斥资1200亿，打造全世界最薄水电站，乌东德水电站究竟有多牛？

　　2020年6月29日，一则消息让众多国人振奋，金沙江乌东德水电站首批机组正式投产发电。但作为世界上最薄的水电站，乌东德水电站真的安全吗？它到底有什么不同？
　　乌东德水电站到底有何不同？
　　乌东德水电站，位于云南省昆明市禄劝县，和四川省凉山州会东县交界的金沙江干道上，是中国三峡集团，开发建设的金沙江下游河段，四个梯级水电站的最上一级，主要功能以发电为主，总装机容量1020万千瓦，年平均发电量389.1亿千瓦时， 也是世界第七座跨入千万千瓦级行列的巨型水电站 。
　　对于乌东德水电站的开发工作，早在上个世纪50年代就已经开始勘探。到了60年代，长江水利委员会已经编制出《金沙江流域规划意见书》，提出金沙江下游的梯级式水电开发，分为四级开发。
　　到了90年代，国家批准长江流域综合规划，确定了对金沙江下游的梯级开发方案；2002年确定了乌东德水电站开发权由三峡集团负责。从2003年开始，三峡集团开始了可行性勘测设计工作，并在乌东德水电站坝址区完成了13000米勘探平洞和近26000米的地质钻孔勘测。
　　2010年5月，三峡集团提交的《金沙江乌东德水电站预可行性研究报告》通过审查。2015年4月《金沙江乌东德水电站可行性研究报告》予以通过，随后国家批准立项，并在2015年12月24日开始了全面施工。
　　2017年3月16日，乌东德水电站大坝正式开始浇筑，这对于乌东德水电站的建设是一个重要的里程碑。为什么这么说？
　　因为乌东德水电站采用的是混凝土双曲拱坝，同时也是世界首座使用低热水泥混凝土浇筑的特高拱坝。低热水泥的优势，我已经在白鹤滩水电站讲过了，就在这不再赘述了，感兴趣的小伙伴可以往前翻一下。
　　不过这双曲拱坝却十分了不得，因为它是水平和竖直都是弯曲的拱坝。双曲拱坝的优势就从弯曲中体现出来，因为乌东德水电站坝顶高程988米，坝顶高程的意思是，大坝顶部到海平面的最大高度。大坝水库的正常蓄水位达到975米，库容达到58.63亿立方米，会对大坝产生809万吨的推力。
　　但是因为双曲拱坝上部半径大，可将水库水位的推力分散到两岸，减少坝体的受力；竖直曲线可以使拱坝厚度减小，坝高加大，提高水坝的储水能力。所以乌东德坝的最大高度达到270米，底厚仅51米，厚高比仅为0.19，是世界上最薄的300米级特高拱坝。
　　乌东德水电站的＂兄弟＂白鹤滩水电站，最大坝高289m，最大拱端厚度83.91m，厚高比达到0.29，乌东德水电站看起来确实比白鹤滩水电站瘦了一圈。
　　不过我们还要清楚一件事情，乌东德水电站是最薄的300米级特高拱坝，而不是最薄的拱坝，最薄的拱坝是法国的托拉拱坝，高88m，坝底厚2m，厚高比为0.023。
　　拱坝能够用如此＂纤细的躯体＂抵抗住这么强的推力，其原因是拱坝的拱梁所承受的荷载可相互调整， 因此可以承受超载。加上它特殊的几何形状，稳定性主要依靠两岸拱端的反力作用，所以抗震性能好。
　　不过缺点则是建设难度大，对施工工艺要求高。所以在勘探时，技术人员就大量采用新技术进行勘探。包括无人机探测、遥感卫星测绘、三维地质激光扫描等技术。在设计之初，设计团队已经详细收集了解了，坝区及周边的地质地貌的数据。
　　在对数据进行充分分析后，设计团队决定采用＂静力设计、动力调整＂的方法，为乌东德水电站大坝量身打造＂纤细＂且＂结实＂的体型。同时为确保坝体结构稳定，乌东德水电站大面积使用强度达到800兆帕的高强钢，但是钢有一个特点，那就是强度越大，焊接越困难，而且美国海狼级核潜艇的钢强度才为820兆帕。从这就可以看出乌东德水电站有多＂结实＂。
　　可以说，为了建设乌东德水电站，中国工程人员费尽心思，但这还不够，在金沙江下游，我们总共建了四个大型水电站。
　　金沙江为何这么多水电项目？
　　金沙江是长江 的上游，主要穿过青、藏、川、滇四省，流域面积达到50.2万平方千米，水量主要以降水补给为主，落差达到3300米，水力资源可达一亿多千瓦，占长江水力资源的40%以上。可以说，不好好利用金沙江的水利资源就是一种浪费。
　　而金沙江一般分为上、中、下三游，上游从青海省玉树巴塘河口流向东南，直至云南石鼓镇止，落差达到1720米，多年平均流量为520立方米·秒～1000立方米·秒，整个金沙江水电集团在金沙江上游建设了八个梯级电站，但是发电量都不是很大
　　最大的叶巴滩水电站，装机容量为198万千瓦，最小的岩比水电站，装机容量只有30万千瓦。
　　中游则从石鼓镇至攀枝花市的雅砻江口，长564公里，落差838米。因为西南地区每年7月份雨水充沛，水流量大，所以我国在金沙江中游，共建设八座巨型梯级水电站，装机容量达到2058万千瓦，相当于1.1个三峡。
　　而下游则是从四川省宜宾市屏山县新市镇至宜宾市区岷江口，全长106公里。不过金沙江上游和下游年径流量差异较大，屏山站实测最大年径流量为1952亿立方米，攀枝花仅为699亿立方米。
　　所以在金沙江下游水力资源十分丰富，我国计划建设的四座世界级巨型梯级水电站，分别是乌东德水电站、白鹤滩水电站、溪洛渡水电站和向家坝水电站。四个水电站总装机容量4820万千瓦，相当于2.4个三峡水电站。
　　整个金沙江共建设20余座水电站，发电量十分惊人。但是梯级水电站也有不少的困难之处。
　　首先是在水量利用上的问题。因为梯级电站是对水资源的多次开发和重复利用，所以在上下梯级之间的电站会出现制约。
　　这对于调度管理上的要求就十分高，因为梯级的各电站都有着如何合理运行的问题，同时还要面对梯级间电站优化的问题。
　　同时电站内部的机组间，也存在着如何优化调度和负荷分配的问题。如何使水资源能充分利用，使机组设备的利用效率达到最高，就成了一个难题。
　　其次是梯级电站统一调度的问题。因为梯级电站运行时会彼此影响，所以各梯级电站之间的安全运营也有着关联。在运行时也要考虑河流梯级电站的安全问题，由此来制定标准，来保障上下游各级电站的安全运行方式和在危急时刻的操作方式。当然这也是梯级电站最重要的问题。
　　最后则是梯级电站的集中管理问题。其中的综合管理对于遥测、遥讯、遥控、遥调要求较高，对调度和通讯的技术和可靠性也提出了高要求。而在设备的维护管理上，人员也需要精简效率高，所以综合管理统筹规划，可以避免设备闲置和人员分散浪费等问题，还可以集中建设生活基地、福利设施提高标准还能降低成本。
　　虽然梯级电站后期运营比较困难，但是随着技术的不断发展。智能化和大数据的设备越来越多，可以减少上述困难带来的影响。目前四个水电站陆续建成投产，逐步开始磨合，未来必将对中国作出巨大贡献。
　　金沙江水电对我国有多大贡献？
　　随着时间推移，四个水电站必然会将资源转为经济收益。而且四大电站建成后，如果发生洪灾，可以拦截金沙江的水量，削减长江中下游成灾的洪水量。同时电站建设 可以改善当地基建条件，增加就业和财政收入，拉动区域经济发展。 同时 下游四座水电站具备水陆联运的能力，能将整个金沙江下游沿线，联合长江黄金水道，打造出综合交通运输体系，为新的经济走廊打下基础。
　　新的经济走廊距离川西经济区比较近，整个川西经济区包括成都、绵阳、乐山、德阳、眉山、雅安和资阳七个城市。包含着工业、农业、航天、高新技术等多个领域，所以对于电力需求会越来越大，同时金沙江的新经济走廊，也会加大川西经济区的辐射面，对于长江经济带建设、区域经济协调的发展、和推进西部大开发战略实施，都有着重大意义。
　　而云南作为西电东送的重要能源基地，目前累计实现东送电量达到1万亿千瓦时，约为三峡水电站10年的发电量。
　　另外云南的电力项目还在加大建设。云南这几年计划将自己打造成全国最大的绿色铝产区和光伏产区。现代铝工业生产对于电力需求比较大，主要采用电解铝工业制成，目前工业电解铝主要采用冰晶石—氧化铝熔盐电解法。
　　利用碳的氧化还原反应，提取出纯铝和纯硅，化学式已经打在大屏幕上。同时光伏产业需要单晶硅或者多晶硅。在此过程中需要电力加热到1600度以上才能做到。
　　虽然云南水电项目还在不断发展，而且这几年我国电力发展迅速，尤其是西部地区的电气还源源不断地输送到全国。但我国经济规模最大的省份广东，缺电依然严重，这是为什么？
　　这第一个原因就是全球变暖导致的气候异常，会经常性出现南旱北涝的现象，今年广东、云南、四川、贵州干旱问题极为严重。而广东电力三分之一依赖西南水电，西南不下雨就会导致电力供应紧张。
　　这第二个原因就是电网独立。我国电力公司其实有两家，分别是国家电网和南方电网。南方电网负责投资、建设和经营云南、贵州、广西、广东、海南五省的电力业务，所以国网和南网没有并网。因此广东没有电还真没办法从福建、江西、湖南大规模送电过去。
　　国家当初希望南方电网学习西方电力公司尝试资本化运营，但是我国电力需求一直很大，所以南网一直光顾着怎么发电了，没精力弄资本化运营。现在很多专家、学者都提出并网，未来可能国网和南网会实现并网，届时广东电力问题就能得到缓解。而且西南地区即将迎来雨季，金沙江沿岸的水电站必然电力充足，广东电力紧张问题很快就会得到缓解。
　　等我国电力问题解决了，自然会将多余的能源输送到东南亚国家。＂十三五＂期间，南方电网已经与越南、缅甸、老挝电网互联，南方电网云南国际公司已经通过连接的13回110千伏及以上输电线路，实现国际电力交易。截至2020年11月30日，我国累计与周边国家电力交易达616.39亿千瓦时，国际贸易电量稳步增长。
　　云南作为我国＂一带一路＂和＂双循环＂重要节点，必然会持续加大对东南亚的经济辐射和能源辐射。而在后疫情时代，大家都开始发展经济时，必然会对电力需求持续加大，但是云南连接的周边国家，基建普遍不好。在这种情况下，我国的电力将会越来越重要，金沙江水电基地的重要性也会日益凸显。
　　老子云：天地相合，以降甘露，民莫之令而自均。自然降雨滋养万物，所以我们电力也要如此，辐射列国助其发展。夫唯不争，莫与之争。