«Три ущелья» () — гравитационная плотинная гидроэлектростанция, расположенная на реке Янцзы в провинции Хубэй, Китай. Является крупнейшей в мире электростанцией по установленной мощности в 22,5 ГВтДля сравнения: на втором месте — ГЭС «Итайпу» — ; крупнейшая в мире АЭС Касивадзаки-Карива — .. С 2014 года годовое производство электростанции составляло 90—100 млрд кВт⋅чЗа этот период времени в 2016 году рекорд производства был установлен ГЭС «Итайпу», которая сгенерировала 103,1 млрд кВт⋅ч, а благодаря более стабильному гидрологическому режиму реки Парана по сравнению с Янцзы, среднегодовое производство «Итайпу» превышало производство ГЭС «Три Ущелья».. В результате муссона 2020 года с сильными дождями годовое производство достигло рекордных 111,8 млрд кВт⋅ч, что побило предыдущий мировой рекорд ГЭС «Итайпу», равный 103,1 млрд кВт⋅ч от 2016 года .
По состоянию на 2018 год, «Три ущелья» является крупнейшим по массе сооружением мира. Его бетонная плотина, в отличие от «Итайпу», является сплошной и весит более 65,5 млн тСоответствует 16 пирамидам Хеопса или 131 башне Бурдж-Халифа.. По совокупной стоимости работ «Три ущелья» оценивается в 203 млрд юаней, или около 30,5 млрд долларов, и в рамках проекта поворота китайских рек является пятым по стоимости инвестиционным проектом в мире. Образованное плотиной водохранилище содержит 39,3 км³ воды и является 27-м . Для его заполнения с прибрежных районов было переселено 1,3 млн человек, что стало самым масштабным переселением в истории для возведения искусственных сооружений. Затраты на переселение людей составили около трети всего бюджета на строительство.
Помимо выработки экологичной электроэнергии (и, как следствие, снижения выброса парниковых газов от ТЭС), плотина защищает нижележащие по течению города от губительных паводков Янцзы. Увеличение глубины реки вверх по течению улучшило также условия судоходства; оборудованный пятью шлюзами гидроузел увеличил местный грузооборот в десять раз.
У проекта также имеются и негативные последствия: затопление плодородных земель в областях выше по течению, удержание наносного ила плотиной (и снижение естественной удобряемости земель в нижних районах при прежних ежегодных разливах Янцзы), затопление археологических объектов, повышение риска оползней, снижение биологического разнообразия. При прорыве плотины в зоне затопления окажутся более 360 млн человек, поэтому сам объект и окрестные воды патрулируются армией КНР с использованием вертолётов, дирижаблей, бронемашин и роботов для разминирования взрывных устройств.
История Идея строительства большой плотины на реке Янцзы была первоначально высказана ещё в 1919 году премьер-министром Гоминьдана Сунь Ятсеном (в труде «Международное развитие Китая»). Он заявил, что в районе Трех ущелий плотина способна генерировать мощность в 30 млн лошадиных сил (22 ГВт). В 1932 году правительство Китайской республики, возглавляемое Чан Кайши, начало предварительную работу над планами строительства плотины. В 1939 году во время Японо-Китайской войны Японские военные силы заняли округ Ичан и осмотрели этот район. Японский проект плотины был завершён и для начала его реализации ожидалась лишь победа над объединённым Китаем .
В 1944 году главный инженер-конструктор Американского комитета по мелиорации обследовал район Трёх ущелий и разработал предложение о строительстве плотины. Около 54 китайских инженеров отправились в США для обучения. Были проведены обследования местности, некоторые экономические и прочие исследования; была выполнена проектная работа. Но правительство свернуло работы в 1947 году из-за начавшейся в Китае гражданской войны.
В 1949 году, после победы коммунистов, Мао Цзэдун поддержал идею строительства плотины в Трех ущельях. Но, учитывая последствия гражданской войны и состояние промышленности, страна в то время не могла себе позволить такой масштабный проект.
В 1970 году началось строительство меньшей ГЭС «Гэчжоуба» чуть ниже по течению реки; а после смерти Мао Цзэдуна, в связи с бурным ростом экономики КНР в конце 1970-х годов, идеи о гигантской плотине начали воплощаться в реальность. 1988 году ГЭС «Гечжоуба» была достроена, став первым крупным гидротехническим проектом КНР на реке Янцзы. Впоследствии, в 1990-х и 2000-х годах все доходы от производства электроэнергии ГЭС «Гечжоуба» пошли на финансирование строительства её младшего брата — ГЭС «Три ущелья».
В 1992 году Национальный народный парламент Китая одобрил строительство плотины: из 2633 делегатов 1776 проголосовали за, 177 проголосовали против, 664 воздержались, а 25 членов не голосовали. Строительство началось 14 декабря 1994 года. Ожидалось, что ГЭС будет полностью работоспособна к 2009 году, но дополнительные проекты, такие как подземный блок гидроагрегатов, отложили срок официального завершения строительства до мая 2012 года. К октябрю 2010 года уровень воды в водохранилище поднялся до расчётного в 175 м над уровнем моря. В январе 2016 был открыт последний элемент гидроузла — судоподъемник для пассажирских судов массой до 3 тысяч тонн.
Состав ГЭС Состав сооружений ГЭС: гравитационная бетонная плотина длиной 2309 м и высотой 181 м; левобережное приплотинное здание ГЭС с 14 гидроагрегатами; правобережное приплотинное здание ГЭС с 12 гидроагрегатами; правобережное подземное здание ГЭС с 6 гидроагрегатами; двухниточный пятиступенчатый судоходный шлюз (в основном предназначен для грузовых судов, время прохода шлюзов около 4 часов, размеры камер 280×35×5 м); судоподъёмник (в основном предназначен для пассажирских судов, грузоподъёмность 3 000 т, время подъёма/спуска 10 мин, прохода — 30 мин)
Плотина длиной 2309 м и высотой 181 м от скального основания, сделана из бетона и стали. В проекте использовано 27,2 млн м³ бетона (рекордное количество для одного проекта), 463 тысяч тонн сталиЭквивалентно постройке 63 Эйфелевых башен. и перемещено около 102,6 млн м³ земли.
В трёх зданиях ГЭС размещены 32 радиально-осевых гидроагрегата мощностью по 700 МВт при расчётном напоре 80,6 м. Также введены в строй два генератора для собственных нужд станции, мощностью по 50 МВт. После добавления подземного машинного зала в 2012 году количество вырабатываемого электричества в год в большей степени зависит от размера паводка на Янцзы, сработку которого позволяют дополнительные электрогенераторы.
Напорные сооружения ГЭС образуют крупное водохранилище площадью 1045 км², полезной ёмкостью 22 км³. При его создании было затоплено 27 820 га обрабатываемых земель, под воду ушли города Ваньсянь и УшаньВ. Овчинников. Китай успешно завершил «стройку века» на Янцзы // «Российская газета» № 244 (4801) от 27 ноября 2008.. Максимально допустимая высота верхнего бьефа над уровнем моря (НПУ), равная 175 м, была впервые достигнута в 2010 году. Водохранилище может срабатываться до 145 м. Высота нижнего бьефа над уровнем моря составляет 66 м. Таким образом, напорный уровень в течение года изменяется от 79 м до 109 м, максимум достигается в сезон летних муссонов. Гидроузел оборудован водосбросом пропускной способностью 116 000 м³/сек.
Финансирование проекта Изначально правительство оценило стоимость проекта «Три ущелья» в 180 млрд ¥ (26,9 млрд $). К концу 2008 года расходы достигли 148,365 млрд ¥, из которых 64,613 млрд ¥ было потрачено на строительство, 68,557 млрд ¥ — на пособия пострадавшим жителям и их перемещение и 15,195 млрд ¥ — на выплаты по кредитам. В 2009 году было установлено, что стоимость плотины окупится, когда она произведёт 1000 ТВт·час электроэнергии, что по ценам на электроэнергию в Китае составляет 250 млрд ¥. Расчётный срок окупаемости составлял 10 лет после начала полной работы плотины, однако ГЭС «Три ущелья» полностью себя окупила к 20 декабрю 2013 года — через 4 года после пуска первых турбин и через год после официального ввода в эксплуатацию.
Источниками финансирования плотины явились: Фонд строительства «Трех ущелий», доход от ГЭС «Гэчжоуба», займы от Китайского банка развития, займы от Китайских и иностранных коммерческих банков, Корпоративные облигации, доход, полученный от самой плотины до и после её полного ввода в эксплуатацию. Также были установлены дополнительные сборы: в каждой провинции, получающей электроэнергию от ГЭС «Три ущелья», была установлена надбавка в 7 ¥ за МВт·ч, во всех остальных провинциях, за исключением Тибетского автономного округа, надбавка составила 4 ¥ за МВт·час.
Экономическое значение ГЭС «Три ущелья» имеет огромное значение для экономики Китая, обеспечив покрытие годового роста потребления электроэнергии. Электростанция вместе с ГЭС Гэчжоуба в нижнем бьефе стала центром объединённой энергосистемы Китая. Изначально ожидалось, что ГЭС будет покрывать 10 % потребностей Китая в электричестве. Однако за 20 лет строительства потребление электроэнергии росло опережающими темпами, поэтому в 2012 году оказалось, что ГЭС вырабатывает лишь 1,7 % всей китайской электроэнергии (98,1 из 4692,8 ТВт·ч).
Плотина регулирует водный режим Янцзы, губительные паводки на которой за последние 2000 лет происходили более 200 раз. В XX веке катастрофические разливы реки стали причиной гибели около полумиллиона человек. В 1991 году ущерб от буйства водной стихии составил 250 млрд ¥ (что сопоставимо со стоимостью строительства самой ГЭС), а наводнение 2010 года уже не привело к жертвам и сколь-нибудь значительному ущербу. Таким образом, водосброс и сама плотина начали успешно справляться с возложенными на них функциями регулятора водного режима.
Оборудование гидроузла шлюзами и образование водохранилища улучшило условия судоходства в этой части Янцзы. Грузооборот на данному участке увеличился в 5—10 раз (с 10—18 млн т в год до 100 млн т в год), при этом цены на транспортировку снизились более чем на треть. Данные факты в немалой степени поспособствовали бурному экономическому развитию западных (относительно плотины) районов Китая, в первую очередь многомиллионного города Чунцина.
Производство и распределение электроэнергии
Генераторы
Основные генераторы электростанции весят по 6000 т с расчётной мощностью в 700 МВт каждый. Расчётный напор для основных генераторов составляет 80,6 м. Расход воды на каждый генератор варьируется от 600 до 950 м³/с, в зависимости от текущего напора (от 79 до 109 м). Чем больше текущий напор, тем меньший поток воды требуется для достижения расчётной мощности. В генераторах Трёх ущелий используются радиально-осевые турбины (турбины Френсиса). Диаметр турбин составляет от 9,7 до 10,4 м (в зависимости от одного из двух вариантов дизайна), а расчётная скорость вращения — 75 оборотов в минуту. В соответствии с этим, для производства тока на частоте 50 Гц роторы генератора имеют по 80 полюсов. Номинальная мощность генераторов составляет 778 МВт, максимальная — 840 МВт, а коэффициент мощности — 0,9. Генераторы производят электроэнергию при напряжении в 20 кВ. Затем генерируемое напряжение повышается трансформаторами до 500 кВ и далее передаётся в сеть на частоте 50 Гц. Наружный диаметр статора составляет от 21,4 до 20,9 м, внутренний — от 18,5 до 18,8 м, высота — 3—3,1 м. Подобные размеры делают эти генераторы самыми большими в своем роде. Опорная нагрузка генераторов составляет 5050—5500 т, средняя эффективность — 94 % с достигаемым максимумом в 96,5 %.
Генераторы были изготовлены по двум вариантам дизайна двумя совместными группами предприятий: одна из них — Alstom, ABB Group, и китайская компания «Haerbin Motor»; другая — Voith, General Electric, Siemens и китайская компания «Oriental Motor». Соглашение о технологическом сотрудничестве между группами было подписано вместе с контрактом. Большинство генераторов имеет водяное охлаждение. У некоторых более новых моделей — воздушное, которое обладает преимуществом в простоте проектирования, изготовления, и поддержания.
Выработка электроэнергии