在中国
我们用的每10度电中
就有约2度来自奔流的江河
而在这张强大的电网背后
是超过40000座水电站的世界
时至今日
世界上规模最大的水电站
在中国
长江三峡水利枢纽工程，凭借2250万千瓦的总装机容量位列世界第一，摄影师@黄正平
世界上最高的大坝
在中国
雅砻江锦屏一级水电站，凭借305米的坝高在当今世界已建成的大坝中位列第一，图片来源@中国能建葛洲坝集团
世界上最强的水电“心脏”
单机容量百万千瓦的水轮发电机组
也在中国
金沙江白鹤滩水电站，其关键设备水轮发电机组的单机容量100万千瓦，位列世界第一，摄影师@柴峻峰
我们为什么拥有
如此众多的超级水电站？
又是如何做到的？
今天，和小编一起了解
中国的超级水电站
三峡工程，
是许多人心中的一项超级工程。
作为全世界规模最大的水电站，
它平均1秒钟的发电量，
就足以满足一个中国人4年多的生活用电需求。
不过，很少有人知道，
就在它上游一千多公里外，
还有两座“三峡”。
金沙江在这里隔开四川和云南两省，
依次串联起了四座超级水电站——
向家坝、溪洛渡、白鹤滩以及乌东德，
它们的总装机容量，
就达到了三峡的两倍之多。
在中国西南地区，
水能资源理论蕴藏量高达4.9亿千瓦，
占据了全国的70.6%。
中国的十三大水电基地，
超过一半都在西南。
我们要如何才能利用
这些来自大江大河的能量呢？
首先，我们需要一座大坝。
超 级 大 坝
以金沙江水电基地为例，尽管金沙江的天然落差已经远远超过其他地势平缓处的河流，但在短距离内，仅凭这样的落差产生电力，还远远不够。所以，为了提高发电效率，我们通常会在河流中间修建挡水的大坝，进一步抬高水位，提升落差。
但是，要在汹涌的江水之中修建大坝谈何容易？因此，早在大坝开工之前，我们就必须先完成一项浩大的工程——让河流改道，从而为大坝腾出干燥的施工场地。直到大坝建成之后，再恢复原本的流向。
2014年，金沙江下游的第一座超级水电站建成，它就是向家坝水电站。这座水电站的大坝，坝顶长度约900米，步行需要12分钟才能通过；最大坝高则达到了162米，相当于一座近60层的高楼。它体型魁梧，外貌与著名的三峡大坝相似，凭借其巨大的重量，便可以与地基产生足够强的摩擦力，以抵挡奔腾的江水，这就是所谓的“重力坝”。
正是这座大坝，让上下游的水位落差提高到了100米。但是，庞大的体型也意味着需要耗费大量的建筑材料。在向家坝，仅大坝的混凝土浇筑总量就高达1400万立方米，足以填满6000多个国际标准游泳池。如此庞大的用量，仅材料运输就是一笔不小的开支。
另一座大坝，宛如一只白鹤张开双翅，将金沙江拦在身后，它体态轻盈，恰如其名，人称“白鹤滩”。它的最大坝高可达289米，相当于一座100层的高楼，而它的坝顶最窄处宽度却仅有14米。如此轻薄的坝体，却可以承受1650万吨的推力，与15000多个长征五号火箭的起飞推力不相上下。这是如何做到的呢？
从空中俯瞰，我们可以发现，白鹤滩大坝采用的是一种拱形结构，我们将其称为“拱坝”。这种结构可以将水流的推力顺势传递给两岸山体，由于山体的分担，拱坝并不需要重力坝那样庞大的体量，便足以维持自身的稳定。尽管坝高接近向家坝大坝的两倍，但白鹤滩大坝所需的混凝土却只有约800万立方米，不到前者的60%。
此外，作为一种超静定结构，拱坝具备极高的安全性，超载能力甚至可以达到设计指标的10倍以上。与此同时，拱坝也越修越高，在全球200米以上的高坝中占据了半壁江山。
但并不是哪里都可以建造这样的拱坝，只有满足极其苛刻的地质地形条件，比如高陡狭窄的河谷、坚硬完整的基岩等等，才可以将拱坝稳稳地卡在河谷之中。幸运的是，西南地区的众多峡谷恰好提供了修建拱坝的绝佳地址。于是，各式各样的拱坝都在这片土地上应运而生。
比如240米高的二滩大坝，270米高的乌东德大坝，以及目前世界最高坝——305米高的锦屏一级水电站大坝。
当这些高坝大库在西南大地集结，原本桀骜不驯的江河也不得不暂时收敛它们的脚步，在这里积攒能量。
然而，想要将这些能量进一步转化，我们还需要一座超级电厂。
超 级 电 厂
大坝并不是一座密不透风的挡水墙，除了我们可以看见的泄洪孔，其内部还拥有复杂的管道，而它们将通向水电站的心脏——水轮发电机。
江水顺着引水管到达机组，冲击水轮机叶片旋转，从而将水流的重力势能转化为机械能。水轮机同步带动发电机旋转，再将机械能转化为电能，最终完成电力的生产。在这个过程中，我们只是借助了流水的力量，并不消耗任何燃料，自然也不会排放二氧化碳等温室气体以及其他废气，所以水电还是一种可再生的清洁能源。
对于河面开阔的地方，我们可以直接在大坝中间或后方修建厂房，以安置这些庞大的机组。但是，如果在狭窄的山谷里，这些设备又该安放于何处呢？
在世界上规模最大的地下洞室群，246条隧洞纵横交错，宛若迷宫，总长可达217公里。其中，最大洞室长438米、宽34米、高88.7米，甚至可以轻松停下13架波音737客机。
不仅如此，这里还安放着世界上最强的水电“心脏”——单机容量百万千瓦的水轮发电机组。它完全由中国人自行设计建造，一台这样的机组只要全力运转1小时，就可以满足千余人全年的用电。
一般来讲，水轮发电机组的单机容量越大，效率也就越高。白鹤滩的百万千瓦水轮发电机组，能量转换效率最高可达96.7%，几乎可以说把每一滴水都用到了极致。
上世纪90年代中期，我国自主建造的水轮发电机组，最大单机容量仅有30万千瓦。借着三峡工程的契机，我们终于实现了70万千瓦的大跨越。
今天，从溪洛渡水电站的77万千瓦，到向家坝水电站的80万千瓦，从乌东德水电站的85万千瓦，再到白鹤滩水电站的100万千瓦，金沙江上的这四座超级水电站，也见证了中国水电机组的升级之路。
当白鹤滩水电站全面建成之后，每年可以产生超过620亿千瓦时的清洁电力。届时，它们将跨越西南的高山峡谷，通过各级高压输电线路，送往近2000公里外的华东地区，为“西电东送”这张壮丽的网络注入新的能量。
就这样，
我们在全世界水能资源最富足的地方，
修建起了如今这些超级水电站。
放眼全国，伫立江河之上的数万座水电站，
与奔流不息的江水一样昼夜不停地运转，
每年可为我们提供
超过1万亿千瓦时的清洁电力，
相当于节约标准煤4.3亿吨，
减排二氧化碳11.2亿吨。
从装机容量仅有480千瓦的石龙坝水电站，
到2250万千瓦的三峡水电站，
再到单机容量世界第一的白鹤滩水电站，
一座又一座大坝，
一个又一个电厂，
在一代又一代建设者的脚下拔地而起。
也正因如此，
今天的我们才能够利用这片山河的馈赠，
去点亮中国大地上的万家灯火，
去支撑现代化的滚滚浪潮，
去创造一个充满希望的美好明天。
来源：国资小新
