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超级巨无霸!它发电1小时,一家人用250年!

京港台:2021-6-16 11:04| 来源:央视财经 | 评论( 20 )  | 我来说几句


超级巨无霸!它发电1小时,一家人用250年!

来源:倍可亲(backchina.com)

  环境的破坏,资源的约束,让人类意识到与自然和谐共生的重要性。一场凝聚全球共识的行动已经开启,人们开始找寻、采集大自然所馈赠的绿色能量,在这个过程中,中国工程师们也正在为更加绿色的未来,努力和探索。

  这一世界难题,在中国成为历史

  云南昭通,白鹤滩水电站,它是全球在建第一大水电站,从500米的高空俯瞰,这是又一座建在高山峡谷间的工程奇观。

  

  山体两岸,七台30吨级缆机,超过1000米的钢制缆索,连接了这里最为重要的空中运输通道。

  

  白鹤滩大坝日均浇筑量接近6000立方米。施工过程中,最大的难题是做好混凝土温度控制,目的是为了防止出现裂缝。

  

  经验丰富的中国工程师,正在尝试一种新型混凝土,混水后的温度远低于传统水泥。不仅如此,他们发明了一套智能温控系统,用来解决关于裂缝世界难题。

  

  传感器时刻感知混凝土内部温度,埋设的水管能够自动接通冷水给坝体降温,即使在外界35℃以上的夏季,也可以将混凝土最高温度控制在27℃以内。精准的温度控制,是建造无缝大坝的核心。

  

  当这座300米级双曲特高型拱坝建成后,要将奔腾的江水转化成强大的电能,还必须制造出性能强悍的水力发电装备。

  

  今天,世界上单机容量最大的水轮发电机组,中国制造。它运转一小时可以产生100万度的电能,可以满足一个现代家庭250年的用电需求,是当之无愧的水电巨无霸。

  

  它的制造难度同样刷新了行业内的最高纪录,由超过7000种零部件组成,其中决定功率和效率的关键部件,是转轮。转轮的作用是将水能捕获转化为机械能,带动发电机高速旋转产生电能。

  

  34年工作经验的覃大清,马上要带领团队,打造一台全新的转轮,区别于叶片长短一致的传统转轮,这一次,覃大清他们要尝试将15个长叶片与15个短叶片组合,这样的搭配,在不增加出口水流拥挤程度的同时,把水轮机效率再提高0.5个百分点。

  

  他们的目标是实现自身机械平衡,制造一台零配重的转轮。这种天然平衡意味着,前面各个经过的制造的工序都必须非常好。这是全世界水电工程师一致追求的目标,覃大清将挑战又一项世界纪录。

  

  只有转轮的残余不平衡力矩低于75千克米,才满足要求。覃大清他们将加工完成的转轮送至测试工位,结果显示这台转轮的残余不平衡力矩为34.123千克米,成功实现零配重。

  对于单机容量最大的水轮机组,转轮实现零配重,这在全球尚属首次。出厂后,它将入驻白鹤滩地下厂房,用在白鹤滩15号机组。16台世界单机容量最大的百万千瓦水轮机组,都将被安装在这里。

  

  发电机转子是转轮之外的另一个关键部件。机组运行时,转子在定子内高速旋转,就可以产生源源不断的清洁电能。白鹤滩1号机组的发电机转子高达2100吨,现场没有装备能够独立将它吊起,安装这个庞然大物只能是并机操作两台1300吨的桥式起重机完成吊装。

  

  转子被平稳吊起升至5.8米高,两台桥机以7米每分钟的速度前进。接下来335米的直线吊装距离,平稳匀速是关键。角度、速度,桥机司机田德梅即使是出现1毫米的操作误差,都可能给转子带来晃动,甚至与定子发生碰撞,后果不堪设想。

  

  工人们不断调整转子中心位置。用时一个半小时,转子精准落入。白鹤滩1号机组的发电机转子圆满安装。

  

  20年的时间,中国把水轮发电机组的单机容量从三十万千瓦提升至百万千瓦。

  

  2022年,当这座世界第二大水电站建设完成,它将连接上游的乌东德、下游的溪洛渡、向家坝,组成世界上最大的水电清洁能源走廊,每年发电接近2000亿度,足以满足上海市一年的用电。

  

  人造太阳倒计时,近乎无限的清洁能量未来可期

  作为一切能量之源,太阳的内部每秒钟会有6亿吨氢聚合,产生5.95亿吨氦,在这个过程中,缺失的500万吨质量转化为能量,等同于十亿个万吨级的氢弹。我们能否制造一个太阳呢?

  

  为了这个计划,杨青巍努力了37年。2020年9月,中国人研制的最新一代人造太阳正在进行最后的安装。

  

  事实上,人造太阳指的是一个被称为托卡马克的科学装置。利用它,人们就可以模拟太阳内部的核聚变反应制造能量。这个过程中的温度超过一亿摄氏度,地球上没有材料能够经受得住这么高的温度,而托卡马克装置把线圈像鸟笼一样排布,由此形成的环形均匀磁场,可以将等离子体约束并悬浮在环形空间内,从而实现可控核聚变。

  

  事实上,能够制造出这个规模装置的国家并不多,除中国外,只有美国、日本(专题)等少数国家。科学家们描述,可控核聚变比人类登上火星还难,它涉及众多工程学、物理学、材料学等难题。

  

  第一壁指的是反应进行的环形空间内壁,这个部件直接面对上一亿摄氏度的燃烧(电视剧)的聚变等离子体,也被称作防火墙,让后面的部件不受到烧损。

  

  高级工程师谌继明花了八年的时间,做了上千次的实验,终于找到了适合做第一壁的材料。为了兼顾导热性能和性价比,谌继明最终的方案是采用铍、铜和不锈钢组合的方式。

  

  谌继明团队的研发和制造实力,同样吸引了世界的关注。2025年,由谌继明团队开发的第一壁将正式用于ITER项目,那是由中国、美国、欧盟、俄罗斯、日本、韩国、印度(专题)七方共同建造的一个核聚变实验堆,也是世界上最大的托卡马克装置,被称为当今世界规模最大、影响最深远的国际大科学工程。

  

  

  可控核聚变,被认为是解决未来能源的重要选择。中国人的计划是建造一座中国聚变工程实验堆CFETR,真正将可控核聚变产生的热量利用起来发电。到那时,人造太阳产生的近乎无限的清洁能量,将会最终解决能源与环境的平衡,带我们进入一个绿色发展的未来。

  半小时观察:脚踏实地 追逐能源梦想

  根据国际能源署的统计,2019年中国的碳排放总量是113亿吨,能源领域碳排放是98亿吨,占到了87%。因此,要实现碳达峰、碳中和,任务重大、责任艰巨,然而这既是中国积极应对气候变化、推动构建人类命运共同体的责任担当,也是贯彻新发展理念、推动高质量发展的必然要求。今天,既清洁又可持续的新能源,已经成为了全世界的共识,我们期待未来能看到更多的绿色成绩。

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