对话新国企·科技创新主力军
企业是创新的主体，中央企业作为“国家队”更要在国家科技创新特别是基础、前沿领域中担当主力军。近期，由国务院国资委宣传工作局指导，国务院国资委新闻中心、新华社北京分社联合推出，中国科协创新战略研究院提供学术支持的“对话新国企·科技创新主力军”系列融媒体访谈正式上线。访谈邀请两院院士及中央企业杰出科技人才，围绕行业科技前沿、科技成果转化、科技人才培养、弘扬科学家精神等议题展开深度对话，彰显中央企业科技创新主体地位，为中央企业发挥“三个作用”、争当“三个排头兵”贡献智慧力量。
系列融媒体访谈将在科技日报、新华网、中国工程院战略咨询中心“知领”、国防科工局新闻宣传中心“中国的航天”“军工记忆”“中国航天文化”、科普中国、《思想政治工作研究》杂志新媒体、知乎等平台播发。今天为您分享第九期《“我们登上了水电领域的‘珠穆朗玛峰’”》。
“全球单机容量最大百万千瓦白鹤滩机组的成功研制，意味着中国水电装备已全面超越国际同行，我们登上了水电领域的‘珠穆朗玛峰’。”近日，白鹤滩水电站核心装备研制者——哈电集团首席科学家、国家卓越工程师覃大清，受邀参加“对话新国企、·科技创新主力军”系列融媒体访谈，解码“大国重器”背后的创新密码。
从“受制于人”到“世界标杆”：三十年的技术突围
1994年三峡工程论证会上，外国专家断言：“中国至少需要30年才能独立制造70万千瓦水电机组。”这句话深深刺痛了中国水电人的心。彼时，国内最大水电机组容量仅32万千瓦，巨型水电机组的关键技术被欧美垄断。
转机出现在2003年。在国外公司负责的三峡左岸电站机组调试现场，刚完成吊装的进口机组在进行过速试验时突发异常剧烈震动，几十名国内外专家应邀参加问题的分析，近一个月也没有找到解决办法，束手无策，有人开始担心机组运行的安全性。危急时刻，覃大清带领哈电电机的专家团队应邀来到现场。“我们分析了过速异常振动的数据，还原了振动现象，在以往稳定性研究经验的基础上，通过创新思维，提出了独到的观点和简单可行的解决方法，得到了三峡公司现场领导的认可。不到48小时，就快速成功地解决了这个过速异常振动难题，使工程得以顺利进行。”覃大清回忆，这次“闪电战”不仅化解了危机，更让国内外专家受到强烈震撼，纷纷称奇，中国方案获得了国际认可。
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哈电电机研制的三峡右岸电站机组
而早在1997年，覃大清就带领团队开始了三峡右岸水利开发。那时，水轮机高部分负荷压力脉动是个世界性的难题，解决这道难题如同要治愈“癌症”一般。经过20多个优化方案和上百次的试验，终于研制出了L型叶片转轮。2003年国庆节刚过，北京水科院的首次国际同台对比传来喜讯，混流式水轮机高部分负荷压力脉动，这个世界性的难题，被覃大清的研发团队攻克了。至此，我们国家拥有了自己的核心技术，从以往的跟跑、并跑，走向了领跑，短短几年，实现了30年的跨越。
覃大清介绍，三峡项目之后，中国水电装备的技术进步开启“加速度”：2008年溪洛渡电站实现77万千瓦机组国产化，水轮机效率突破95%；2014年向家坝电站80万千瓦机组投运，是当时世界单机容量最大的水电机组；2021年白鹤滩百万千瓦机组问世，创造“水轮机转轮零配重”“机组全负荷安全稳定运行”等15项世界纪录。
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2012年3月22日，哈电电机研制向家坝机组导水机构制造成功
独立自主，把核心技术牢牢掌握在自己手里，这是哈电人在技术上的坚持和始终追求。1980年至2000年，在跟国外保持着密切合作的同时，哈电人没有放弃自主研制，如岩滩、天生桥二级、白山、柘林等水电机组。直至2023年，中国水电能源装备自主化率已经达到100%，出口覆盖30多个国家和地区。
“现在国际水电界有个共识：中国水电机组的稳定性技术及实践已位于世界前沿。”覃大清说。
百万千瓦机组的“中国基因”：在头发丝上雕花的极致工艺
在哈电电机生产现场，国内单机容量最大的天台抽水蓄能机组球阀顺利通过验收。技术员手持激光测量仪，在公称直径2.2米、重达142吨的钢构件上寻找比头发丝更细微的误差。“为了保证球阀在带水情况下频繁开关和关闭状态下零渗漏，球阀的上下游和其活门加工精度达到了0.05毫米。如此庞然大物关键加工精度小于1根头发丝的直径。”哈电电机技术人员说道。
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2019年5月29日，哈电电机自主研制的全球单机容量最大百万千瓦白鹤滩水电站机组长短叶片精品转轮
这种极致精度，源自白鹤滩机组研制的技术积淀。百万千瓦机组转轮直径8.87米，重达338吨，但叶片型线误差不能超过0.25毫米。“相当于在篮球场上绣花。”覃大清打了个比方。
白鹤滩转轮的研发，需要同时兼顾效率高、稳定性高、超出力能力强等挑战。为解决这个难题，水力设计团队采用了“数字物模双试验循环”研发模式：先在计算机里对水轮机转轮设计方案进行上千次流体动力学CFD仿真计算的数字试验，不断循环优化；然后再将优选出的方案制造成与原型比例约为1:20左右的物理模型，在模型试验台上进行全面的性能试验，不断循环优化；最终优选出的水轮机模型，其转轮最高效率达到世界最高的96.7%，综合性能最优，用于白鹤滩电站。
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2020年9月9日，哈电电机研制的全球单机容量最大百万千瓦白鹤滩右岸电站首台转子进行吊装
在发电机设计领域，哈电电机研发团队更颠覆了沿用百年的传统结构。传统机组磁轭采用叠片式设计，存在热变形风险。哈电创新研发整体锻造磁轭，配合智能温控系统，将转子摆度从0.5毫米降至0.03毫米。“现在我们的机组振动值比欧洲标准低40%，真正实现了‘安静地发电’。”覃大清说。
创新生态链：从实验室到金沙江的“三级跳”
创新生态是企业发展的基础，创新是技术进步和产业充满活力的源泉。
覃大清介绍，大数据、云计算、人工智能与产业的结合，是传统产业发展的一个重要方向。据此，他勾勒出中国水电创新的独特路径。在基础研究方面，建立全球最大的水力模型试验台，累计完成近2000个水轮机模型试验，形成拥有完全自主知识产权的流体数据库。在工程转化方面，创新“产学研用”协同机制，充分发挥创新链的链长作用，以应用为龙头，联合高校等科研机构并将其成果融入自己的创新体系，并使其成果能够在向家坝等实际电站机组上得到“实战检验”。在智能迭代方面，开发智能运维系统，通过20万个传感器实时监测机组状态，运用大数据预测故障，使电站机组检修周期从2年延长至5年。
“这种创新生态催生出一批‘跨界黑科技’。”覃大清解释，将航天材料技术应用于水轮机抗空蚀涂层，寿命延长3倍；借鉴高铁振动控制技术，研制出纳米级时栅传感器；利用区块链技术构建装备全生命周期管理系统。
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水力发电设备全国重点实验室
“现在每代机组智慧化升级周期从10年缩短至3-5年，研发成本降低60%。”覃大清透露，企业已建成12个国际联合实验室，正在攻关超高水头超大容量的新一代水电机组。
走向深蓝：中国标准的全球输出
覃大清说，2023年12月，西非最大水电站——苏阿皮蒂电站全面投产。这个被称作“西非三峡”的项目，成为中国水电出海的经典案例：技术突围，针对当地高泥沙水质，研发自适应清污系统，将设备磨损率降低70%；标准输出，推动中国水轮机GB标准纳入非洲水电联盟认证体系；本土融合，培养属地技术员800余人，建立西非首个水电实训中心。
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2024年3月21日，巴基斯坦塔贝拉五期扩建工程机组底环在9米立车加工
在巴基斯坦塔贝拉五期扩建工程现场，中巴工程师正进行最后调试。“尽管前四期用的都是西方发达国家的机组，但我们第五期以机组效率高、稳定性等综合性能最高胜出，获得合同，接下来我们将在这个国际平台上与发达国家的机组同台竞技。”覃大清表示，该项目将解决伊斯兰堡30%的用电缺口。
“过去我们带着图纸出去，现在带着标准出去。”覃大清展示最新“出海”路线图：首先把中国的事做好，为做国际项目奠定基础，累积技术信用；然后通过“一带一路”项目建立我们产品品牌国际信用，如在东南亚推广智能水电系统、在南美布局抽水蓄能电站、在欧洲竞标水电改造项目等；最终全面推进中国水电装备走向国际市场。数据显示，中国水电装备近三年海外订单年均增长47%，在“一带一路”沿线市场份额达65%。
科学家精神的时代注脚
“这就是三峡转轮的设计手稿。”覃大清指着面前的纸张回忆，当年水力设计团队用只有512K内存的PDP11/44小型计算机自主编程的艰难探索还历历在目。“现在年轻人已开始用AI来辅助研发了，参数计算也就几分钟甚至瞬间就能完成，但这种‘在绝望中寻找希望’的精神永远不会过时。”
这种精神正在新生代中延续。如今的研发团队中，“90后”占比超过40%，他们继承老一辈的工匠精神，同时为水电技术注入人工智能等前沿科技。“从‘中国制造’到‘中国创造’，需要几代人的接续攀登。”覃大清如是说。
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2022年12月20日，哈电电机研制的全球单机容量最大百万千瓦白鹤滩水电站右岸8台机组全部投产发电，世界最大清洁能源走廊建成
此刻，哈电电机自主研制的白鹤滩水电站的右岸8台机组正以每分钟107.1转的节奏稳定运行，每一圈旋转都在书写新的中国精度。（新华网记者 杜文杰）
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责任编辑丨孙卫亚 李虹萦
校对 | 陈婷
执行主编丨刘海草 张灏然