科技日报记者 孙 瑜
滇西群山叠嶂，澜沧江奔涌不息。在高山深谷之间，一座巨坝巍然矗立，截断滔滔江水，造就百里平湖。
这里是国家“西电东送”骨干电源点、澜沧江流域梯级水电开发的龙头工程——小湾水电厂。8月3日，小湾水电厂路山茶光互补项目正式开工建设。不久前，随着云南德安、龙街等光伏场站顺利并网，小湾水电厂水光互补项目已正式投运。路山茶光互补项目建成后，将进一步扩大小湾百万千瓦水光一体化基地清洁绿电外送规模，全力赋能美丽澜沧江电力大走廊建设。
“从突破700米级高边坡开挖，到首次实现70万千瓦水电机组核心控制系统全国产化，再到清洁能源基地建设取得重大突破，小湾的创新步伐从未停歇。”华能澜沧江公司小湾电厂党委书记、执行董事程浪告诉科技日报记者。
直面复杂地质条件
水电行业素有“世界最难，看小湾”之说。小湾所在的澜沧江河谷深切、山高坡陡，一度被视为水电建设的禁区。
当首批建设者踏入这片人迹罕至的峡谷，面对的是近乎垂直的峭壁、湍急的江水和极为复杂的地质条件。
其中，700米级高边坡开挖在世界水电史上尚无先例。走近小湾，依旧能看到高耸边坡上的工程印记——如巨型武士铠甲上铁钉般的锚索。
开工不久，边坡2号山梁遭遇蠕滑变形险情。“最初只是山梁与饮水沟堆积体之间挡墙上的一道裂缝。”水工技术人员孙亚民介绍，一场大雨后，裂缝迅速扩展。体积达540万立方米的堆积体开始整体蠕滑，下滑速度从每天0.5毫米增至2毫米，甚至拉断了两束锚索。
这无异于一把“巨剑”高悬于大坝之上：堆积体一旦整体滑落，将阻断江流形成堰塞湖，直接威胁拱坝与地下厂房安全。为此，建设团队迅速成立抢险领导小组，组织专家现场“会诊”，最终锁定三大诱因：边坡开挖打破原有稳定边界、施工爆破震动、降雨浸润软化。此外，支护与排水配套滞后进一步加剧了险情。
“尽管有专家认为治理难度极大、风险极高，但我们反复研判后，还是确立了‘预应力锚索为主、抗滑桩为辅’的根治方案。”孙亚民介绍。随后，一场与时间赛跑的攻坚全面展开：施工方案研讨、现场试验、24小时三班倒……在近13万平方米的险坡上，建设者开展了分秒必争的“手术”。
1380多束锚索、15根抗滑桩及挡墙、10榀抗滑钢架桩、9层总长3750米的立体排水洞系统，均在短短一年多内相继建成。“锚索从上方斜拉稳固堆积体，抗滑桩像一排‘顶梁柱’兜住底部，排水系统则及时化解雨水侵袭。”孙亚民说，通过这套高强度综合治理措施，堆积体变形在约6个月内得到控制，一年后趋于长期稳定。
从开工到全部机组投产，历时八年多，建设团队先后攻克700米复杂高边坡稳定、300米级高拱坝设计与施工、高水头大流量泄洪消能、超大型地下洞室群开挖等七大技术难题，打造出名副其实的超级水电工程。中国科学院、中国工程院院士潘家铮评价：“小湾电厂建成后，不是中国人去外国学习水电建设，而是外国人到中国学习水电建设。”
自研国产化控制系统
建设只是起点，运维才是发电的“生命线”。
“长期以来，大型水电厂核心控制系统及辅助系统的关键软硬件依赖进口，采购与运维成本高昂。”小湾水电厂副厂长王远洪坦言。
为把“控制命脉”牢牢掌握在自己手中，华能小湾人毅然走上自研国产化控制系统之路。2021年，围绕计算机监控、调速器、励磁、继电保护四大核心系统的攻坚战全面打响。
计算机监控系统是水电厂的“神经中枢”，也是小湾水电厂主攻方向之一。研发之初，攻关团队即在“总体架构”上陷入争论：是沿用火电成熟的分散控制系统，还是采用更安全可靠、但难度更高的水电集中控制架构？
经过反复研讨和论证分析，项目负责人一锤定音：采用电力系统自动化领域国际通信标准，辅以集成自动发电控制和自动电压控制功能的硬件终端，建设一套快速高效、兼容开放的集中控制系统。
然而，首次通信测试即告失败：标识错误、延时、冗余切换时间不达标……团队士气跌入谷底。当晚的复盘会上，有人提议放弃国际通信协议，有人建议退回分散控制路线。
“现在放弃，前期所有努力都将归零。”团队成员相互打气：必须背水一战，全面排查、重新研发、再次测试！
随后，通信协议测试进入近乎苛刻的极限模式。按规范，小湾电厂约4万测点，雪崩测试做到8万点已属充分，但团队直接将目标定在10万点。工作量剧增，大家却毫无怨言。
历经无数次调试、排查与优化，喜讯终于传来：系统数据传输的及时性、准确性及控制响应速度等指标，全部满足国家及行业规程规范要求，部分指标优于现行标准。
从启动攻关到全面落地，研发攻关团队先后攻克59项重大技术难题，填补20项国内技术空白，走出了一条从“自主研发”到“行业落地”的创新之路。2025年9月，小湾水电厂顺利完成四大核心系统及辅助系统全面国产化，成为我国首个单机容量70万千瓦全站控制系统100%自主可控的水电厂。
构建水光互补模式
实现控制系统国产化后，小湾人的创新脚步并未停歇。
“小湾周边分布着多个光伏场站，我们一直在思考，如何让这些清洁能源更稳定地接入电网。”程浪介绍，光伏发电“靠天吃饭”，波动性和随机性强，是其规模化消纳的核心瓶颈，大规模接入易引发配网电压升高、频率振荡等安全问题。
“提高利用效率、实现稳定入网，是光伏行业的共性难题。”小湾水电厂新能源建设管理部副主任张晓东说，“我们的设想是构建‘水光互补’模式，利用水电快速启停优势，平抑光伏电力输出波动，保障电网稳定。”
小湾水电厂拥有150亿立方米库容，相当于10个滇池，本身就是一个具有优异调节功能的巨型“充电宝”。“电量富余时，利用光伏电力抽水蓄能，将水储存在库中，需要时再释放，可大幅提升光伏发电利用效率。”张晓东解释道。
实现这一构想的关键，在于优化光伏与水电厂的联络方式。传统模式多为“光伏就近并入电厂母线、直接调节”，但小湾周边的光伏场站布局分散，最远相距上百公里，常规路径根本走不通。
为此，建设团队逐一调研场站条件，创新提出“水光互补”联络新模式：建设专用汇集站，将分散的光伏资源“打捆”送出，配套构网型静止同步调相机，为破解远距离新能源安全高效送出难题提供了可推广复制的创新方案。
“单个光伏场站好比一个个散户，汇集站就像中转场和高速公路，将散户快速有效聚集后，再合理调配送出。”张晓东打了个比方。
崇山峻岭间，连片光伏板如蓝色海洋般铺展。张晓东和同事们每天奔波于施工现场，皮肤早已被晒得黝黑。凭着这股拼劲，南方电网区域首个百万千瓦级水光互补汇集站、全国产构网型静止同步调相机、“水光智能协同”控制技术相继落地。
如今，小湾水电厂通过“水光互补、储送一体”模式，构建出多类可调电源，汇聚区域内16个光伏场站共123万千瓦清洁能源，总装机容量达543万千瓦，年发电量可满足约700万户家庭全年用电需求，每年减排二氧化碳约1600万吨。
“‘十五五’规划明确提出加快建设新型能源体系。”程浪表示，“未来，小湾人将继续深耕科技创新，深化‘水光互补’协同发展，筑牢能源安全屏障，全力赋能美丽澜沧江电力大走廊建设，为我国构建新型能源体系贡献更大力量。”
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