直上扶搖九萬里
——改革開放40周年四川水電發(fā)展紀略

卓 正 昌

(四川水力發(fā)電雜志社，四川 成都 610066)

1925年建成的四川第一座水電站——濟和水力發(fā)電廠(1×140千瓦)，90多年間，四川的水電猶如“三江”的河水日夜奔流不息，在崇山峻嶺中百折不回，終于匯流成海，蔚為大觀。尤其是1978年國家實行改革開放以來，四川水電突飛猛進，一日千里。截至2017年底，四川省水電裝機容量已達7714.36萬千瓦，是1978年177.08萬千瓦的43倍。這個驚人的數(shù)字,巨大的變化，是四川水電人用汗水書寫出的宏偉篇章。

風起云涌的水電開發(fā)

40年前，中共十一屆三中全會決定，把全黨工作重點轉移到社會主義經(jīng)濟建設上，國家實行改革開放，為四川水電建設帶來了良好的機遇。四川省人民政府及有關部門，根據(jù)不斷變化的新形勢，多次修訂電力發(fā)展規(guī)劃，以期符合四川國民經(jīng)濟發(fā)展的用電需要。規(guī)劃提出全省要集中一定的財力，突出水電在能源建設中的地位，加快水電的開發(fā)。在開發(fā)中要本著先易后難的原則，實行大、中、小相結合，以大、中型為骨干進行流域滾動開發(fā)，在四川建立起一系列的水電基地，充實完善水電“西電東送”的輸送格局。要在雅礱江、大渡河、岷江、金沙江等河流上選取一批大型骨干項目進行重點開發(fā)，同時在青衣江、寶興河、南椏河、瓦斯溝、美姑河、馬邊河、嘉陵江、渠江、涪江、龍河等河流上部署一批中、小型電站，規(guī)劃還提出要結合全省農村初步電氣化試點縣工作的展開，使今后小水電的建設規(guī)模維持在60萬千瓦以上，力爭每年投產(chǎn)15萬千瓦以上，在2000年內使全省小型水電站的總裝機容量達到350萬千瓦。

從1981年到2000年末，新建成投產(chǎn)的大、中型水電站有南椏河(12萬千瓦)、耿達(16萬千瓦)、銅街子(60萬千瓦)、太平驛(26萬千瓦)、寶珠寺(70萬千瓦)、二灘(330萬千瓦)，以及東西關(18萬千瓦)、銅頭(8萬千瓦)、雨城(6萬千瓦)、明臺(4.5萬千瓦)等。地方電力系統(tǒng)中裝機容量在1萬千瓦及以上的水電站有洪雅城東(8.4萬千瓦)、槽魚灘(7.5萬千瓦)、馬回(5.61萬千瓦)、江口(5萬千瓦)、白禪寺(4.8萬千瓦)、西河(4.6萬千瓦)、黃丹(4.5萬千瓦)、草坡(4.5萬千瓦)、理縣(3.3萬千瓦)等30多座。

截至2000年底，全省水電裝機容量已經(jīng)達到1 100.83萬千瓦，是改革初期的6.22倍，占全省總裝機容量的64.38%，列全國第一位；年發(fā)電量369.05億千瓦時，占全省年總發(fā)電量的66.33%，躍居全國首位。水電已經(jīng)成為全省經(jīng)濟建設中的重要支柱產(chǎn)業(yè)。

四川在水電建設上采取的大、中、小型電站并進的結果，充分體現(xiàn)出它的優(yōu)越性。大、中型電站，由于裝機容量大，發(fā)電能力強，成為對負荷集中的大中城市供電的主力和“川電外送”的重要電源點，電站自身的經(jīng)濟效益也極為可觀。小水電站由于分散在全省各地，單個投資少，建設周期短，電站數(shù)量多，對負荷分散、點多面廣、離大電網(wǎng)較遠的地區(qū)進行供電，能彌補大電站之不足。對農村電氣化建設更具有重要意義。改革開放后，四川的水電建設不僅速度快，而且不斷朝著大電廠、大機組方向發(fā)展。除超大型水電站——二灘水電站外，以耿達、銅街子、寶珠寺水電站和華能四川公司的太平驛等水電站最具特色。

在這些水電站中，二灘水電站工程最具典型性。二灘水電站位于四川省攀枝花市的雅礱江下游河段，全站設計安裝6臺55萬千瓦水能發(fā)電機組，年發(fā)電量170億千瓦時，是20世紀中國建成的單機和總裝機容量最大的水電站。二灘水電站的建設，為雅礱江滾動開發(fā)創(chuàng)造了條件，同時也拉開了四川省大規(guī)模開發(fā)水電、把水力資源優(yōu)勢轉化為經(jīng)濟優(yōu)勢的序幕。

2000年，西部大開發(fā)初露端倪，主管能源開發(fā)的國家有關部門官員就提出一個影響甚廣的觀點：開發(fā)水電就是開發(fā)西部。開發(fā)西部的水電資源東送，變西部資源比較優(yōu)勢為經(jīng)濟優(yōu)勢，這是東部對西部實實在在的支持，也是西部發(fā)展的客觀需要。

2003年，四川省委常委會八屆第49次會議審定同意，《四川省“十五”電力規(guī)劃調整意見》出臺，規(guī)劃調整的重點是充分利用水電，建水電大省。調整的四個部分是：全面啟動“三江”水電能源基地建設，在水能可開發(fā)量占全省80%的大渡河、雅礱江、金沙江，“十五”后3年開工建設瀑布溝、錦屏一級、錦屏二級、溪洛渡和向家壩幾座有年調節(jié)能力水庫的巨型水電站；依托占四川煤炭資源80%的宜賓、瀘州、廣安、達州四大煤炭主產(chǎn)區(qū)建設一批大型火電廠；加大電力負荷中心地區(qū)電站建設力度，加快建設紫坪鋪、岷江上游等大中型水電站，金堂一期等大型火電廠；加快中型河流水電開發(fā)步伐。四川數(shù)十條大、中河流的開發(fā)被納入系統(tǒng)規(guī)劃。因此，四川水電開發(fā)結束了短暫徘徊不前的局面，開創(chuàng)了前所未有的全面大開發(fā)的大好形勢。各主要流域的水電開發(fā)公司紛紛組建，“流域、梯級、滾動、綜合”開發(fā)機制形成。有效實施西部大開發(fā)戰(zhàn)略，加快“西電東送”的步伐。在全國規(guī)劃13個水電基地，四川的金沙江、雅礱江、大渡河名列其中。

——金沙江水電基地。金沙江是我國最大的水電基地，是“西電東送”主力。習慣上金沙江分為上、中、下游三個河段。金沙江在云南石鼓以上稱金沙江上游，石鼓至四川攀枝花為金沙江中游，攀枝花以下至宜賓為金沙江下游。下游四級水電站有烏東德水電站(1 020萬千瓦)、白鶴灘水電站(1 600萬千瓦)、溪洛渡水電站(1 386萬千瓦)和向家壩水電站(640萬千瓦)四座世界級巨型梯級水電站，這四大水電站由中國三峽集團公司負責開發(fā)和管理，總裝機容量為4646萬千瓦，規(guī)模相當于兩個三峽電站。這四個梯級水電站分兩期開發(fā)，一期工程溪洛渡和向家壩水電站現(xiàn)已經(jīng)建成，二期工程烏東德和白鶴灘水電站還在緊張有序地建設。中游八級有上虎跳峽水電站(420萬千瓦)、兩家人水電站(300萬千瓦)、梨園水電站(240萬千瓦)、阿海水電站(200萬千瓦)、金安橋水電站(240萬千瓦)、龍開口水電站(180萬千瓦)、魯?shù)乩娬?216萬千瓦)和觀音巖水電站(300萬千瓦)。8個電站總裝機容量為2096萬千瓦。按照開發(fā)主體劃分，前四級由云南金沙江中游水電開發(fā)有限公司負責，金安橋則以民企漢能控股為主，龍開口主要是華能的地盤，魯?shù)乩扇A電開發(fā)，觀音巖則是大唐集團的“肥肉”。上游只與華電四川公司相關。

——雅礱江水電基地。雅礱江位于四川省西部，是金沙江的最大支流。在全國規(guī)劃的十三大水電基地中，裝機規(guī)模排名第三。干流自溫波寺以下至河口擬定了21個梯級，規(guī)劃總裝機容量2265萬千瓦(實際累計2 971萬千瓦)。除上世紀建成的二灘外，目前已經(jīng)建成的有錦屏一級、錦屏二級、官地、桐子林四座水電站。雅礱江除上游少部分在青海境內外，干流絕大部分在四川境內。雅礱江干流分三個河段進行規(guī)劃21個大中型相結合的電站。上游河段從呷衣寺至兩河口擬定有：溫波寺水電站(15萬千瓦)、仁青嶺水電站(30萬千瓦)等10個梯級電站，總裝機約325萬千瓦。中游河段從兩河口至卡拉有兩河口水電站(300萬千瓦)、牙根水電站(150萬千瓦)等6個梯級電站，總裝機1 176萬千瓦。下游河段從卡拉至江口擬定了錦屏一級水電站(360萬千瓦)、錦屏二級水電站(480萬千瓦)、官地水電站(240萬千瓦)、二灘水電站(330萬千瓦，已建成)、桐子林水電站(60萬千瓦)5級開發(fā)方案，總裝機容量1 470萬千瓦。以上電站，由雅礱江流域水電開發(fā)有限公司獨家負責建設和管理。

——大渡河水電基地。大渡河水電開發(fā)——在國家規(guī)劃的十三大水能基地中排名第五位。其開發(fā)主要梯級格局為3庫22級。根據(jù)2003年7月完成的《大渡河干流水電規(guī)劃調整報告》，大渡河干流規(guī)劃河段(下爾呷——銅街子)總裝機容量為2530.5萬千瓦。截至2017年底，已建成投產(chǎn)發(fā)電的有：猴子巖水電站(170萬千瓦)、長河壩水電站(260萬千瓦)、黃金坪水電站(85萬千瓦)、瀘定水電站(92萬千瓦)、大崗山水電站(260萬千瓦)、龍頭石水電站(70萬千瓦)、瀑布溝水電站(360萬千瓦，)、深溪溝水電站(66萬千瓦)、枕頭壩水電站(72萬千瓦)、沙坪水電站(62.5萬千瓦)、龔嘴水電站(70萬千瓦)、銅街子水電站(60萬千瓦)，總裝機容量1627.5萬千瓦。在大渡河干流規(guī)劃河段(下爾呷——銅街子)中，下爾呷、巴拉和達維由中電建水電開發(fā)集團有限公司負責投資、建設和運營；卜寺溝由國電集團四川公司獲得投資建設管理權；長河壩和黃金坪是四川大唐國際甘孜水電開發(fā)公司領地；瀘定由華電國際電力股份有限公司下屬華電瀘定水電有限公司負責開發(fā)管理；硬梁包由華能四川水電有限公司開發(fā)運營；龍頭石由中旭投資有限公司、四川天蘊實業(yè)投資有限公司和四川天豐水利資源開發(fā)有限公司共同出資組建的大渡河龍頭石水電開發(fā)有限責任公司負責建設和管理；其余電站的建設和管理權屬國電大渡河流域水電開發(fā)有限公司所有。

這是一條條流金瀉銀的河流。在金沙江、雅礱江、大渡河環(huán)繞的10萬平方公里內，匯集全川78%的水能資源，其密度兩倍于世界上水能密度最大的國家瑞士。

喚醒三江的是改革開放的號角；西部大開發(fā)戰(zhàn)略的實施，才使三江的水電開發(fā)提速奔跑。

刷新世界紀錄的單機容量

“西部大開發(fā)”推進了四川的“水電大開發(fā)”，也就促進了四川的發(fā)電裝機容量直線上升，獨占全國鰲頭。

21世紀的水電建設在中國，中國水電建設在四川。自然，世界水電技術進步也在四川。特別是四川“十二五”期間建成的溪洛渡、向家壩、錦屏一、二級等戰(zhàn)略性水電工程，無論從技術，還是環(huán)境條件方面，都面臨前所未有的世界級問題的挑戰(zhàn)，從而引領著世界水電建設的發(fā)展方向，標志著中國的水電建設步入世界領先水平。

隨著四川巨型電站建設的增多，20世紀末為二灘研制的單機容量55萬千瓦機組已不能滿足實際需要，迫使在川的中國東方電氣集團有限公司等水電設備制造單位引進先進技術，與國外公司合作研制70萬千瓦級水輪發(fā)電機組。在此過程中，掌握了混流式水電機組研制的關鍵技術。在具備了研制70萬千瓦級水電機組的能力和條件后，通過消化、吸收、再創(chuàng)新，在大型混流式水輪發(fā)電機組設計、制造方面取得了巨大的技術進步，并達世界先進水平。因此，四川水電裝備水平已發(fā)展到單機容量80萬千瓦(目前世界最大)。

“十二五”期間，已建成大型水電站單機容量超過二灘的有：單機容量60萬千瓦18臺(官地4臺、錦屏一級6臺、二級8臺)，單機容量65萬千瓦8臺(大崗山水電站4臺、長河壩水電站4臺)，單機容量77萬千瓦18臺(溪洛渡水電站)，單機容量80萬千瓦機組8臺(向家壩水電站)。在建的兩座巨型電站中，單機容量刷新紀錄的有：單機容量85萬千瓦12臺(烏東德水電站)，單機容量100萬千瓦16臺(白鶴灘水電站)。

目前，世界上已投運的混流式水電機組單機額定容量最大的項目主要包括：美國大古力水電站(3臺×70萬千瓦)；巴西依泰普水電站(18臺×70萬千瓦)；中國三峽水電站(32臺×70萬千瓦)；中國龍灘水電站(4臺×70萬千瓦)；中國向家壩水電站(8臺×80萬千瓦)；中國三峽溪洛渡水電站(18臺×77萬千瓦)；轉輪直徑最大為三峽工程的機組(10.4米)。單機容量70萬千瓦以上的水輪發(fā)電機組，超過一半在中國；中國先后與80多個國家建立了水電規(guī)劃、建設和投資的長期合作關系，成為推動世界水電發(fā)展的重要力量。

眾多大型水電站先后投運，促使我國水電機組整體水平穩(wěn)步提升。從三峽電站單機容量70萬千瓦，到溪洛渡電站單機容量77萬千瓦，再到向家壩電站的單機容量80萬千瓦，擁有自主知識產(chǎn)權的國產(chǎn)機組不斷刷新世界紀錄，標志著我國在大型水輪發(fā)電機組設計、制造、加工、安裝、運行等方面均達到了世界一流水平。隨著未來烏東德、白鶴灘等巨型水電站的建設，我國單機容量百萬千瓦級特大型水電機組的問世指日可待，并全部國產(chǎn)化。

破解世界難題的水電技術

因四川多數(shù)河流處于地震活動帶，地質構造復雜，施工難度大，世界性難題接踵而至。尤其是“十二五”期間建成的大型、巨型電站，體現(xiàn)得尤為突出。

溪洛渡混凝土雙曲拱壩是建在基本烈度Ⅷ度的高地震區(qū)的特高拱壩，面臨“大壩基建面的選擇、拱壩的體型設計、大壩應力分析、壩肩穩(wěn)定分析、大壩的抗震設計、泄洪消能和超大型地下洞室群的設計”等綜合性技術難題。地震設防標準、壩身泄洪流量及泄洪功率位居世界特高拱壩之首。

為解決這一世界難題，三峽集團牽頭組織的科研團隊，將業(yè)主、設計、科研、監(jiān)理、生產(chǎn)緊密集成，攻克了拱壩智能化建設的關鍵技術，解決了拱壩在設計、實施、初期運行階段的關鍵技術問題，實現(xiàn)了大體積混凝土澆筑質量、溫控的精細、個性化、智能控制，確保了溪洛渡大壩的安全高效建設，開創(chuàng)了我國智能高拱壩建設的先河。

總而言之，溪洛渡的工程平臺實現(xiàn)了三個方面的創(chuàng)新：其一，首次創(chuàng)建了拱壩智能化建設理論，攻克了拱壩智能化建設關鍵技術，研發(fā)出成套裝備及控制系統(tǒng)；其二，建立了特高拱壩施工進度與真實工作性態(tài)的耦合仿真分析模型與方法，實現(xiàn)了全壩、全過程實時工作性態(tài)的動態(tài)可控；其三，首次創(chuàng)建了大壩全景信息模型，研發(fā)了拱壩智能化建設與運行信息化平臺，實現(xiàn)拱壩智能化建設的感知、分析與控制的有效運轉。

向家壩水電站的“高壩底流泄洪消能方式、大跨度地下廠房、大容量水輪發(fā)電機組、變頂高尾水洞、齒輪垂直升船機、長距離砂石骨料輸送線、巨型沉井群”等，無疑是專家們攻克的技術難點。

在四川三大水電基地中，技術攻關尤以雅礱江上的錦屏水電站(由錦屏一級、二級組成)為代表。錦屏二級超深埋特大引水隧洞發(fā)電工程挑戰(zhàn)了一系列的世界性技術難題，取得了破解世界技術難題而取得首創(chuàng)性成果。

在國家自然科學基金雅礱江聯(lián)合研究基金等項目的支持下，項目組開展了深部巖石力學、巖溶水文地質學、結構力學、瞬變水力學等多學科交叉與集成研究，取得了世界首創(chuàng)的成果：一是創(chuàng)建了超深埋特大隧洞強烈?guī)r爆風險預測與防控集成技術體系。提出了超高地應力場測試分析和巖爆風險分區(qū)新方法，構建了巖爆風險多指標評價系統(tǒng)，首創(chuàng)了“超前誘導釋放能量，時空分序強化圍巖”的巖爆防控集成技術體系。攻克了100兆帕級超高地應力強烈?guī)r爆區(qū)隧洞安全施工難題。二是提出了超高壓大流量巖溶突涌水災害預測預警與防治成套技術。建立了高山峽谷巖溶水孕育演化、突涌運移規(guī)律的非線性分析預測方法，提出了突涌水災害風險多尺度遞進識別與預警方法，研發(fā)了超高壓大流量地下突涌水治理成套技術。解決了千米水頭級超高壓大流量地下突涌水高效治理難題。三是建立了超深埋特大隧洞成洞設計方法。構建了超深埋條件下反映真實圍巖性狀的圍巖分類體系，提出了以“抑制圍巖時效破裂”為核心的超深埋隧洞成洞和圍巖穩(wěn)定控制方法，建立了以圍巖為主體的復合承載結構設計方法。破解了超高地應力和超高外水壓力耦合作用下特大隧洞建設的世界級難題。四是創(chuàng)新了長大引水發(fā)電系統(tǒng)機電一體化水力設計方法和調控方法。提出了大流量長隧洞高壓引水發(fā)電系統(tǒng)機電一體化水力瞬變流計算方法，建立了以全新差動式調壓室為核心的水力調節(jié)設計方法，研發(fā)了引水發(fā)電系統(tǒng)機電一體化精準反饋智能調控技術。實現(xiàn)了大流量長引水式電站的安全穩(wěn)定靈活運行。

概括地說，錦屏水電站具有“五高一深”的特點，即“世界最高混凝土拱壩，高山峽谷、高邊坡、高地應力、高壓大流量地下水、深部卸荷裂隙”，被國內外水電界公認為建設管理難度最大，施工布置難度最大，工程技術難度最大，施工環(huán)境危險最大的巨型水電站之一，是世界電站大壩建設和引水發(fā)電隧洞建設的里程碑。305米高的世界第一高拱壩工程、大型地下廠房工程、大型地下洞室群工程、大規(guī)模地下基礎處理工程以及7條長度各約17公里、直徑13米的引水隧洞和交通隧洞的設計、施工和建成后的管理都是世界級難題。

“三峽最大、錦屏最難”，這是業(yè)內人士的共識。雅礱江流域水電開發(fā)有限公司在開發(fā)錦屏水電站過程中，通過與國家自然科學基金會共同成立雅礱江水電開發(fā)聯(lián)合研究基金等方式，組織知名院士等專家進行科技攻關，共創(chuàng)造了20項世界第一、20項國內第一、23個首創(chuàng)，多個項目獲國家科技進步獎，最終創(chuàng)造性解決了世界級難題。此外，雅礱江公司還與清華大學等高校合作，建成世界上埋深最深、環(huán)境最潔凈的極深地下實驗室。實驗室位于地下2 525多米，宇宙射線可降低到億分之一，是當今世界埋深最深的地下實驗室，也是我國設立的第一個極深暗物質探測實驗室，它為我國乃至于世界上從事“暗物質研究”的科學家提供了一流的實驗環(huán)境。

錦屏水電站的建成，還大大提升我國大型水電工程建筑材料的研發(fā)和生產(chǎn)水平，使我國隧道及地下工程技術再躍一個新臺階。用于錦屏工程的水輪發(fā)電機組、高壓電器設備和直流、交流輸變電設備實現(xiàn)了全部國產(chǎn)化，極大地提升了我國機電工業(yè)的制造水平。

該項工程的技術成果極大推進了本領域的科技進步，并作為技術攻關成功范例寫入《電力發(fā)展“十三五”規(guī)劃》，對此后我國深埋地下工程建設起到引領和示范作用。

四川40年的水電開發(fā)，碩果累累。企業(yè)利益、民眾利益、政府利益和社會利益不僅有機統(tǒng)一在一起，而且推動了一、二、三產(chǎn)業(yè)聯(lián)動，形成完整的有機產(chǎn)業(yè)鏈，有效地促進了四川城鄉(xiāng)經(jīng)濟大力發(fā)展。