刚刚，距离竣工又近了一步

什么是水电？

水电的历史

人类利用水能资源的历史已经有数千年，早在我国汉朝时候起，劳动人民便开始利用集水车轮碾谷，同期古希腊和印度也有关于水轮磨坊的记载。

1878年，世界第一座水电站在法国建成。中国大陆的第一台水电站则是1910年开建、1912年投产的云南石龙坝水电站。

20世纪上半叶，美国和加拿大在水电领域处于全球领先地位，30-40年代，美国先后有两个装机创世界纪录的水电工程投产，一个是1936年建成的胡佛水电站（134.5万千瓦），另一个是1942年建成的大古力水电站（投产时装机197.4万千瓦，现有装机680.9万千瓦）。

60-80年代，大型水电站开发浪潮主要集中在苏联、拉美和加拿大。1984年，位于巴西和巴拉圭边境的投产的伊泰普水电站，装机1260万千瓦（后扩容至1400万千瓦）。

90年代以来，巴西和中国后来居上，成为了水电建设的主力军。2003年，中国三峡水电站投产，装机容量2250万千瓦，成为目前世界上最大的水电站。

水电的原理

一言以蔽之，水电站的原理就是将水的重力势能转换为水轮机的动能，再利用发电机将动能转换为电能，具有技术成熟、成本低、可再生、清洁低碳等优点。这也就意味着，如果想建水电站，光有大江大河还不够，还需要有个落差。

一般而言，水力发电机组由水轮机、发电机、调速器、励磁系统等组成。水轮机将水流的能量转换成旋转机械能，根据水轮机转轮所转换水流能量的形式不同，水轮机可分为冲击式水轮机和反击式水轮机。

发电机一般包括转子、定子、机架、导轴承、冷却器等。以水轮机为原动机，将水能转化为电能。

调速器根据电网负荷的变化，相应地调节水轮发电机组有功功率的输出，维持机组转速或频率在规定范围内，以保证供电质量和供电可靠性。

励磁系统的作用是调节发电机电压和无功功率。

水电站可以分成两个大类：常规水电站和抽水蓄能电站。我们前面提到的三峡也好、白鹤滩也好，都是常规水电站。

抽水蓄能电站则是储能设施的一种，建有上下两座水库，在电网负荷低谷时，将下水库的水抽到高处上水库存蓄，待电网负荷高峰时放水发电。

中国是水电大国，目前已有超过4万座水电站。自2012年三峡最后一台机组投产，十年来我国水电事业发展成绩令人惊叹。2012年至2021年，我国水电装机容量从2.49亿千瓦增长至3.9亿千瓦，水电发电量从0.9万亿千瓦时增长至1.34万亿千瓦时。

2014年以来，我国的水电装机容量和发电量一直稳居世界第一。水电业务遍及全球140多个国家和地区，占据了海外70%以上的水电建设市场份额。

至2021年底，我国水电总装机占到我国电力总装机的16.4%，其中常规水电3.55亿千瓦，抽水蓄能3639万千瓦。2021年我国水电发电量占总发电量的16%，其中常规水电发电量1.3万亿千瓦时，抽水蓄能发电量390亿千瓦时。

也就是说，全国每10度电中，就有约1.6度来自川流不息的江河。

当然，只说水电的数据，可能没那么直观，我们不妨和风电、太阳能等新能源比较一下。

2021年，我国风电加太阳能装机共计6.35亿千瓦，占全国电力总装机的26.7%，乍一看比水电16.4%的占比高了10个百分点，但其利用小时数要远低于水电。2021年我国风电利用小时数2231小时，太阳能（6000千瓦以上）为1282小时，水电则为3606小时。

发电量占比方面，水电和新能源差距就小得多了，分别为14.9%和18.1%。尽管水电也有部分“靠天吃饭”的属性，枯水期出力会降低，但其稳定性要远高于“任性”的风电和光伏。

为什么是金沙江?

金沙江是长江的上游，因江中沙土呈黄色而得名。长江的不同河段，有着不同的名称。

曲口至青海省玉树县境的巴塘河口，称通天河，长813千米；

巴塘河口至四川省宜宾岷江口，称金沙江，长2308千米（其中玉树至石鼓为上段，石鼓至攀枝花为中段，攀枝花至宜宾为下段）；

宜宾岷江口至长江入海口，约2800余千米，通称长江。

金沙江流域面积47.32万平方公里，约占长江流域面积26%，落差5100米，占长江干流总落差的95%和水力资源的40%以上，由于金沙江坡陡流急，落差大且集中，因此并不适合航行。

但由于其水量丰沛且稳定，其水能资源的富集程度放眼全球都首屈一指。因此，金沙江也成为了我国具有重要战略地位的、最大的水电基地。

特别是金沙江下段，由于雅砻江的汇入，使得金沙江的流量大增，水能资源最富集。我们最开始提到的白鹤滩水电站，就位于金沙江下段。

除了白鹤滩之外，还有另外3座大型水电站，分别是乌东德、溪洛渡、向家坝。四座水电站总装机4781万千瓦，比两个三峡水电站都大。

白鹤滩水电站是个怎样的工程

根据《人民日报》的报道，这项超级工程创造了时下水电建设的6个全球第一：

单机容量100万千瓦全球第一

圆筒式尾水调压井规模全球第一

地下洞室群规模全球第一

首次在300米级特高拱坝全坝

使用低热水泥混凝土

无压泄洪洞群规模世界第一

制造方面，白鹤滩实现了一次安装完成、一次启动成功、一次试运行成功。更厉害的是，从设计到制造安装，白鹤滩水电站实现了全过程国产化。

而在三峡工程开工前，我国只能设计制造32万千瓦的水电机组，三峡工程使用的70万千瓦机组，则是引进了国外的技术。

此后，我国用7年时间成功研制出自己的70万千瓦水电机组。而后，经过溪洛渡、向家坝、乌东德水电站建设，国产水电机组的单机容量提升至85万千瓦。

到了白鹤滩，我们终走到了一个“无人区”——成功攻克了100万千瓦，实现了从跟跑者，到并跑者，再到领跑者的蜕变。

单机容量100万千瓦，什么概念呢？

由于资源禀赋的限制，当前我国最主要的电源依然是煤电，至2021年底，我国煤电装机约11.1亿千瓦，占全国电力总装机约46.7%。煤电中，参数最高、煤耗最低的一类机组是超超临界机组，有66万千瓦的，百万千瓦的，全球单机容量最大的机组是135万千瓦。

我们可以通过下图直观感受一下百万千瓦机组是一个怎样的庞然大物。

上图由远及近，分别是亚临界机组、超临界机组和超超临界机组。其中，最近的两台机组均为单机容量100万千瓦的超超临界机组。

而白鹤滩单机容量就达到了100万千瓦（白鹤滩表示，全投产的话，这么大的机组我一共有16个），其水电站年发电量也很惊人，约624亿千瓦时。

这个发电量已经大于或接近很多省会城市了（以2021年城市全社会用电量来做比较，杭州为910亿千瓦时，南京约为683.57亿千瓦时、郑州约为595.5亿千瓦时，西安约为489.37亿千瓦时），每年可节约标准煤1968万吨，减排二氧化碳5160万吨。

而白鹤滩所发出来的电，也将通过“白鹤滩-江苏”“白鹤滩-浙江”两个±800千伏特高压直流输电工程，源源不断地为华东地区提供强劲的电力支撑，为长三角经济高质量发展注入源源不断的绿色底气。