超級(jí)巨無(wú)霸！它發(fā)電1小時(shí) 一家人用250年！

　　環(huán)境的破壞，資源的約束，讓人類意識(shí)到與自然和諧共生的重要性。一場(chǎng)凝聚全球共識(shí)的行動(dòng)已經(jīng)開(kāi)啟，人們開(kāi)始找尋、采集大自然所饋贈(zèng)的綠色能量，在這個(gè)過(guò)程中，中國(guó)工程師們也正在為更加綠色的未來(lái)，努力和探索。

　　這一世界難題，在中國(guó)成為歷史

　　云南昭通，白鶴灘水電站，它是全球在建第一大水電站，從500米的高空俯瞰，這是又一座建在高山峽谷間的工程奇觀。

　　山體兩岸，七臺(tái)30噸級(jí)纜機(jī)，超過(guò)1000米的鋼制纜索，連接了這里最為重要的空中運(yùn)輸通道。

　　白鶴灘大壩日均澆筑量接近6000立方米。施工過(guò)程中，最大的難題是做好混凝土溫度控制，目的是為了防止出現(xiàn)裂縫。

　　經(jīng)驗(yàn)豐富的中國(guó)工程師，正在嘗試一種新型混凝土，混水后的溫度遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)水泥。不僅如此，他們發(fā)明了一套智能溫控系統(tǒng)，用來(lái)解決關(guān)于裂縫世界難題。

　　傳感器時(shí)刻感知混凝土內(nèi)部溫度，埋設(shè)的水管能夠自動(dòng)接通冷水給壩體降溫，即使在外界35℃以上的夏季，也可以將混凝土最高溫度控制在27℃以內(nèi)。精準(zhǔn)的溫度控制，是建造無(wú)縫大壩的核心。

　　當(dāng)這座300米級(jí)雙曲特高型拱壩建成后，要將奔騰的江水轉(zhuǎn)化成強(qiáng)大的電能，還必須制造出性能強(qiáng)悍的水力發(fā)電裝備。

　　今天，世界上單機(jī)容量最大的水輪發(fā)電機(jī)組，中國(guó)制造。它運(yùn)轉(zhuǎn)一小時(shí)可以產(chǎn)生100萬(wàn)度的電能，可以滿足一個(gè)現(xiàn)代家庭250年的用電需求，是當(dāng)之無(wú)愧的水電巨無(wú)霸。

　　它的制造難度同樣刷新了行業(yè)內(nèi)的最高紀(jì)錄，由超過(guò)7000種零部件組成，其中決定功率和效率的關(guān)鍵部件，是轉(zhuǎn)輪。轉(zhuǎn)輪的作用是將水能捕獲轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生電能。

　　34年工作經(jīng)驗(yàn)的覃大清，馬上要帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，打造一臺(tái)全新的轉(zhuǎn)輪，區(qū)別于葉片長(zhǎng)短一致的傳統(tǒng)轉(zhuǎn)輪，這一次，覃大清他們要嘗試將15個(gè)長(zhǎng)葉片與15個(gè)短葉片組合，這樣的搭配，在不增加出口水流擁擠程度的同時(shí)，把水輪機(jī)效率再提高0.5個(gè)百分點(diǎn)。

　　他們的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)自身機(jī)械平衡，制造一臺(tái)零配重的轉(zhuǎn)輪。這種天然平衡意味著，前面各個(gè)經(jīng)過(guò)的制造的工序都必須非常好。這是全世界水電工程師一致追求的目標(biāo)，覃大清將挑戰(zhàn)又一項(xiàng)世界紀(jì)錄。

　　只有轉(zhuǎn)輪的殘余不平衡力矩低于75千克米，才滿足要求。覃大清他們將加工完成的轉(zhuǎn)輪送至測(cè)試工位，結(jié)果顯示這臺(tái)轉(zhuǎn)輪的殘余不平衡力矩為34.123千克米，成功實(shí)現(xiàn)零配重。

　　對(duì)于單機(jī)容量最大的水輪機(jī)組，轉(zhuǎn)輪實(shí)現(xiàn)零配重，這在全球尚屬首次。出廠后，它將入駐白鶴灘地下廠房，用在白鶴灘15號(hào)機(jī)組。16臺(tái)世界單機(jī)容量最大的百萬(wàn)千瓦水輪機(jī)組，都將被安裝在這里。

　　發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是轉(zhuǎn)輪之外的另一個(gè)關(guān)鍵部件。機(jī)組運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子在定子內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，就可以產(chǎn)生源源不斷的清潔電能。白鶴灘1號(hào)機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子高達(dá)2100噸，現(xiàn)場(chǎng)沒(méi)有裝備能夠獨(dú)立將它吊起，安裝這個(gè)龐然大物只能是并機(jī)操作兩臺(tái)1300噸的橋式起重機(jī)完成吊裝。

　　轉(zhuǎn)子被平穩(wěn)吊起升至5.8米高，兩臺(tái)橋機(jī)以7米每分鐘的速度前進(jìn)。接下來(lái)335米的直線吊裝距離，平穩(wěn)勻速是關(guān)鍵。角度、速度，橋機(jī)司機(jī)田德梅即使是出現(xiàn)1毫米的操作誤差，都可能給轉(zhuǎn)子帶來(lái)晃動(dòng)，甚至與定子發(fā)生碰撞，后果不堪設(shè)想。

　　工人們不斷調(diào)整轉(zhuǎn)子中心位置。用時(shí)一個(gè)半小時(shí)，轉(zhuǎn)子精準(zhǔn)落入。白鶴灘1號(hào)機(jī)組的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子圓滿安裝。

　　20年的時(shí)間，中國(guó)把水輪發(fā)電機(jī)組的單機(jī)容量從三十萬(wàn)千瓦提升至百萬(wàn)千瓦。

　　2022年，當(dāng)這座世界第二大水電站建設(shè)完成，它將連接上游的烏東德、下游的溪洛渡、向家壩，組成世界上最大的水電清潔能源走廊，每年發(fā)電接近2000億度，足以滿足上海市一年的用電。

　　人造太陽(yáng)倒計(jì)時(shí)，近乎無(wú)限的清潔能量未來(lái)可期

　　作為一切能量之源，太陽(yáng)的內(nèi)部每秒鐘會(huì)有6億噸氫聚合，產(chǎn)生5.95億噸氦，在這個(gè)過(guò)程中，缺失的500萬(wàn)噸質(zhì)量轉(zhuǎn)化為能量，等同于十億個(gè)萬(wàn)噸級(jí)的氫彈。我們能否制造一個(gè)太陽(yáng)呢？

　　為了這個(gè)計(jì)劃，楊青巍努力了37年。2020年9月，中國(guó)人研制的最新一代人造太陽(yáng)正在進(jìn)行最后的安裝。

　　事實(shí)上，人造太陽(yáng)指的是一個(gè)被稱為托卡馬克的科學(xué)裝置。利用它，人們就可以模擬太陽(yáng)內(nèi)部的核聚變反應(yīng)制造能量。這個(gè)過(guò)程中的溫度超過(guò)一億攝氏度，地球上沒(méi)有材料能夠經(jīng)受得住這么高的溫度，而托卡馬克裝置把線圈像鳥(niǎo)籠一樣排布，由此形成的環(huán)形均勻磁場(chǎng)，可以將等離子體約束并懸浮在環(huán)形空間內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)可控核聚變。

　　事實(shí)上，能夠制造出這個(gè)規(guī)模裝置的國(guó)家并不多，除中國(guó)外，只有美國(guó)、日本等少數(shù)國(guó)家?？茖W(xué)家們描述，可控核聚變比人類登上火星還難，它涉及眾多工程學(xué)、物理學(xué)、材料學(xué)等難題。

　　第一壁指的是反應(yīng)進(jìn)行的環(huán)形空間內(nèi)壁，這個(gè)部件直接面對(duì)上一億攝氏度的燃燒的聚變等離子體，也被稱作防火墻，讓后面的部件不受到燒損。

　　高級(jí)工程師諶繼明花了八年的時(shí)間，做了上千次的實(shí)驗(yàn)，終于找到了適合做第一壁的材料。為了兼顧導(dǎo)熱性能和性價(jià)比，諶繼明最終的方案是采用鈹、銅和不銹鋼組合的方式。

　　諶繼明團(tuán)隊(duì)的研發(fā)和制造實(shí)力，同樣吸引了世界的關(guān)注。2025年，由諶繼明團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的第一壁將正式用于ITER項(xiàng)目，那是由中國(guó)、美國(guó)、歐盟、俄羅斯、日本、韓國(guó)、印度七方共同建造的一個(gè)核聚變實(shí)驗(yàn)堆，也是世界上最大的托卡馬克裝置，被稱為當(dāng)今世界規(guī)模最大、影響最深遠(yuǎn)的國(guó)際大科學(xué)工程。

　　可控核聚變，被認(rèn)為是解決未來(lái)能源的重要選擇。中國(guó)人的計(jì)劃是建造一座中國(guó)聚變工程實(shí)驗(yàn)堆CFETR，真正將可控核聚變產(chǎn)生的熱量利用起來(lái)發(fā)電。到那時(shí)，人造太陽(yáng)產(chǎn)生的近乎無(wú)限的清潔能量，將會(huì)最終解決能源與環(huán)境的平衡，帶我們進(jìn)入一個(gè)綠色發(fā)展的未來(lái)。

　　半小時(shí)觀察：腳踏實(shí)地追逐能源夢(mèng)想

　　根據(jù)國(guó)際能源署的統(tǒng)計(jì)，2019年中國(guó)的碳排放總量是113億噸，能源領(lǐng)域碳排放是98億噸，占到了87%。因此，要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和，任務(wù)重大、責(zé)任艱巨，然而這既是中國(guó)積極應(yīng)對(duì)氣候變化、推動(dòng)構(gòu)建人類命運(yùn)共同體的責(zé)任擔(dān)當(dāng)，也是貫徹新發(fā)展理念、推動(dòng)高質(zhì)量發(fā)展的必然要求。今天，既清潔又可持續(xù)的新能源，已經(jīng)成為了全世界的共識(shí)，我們期待未來(lái)能看到更多的綠色成績(jī)。

　　轉(zhuǎn)自：國(guó)際金融報(bào)

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