向家壩電站建設提升我國水電技術水平——專訪中國工程院院士、中國三峽集團總工程師張超然

王波，劉玉佩

(三峽集團公司工程建設管理局，四川成都610041)

我國目前第三大水電站——向家壩電站首批機組已投產發電。向家壩電站投產發電對優化我國能源結構，實現我國對國際社會的節能減排承諾有什么樣的意義?中國工程院院士、中國三峽集團總工程師張超然就向家壩電站的有關問題接受了記者采訪。

1 向家壩電站順利建設投產，對提升我國水電建設技術具有重要意義

記者:向家壩電站首批機組已經投產發電，作為中國工程院院士和我國著名的水電專家，您如何評價向家壩電站在中國水電建設中的地位?

張超然:截至目前，我國水電總裝機容量約為2.4億千瓦。其中，中國三峽集團負責運行管理、且已投產發電的大型水電工程有葛洲壩水電站和世界第一大水電站——三峽電站，共裝機2523.5萬千瓦。集團公司正在開發的金沙江下游白鶴灘、溪洛渡、烏東德、向家壩4座水電站建成后，其總裝機規模約為4400至4600萬千瓦，將在我國水電站中分別名列第二、三、四、五位，對我國水資源的綜合利用具有舉足輕重的作用。

向家壩電站是目前我國在建裝機規模第三大的水電站。今年11月，向家壩電站首批機組——7號和8號機組相繼投產發電，總裝機容量640萬千瓦的向家壩電站成為繼三峽工程之后，我國已投產發電的第二大水電站。

向家壩電站作為一個綜合利用水利樞紐，具有包括發電、防洪、航運、灌溉、供水、生態等巨大的經濟和社會效益。向家壩電站在建設過程中，遇到了很多挑戰，突破了一系列技術難題，如:電站地理位置緊靠水富縣城和云天化工廠，為避免施工過程對周邊造成干擾和影響，采取了新型的底流泄洪消能技術;因電站緊鄰長江上游珍稀特有魚類保護區，水生態保護對施工提出了更嚴格的要求;向家壩電站建設涉及移民人數近11萬人，當地生態環境比較脆弱，移民搬遷安置工作十分艱巨;向家壩電站壩址所在的金沙江下游江段為通航河流，要妥善解決船舶過壩和協調施工期通航問題。

向家壩電站地質條件復雜。雖然電站所處區域無發生強震的地質背景，但壩區工程地質和水文地質條件十分復雜，壩基巖體存在“擠壓和撓曲破碎帶”，軟弱夾層發育。

向家壩電站工程規模巨大，最大泄洪功率達3000萬千瓦。泄洪消能難度空前，列全球底流消能之冠。

另外，向家壩電站基礎處理難度很大，各種處理措施包括采用大型沉井群、復合灌漿、特殊地層防滲墻和高壓旋噴等施工技術，可謂集國內外水電工程基礎處理之“大全”。向家壩電站基礎處理過程，匯集了全國大專院校、科研院所等眾多水電專家的集體智慧。

從多方面而言，向家壩電站工程建設綜合難度在我國水電開發中屈指可數。它的順利建設投產，對提升我國水電建設技術具有重要意義。

2 向家壩、三峽等電站建設，促進全國大電網的形成

記者:您認為，在當前我國能源發展戰略規劃中，水電和火電應以什么樣的比例發展比較合適?向家壩電站投產發電，對優化我國能源結構，實現我國對國際社會的節能減排承諾有什么樣的意義?

張超然:在我國當前電力裝機容量中，火電裝機大概占75%左右，其發電量約占82%，水電裝機約22%，其發電量約占14%。我國水電資源經濟可開發量約為4.3億千瓦，技術可開發量約為5.4億千瓦，絕大部分集中在四川、云南和西藏等西部地區。2011年底，全國水電裝機容量為2.3億千瓦，其中常規水電2.1億千瓦，抽水蓄能機組1870萬千瓦。要實現2020年我國非化石能源消費占一次能源消費比重15%的目標，其中一半以上要靠水電來完成，而其他非化石能源是難以替代的。因此，必須積極發展水電。

根據測算，2020年，我國水電裝機將達到3.4億千瓦以上，發電量達到14000億千瓦時。預計到2025年左右，除西藏水電以外，我國水電經濟可開發資源基本開發完畢。到時，水電開發量可望達到4億千瓦，全國電力可能達到13億千瓦左右，水電占全國電力總裝機容量的比例仍然只有20%左右。當然，核電、風能、太陽能等非化石能源將會加快發展。但至少到2025年左右，我國能源結構中，以火電為主的格局不會有大的改變。

正如前面所講，水電資源在我國分布是不均勻的。為了將西部水電送出去，必須發展特高電壓輸電技術。向家壩、溪洛渡水電站的建設，不僅帶來發電、防洪、航運、灌溉、供水等巨大的綜合效益，同時將帶動我國特高壓、大容量、長距離輸電技術的發展。目前，承擔向家壩電站西電東送任務的“宜賓－上海±800千伏特高壓直流輸電工程”已經建成，溪洛渡電站至浙江、廣東的±800千伏特高壓直流輸電工程正在抓緊建設中，計劃2013年將投入運行。三峽、向家壩、溪洛渡水電站的建設，促進了東西、南北走向的全國大電網的形成。

3 在做好生態、移民工作和確保安全的前期下，積極、高質量開發水電

記者:改革開放以來，我國水電開發得到快速發展。目前，水電裝機占全國電力比重為22%。今后，我國水電開發還有多大發展空間?您認為以什么樣的發展速度比較科學合理?

張超然:過去10年，我國水電裝機容量由8270萬千瓦增至2.31億千瓦，進入了高速發展期。應該說我國水電開發總體上是健康的，但由于每個流域有多個開發主體，因而各流域建設缺乏統一規劃，梯級電站運行缺乏統一協調，尤其是長江中、上游流域梯級水電站的有序開發和聯合調度尚有欠缺。從這個角度看，應加強以三峽工程為核心的長江中、上游梯級水電站的高效、安全、聯合調度體制、機制和相關技術的研究。另外，長江上游多處于地震多發區域，地質條件復雜。正在建設的水電工程有不少是二、三百米級的高壩和大庫，必須高度重視高地震荷載下的大壩安全問題。

本著對國家、人民高度負責的開發理念，中國三峽集團匯集了全國水電工程界的主力，參與向家壩電站管理和建設，以確保工程順利建設和安全運行。我們要求，設計必須嚴格按照國家規范和標準進行，嚴格審查程序;施工單位必須有承擔大型水電工程的經歷，尤其是參加三峽工程建設的經歷，并有較完善的質量保證體系;在現場建立了由業主、設計、施工、監理參建各方組成的完善質量保證體系。中國三峽集團成立了金沙江水電開發質量檢查專家組，對金沙江下游水電工程進行長期質量跟蹤檢查;邀請水利部質量監督總站派出專職人員，在現場行使政府監督功能，對工程質量進行監督檢查。同時，我們對電站運行安全高度重視，向家壩電廠從籌建開始，即全面參與工程建設和機組監造、安裝、調試等各個環節，實現“建管結合、無縫交接”，以確保電廠運行安全。可以說，中國三峽集團把三峽工程對質量的嚴格標準和要求全面帶到了金沙江水電工地，并進一步完善。金沙江下游水電開發工程的質量是有保障的，也是令人放心的。

特別值得一提的是，工程建設者在將設計圖紙變成大壩的過程中，通過不斷創新和科研攻關，成功突破了一個個重大技術難題。向家壩工程混凝土澆筑量高達1500萬立方米，且工期很短，高峰月要澆筑混凝土50萬立方米，混凝土澆筑強度與三峽工程澆筑強度相當。為此我們建設了世界上單體規模最大的人工砂石骨料系統，其中混凝土骨料皮帶運輸線長達31.1公里，小時最大輸送能力達3000噸。到目前，已輸送3200萬噸砂石料，均位于世界前列。向家壩電站巨型沉井群由10個尺寸為23米×17米的沉井組成，深度達60多米，其規模之大，工程地質條件之復雜，開創了國內水電建設先例。再如，向家壩右岸地下電站主廠房最大開挖跨度達33.4米、最大高度85.5米，是目前世界上跨度最大的電站廠房。建設者采用精細爆刻技術和優化的開挖程序，開挖完成后頂拱圍巖變形一般不到1厘米，邊墻圍巖變形一般在2厘米左右，創國內同類型廠房開挖圍巖變形最小的紀錄。右岸電站尾水洞采用2機1洞新型的變頂高尾水洞型式，為世界首創，其變頂高尾水隧洞體型巨大，為世界之最。向家壩垂直升船機提升高度114米，比三峽工程升船機還高1米，且地震動加速度比三峽升船機大1倍，雖然承船廂重量僅為三峽升船機的53%，但其綜合施工難度與三峽升船機為同一量級，均為世界之最。

向家壩電站地質條件、建設環境比三峽工程復雜，某種程度上說，向家壩電站的建設投產，使我國水電工程建設技術向前跨越了一個新臺階。

在我看來，我國水電開發不僅要速度，更要合理開發規劃，不僅要積極，更要有序，要在保護中開發。今后在我國水電開發過程中，除了工程技術以外，要特別關注環保和移民問題，要在保護好生態、做好移民安置和確保工程安全的前提下，積極、高質量開發水電。