拉力，專(zhuan) 家們(men) 還設計了在不同環境下的杆塔。 

　　這種杆塔和人們(men) 平時看到的電線鐵塔有點類似，但他們(men) 的構件並不是常見的角鋼，而是圓形鋼管，是仿生小麥等植物的杆莖製造出來的。這種結構的杆塔強度更大，可以承受這樣巨大拉力。 

　　伴隨著輸電工程的完成，2003年6月10號，三峽大壩壩前水位蓄水135米，稱為(wei) 圍堰擋水發電期，標誌著我國三峽工程開始初步發揮綜合效益。一個(ge) 月後，也就是2003年7月10號，三峽工程第一台發電機組——裝機容量70萬(wan) 千瓦的電站機組實現了並網發電。 

　　這一天起，流經三峽的江水，開始化為(wei) 源源不絕的電能，走進千家萬(wan) 戶。也就在三峽首台發電機組實現了並網發電的同時，遠在東(dong) 北的哈爾濱電機廠，正在加緊研製右岸電站機組，並對70萬(wan) 千瓦發電機組的冷卻係統設計進行了創新。 

　　在原本的70萬(wan) 千瓦機組中都采用水冷的冷卻方式，雖然冷卻效果好，但係統複雜，運行維護困難。於(yu) 是，哈爾濱電機廠決(jue) 定自主創新，在三峽右岸電站70萬(wan) 機組上首次成功采用了全空冷方案，也就是利用機組運轉時產(chan) 生的風力進行冷卻，不僅(jin) 運行維護方便，而且冷卻效果不亞(ya) 於(yu) 國外的水冷係統。 

　　從(cong) 左岸電站到右岸電站，從(cong) 隻能製造30萬(wan) 千瓦機組，到自主創新生產(chan) 70萬(wan) 千瓦機組，我國水電重大裝備製造業(ye) ，可以說是用了七年的時間，完成了三十年的曆史跨越。 

　　三峽工程，正是以這種積極進取、自主創新的精神，在我國水電發展的曆史上樹起了一座座醒目的裏程碑。 

　　就拿發電量來說，三峽電站裝機總容量是2250萬(wan) 千瓦，是當今世界規模最大的水電站，設計年發電量882億(yi) 千瓦時。從(cong) 2003年開始發電以來，一直安全穩定運行，發電效益更是遠遠超出預期。截至2018年12月31號，三峽集團長江電力2018年度發電量達2154.8億(yi) 千瓦時，創造了長江幹流梯級電站發電量新紀錄，更是連續三年年發電量超過2000億(yi) 千瓦時。 

　　三峽工程的成功建造，不僅(jin) 使我國從(cong) 水電大國逐漸躍升為(wei) 水電強國，同時還大幅提升了我國重大機電裝備的科技水平，而且還為(wei) 國家構建清潔低碳、安全高效的能源體(ti) 係，為(wei) 建設美麗(li) 長江、美麗(li) 中國做出了新的貢獻。 



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