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2014-08-08 09:46:51宋鐵軍
能源 2014年7期
宋鐵軍
在尼亞加拉，最壯麗的大瀑布美景與歷史最悠久的水電站和諧相處了半個多世紀(jì)。
每個站在尼亞加拉大瀑布前的人都會感嘆：這是五大湖上的明珠，是上帝賜予美國和加拿大兩國的瑰寶。壯觀的景象每年吸引了全球上千萬的游客，為兩國帶來滾滾財源；而充沛的水利資源，則提供了取之不盡用之不竭的清潔能源，百年歷史的水電站依然煥發(fā)活力。
尼亞加拉值得驕傲的，不僅是氣勢磅礴的景象，更是百年來人類與自然的和諧。
美國水利的發(fā)祥地
來尼亞加拉之前，從《能源》雜志編輯那里領(lǐng)受的任務(wù)是，拍一組照片，表現(xiàn)尼亞加拉水電站的前世今生。到了美國紐約州的尼亞加拉瀑布城，領(lǐng)略了美景，眺望了對岸的加拿大，才發(fā)現(xiàn)任務(wù)很難完成。
作為一名普通的游客，在瀑布景區(qū)找到水利的因素還是很難。直觀的有兩處：一是尼亞加拉瀑布公園里發(fā)明家尼古拉斯·特斯拉的雕像，尼亞加拉最早的水電站建成后，利用特斯拉的交流電技術(shù)建設(shè)了世界上第一條電網(wǎng)，將電力輸送到幾十公里外。還有一處在加拿大一側(cè)，距離最著名的景觀馬蹄瀑布咫尺之遙，有一處變電站的遺址。水電站在哪兒？查看地圖才發(fā)現(xiàn)，都在幾公里之外，遠(yuǎn)離景區(qū)。
在紐約州電力局的規(guī)劃中，尼亞加拉所在的地區(qū)（包括布法羅市、尼亞加拉瀑布城、劉易斯頓市）屬于西紐約地區(qū)，水電是這里的主要能源。這里也是美國水利的發(fā)祥地。
尼亞加拉河橫跨美國紐約州與加拿大安大略省的邊界，是連接伊利湖和安大略湖的一條水道，全長僅54公里，海拔卻從174米直降至75米，上游河段河面寬闊，從距伊利湖北岸32公里起河道變窄，水流加速，在一個90°急轉(zhuǎn)彎處，河道上橫亙了一道石灰?guī)r構(gòu)成的斷崖，形成了尼亞加拉瀑布。水勢澎湃，濤聲震天。
133年前，也就是1881年，尼亞加拉河上的第一個水力發(fā)電站建成，瀑布上傾瀉的水流被轉(zhuǎn)化成電力，驅(qū)動了當(dāng)?shù)啬シ坏臋C器，點亮了村莊街道的路燈。1897年，第一座10萬匹馬力的發(fā)電站建成，同年，美國西屋公司在尼亞加拉水電站的首臺交流發(fā)電機投入運行，并為35公里外的水牛城供電，從此確立了現(xiàn)代電網(wǎng)的基礎(chǔ)。特斯拉發(fā)明的交流發(fā)電機和多相交流輸電技術(shù)運用于發(fā)電站。
此后，尼亞加拉河兩岸相繼建成十多座大大小小的發(fā)電站，所生產(chǎn)的電力足以供應(yīng)美國紐約州和加拿大安大略省總需求的四分之一。
尤其值得一提的，水電影響了一個美國著名城市的興衰。由于尼亞加拉瀑布發(fā)電站和電網(wǎng)，布法羅成為北美洲第一個大規(guī)模供電的城市，因此有“光城”之稱。電力促進了鋼鐵、面粉業(yè)等工商業(yè)發(fā)展，并吸引了來自愛爾蘭、意大利、德國和波蘭的移民。這個邊陲小城一度發(fā)展成美國第七大城市，和最富有的五大城市之一。布法羅在上世紀(jì)四五十年代達(dá)到鼎盛階段，甚至當(dāng)時紐約的許多建筑也是模仿布法羅而建的。而它的衰落，則是因為其他城市的崛起。
今日布法羅成為紐約州的文化、教育和醫(yī)療中心之一。2005年被《讀者文摘》選為美國最清潔城市第三位。2001年被《今日美國報》選為“美國最友善城市”。但它也有尷尬一面，很多游客只是途經(jīng)這里，去幾十公里外的尼亞加拉瀑布游覽。這里有著名的香辣雞翅，以及最著名的“奧巴馬香辣雞翅套餐”。
1956年，尼亞加拉水電遭遇一場災(zāi)難，由于滑坡，最大的水電站嚴(yán)重受損，電力生產(chǎn)大幅削減，導(dǎo)致成千上萬的制造業(yè)工作崗位岌岌可危，周邊城市的經(jīng)濟發(fā)展停滯不前。為充分發(fā)揮尼亞加拉河上的水電潛力，1957年，美國國會通過了尼亞加拉水電站重建方案，并授予為期50年的聯(lián)邦的許可證。
當(dāng)時，建筑大師、后來擔(dān)任紐約電力局主席的羅伯特·摩西預(yù)計，重建后的尼亞加拉發(fā)電項目一期將在三年內(nèi)完成。工程果然如期完成，其中一座發(fā)電站以他的名字命名。
羅伯特·摩西水電站又名尼亞加拉水電站，距離最近城市為劉易斯頓。水電站進水口位于瀑布上游，通過兩條凈寬14米，高20米的城門形隧洞引水至前池，經(jīng)13條直徑7.3-8.7米的壓力鋼管引入水電站水輪機。尾水泄入尼亞加拉河。廠房為半露天式，全長561米，裝13臺15萬千瓦機組，總裝機容量195萬千瓦，平均年發(fā)電量150億千瓦時。
重建后的尼亞加拉發(fā)電成為當(dāng)時西方規(guī)模最大的水利發(fā)電項目，時任美國總統(tǒng)約翰F.肯尼迪稱其為：“杰出的工程成就、展現(xiàn)給世界的范例”。尼亞加拉水電站的聲譽吸引了來自世界各地的工程師和游客。
又一個50年，活力重現(xiàn)
進入新世紀(jì)，歷經(jīng)百年滄桑的尼亞加拉水電站重新煥發(fā)活力。
紐約州電力局這樣介紹尼亞加拉：“這是一個偉大的世界自然奇觀。同時，尼亞加拉大瀑布的動能也可以產(chǎn)生最經(jīng)濟的水力能源。”
今天，尼亞加拉瀑布發(fā)電站是紐約州最大的電力機構(gòu)，發(fā)電量為2400萬千瓦。這種低成本的電力，每年為居民和企業(yè)節(jié)約數(shù)億美元。
2007年9月1日，紐約州電力局獲得了新的聯(lián)邦的許可證，尼亞加拉發(fā)電站將繼續(xù)提供清潔、穩(wěn)定的、無碳的水力發(fā)電，有效期和上次一樣，仍為50年。
尼亞加拉發(fā)電站位于瀑布下游約4英里，包括兩個主要設(shè)施：羅伯特·摩西發(fā)電站和劉易斯頓發(fā)電站，分別有13臺和12臺渦輪機組。在兩個發(fā)電站之間，是一個可容納7.4億加侖的水池；劉易斯頓發(fā)電站還配置有一個1900英畝的水庫，提供額外的水利供應(yīng)。
尼亞加拉大瀑布城下的導(dǎo)管，以每秒37.5加侖的速度，將河水引到劉易斯頓，在那里，河水流經(jīng)羅伯特·摩西發(fā)電站的渦輪發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
在晚上，當(dāng)電力需求低時，劉易斯頓發(fā)電站成為一個泵站，將前池的水輸送到水庫。而在白天，當(dāng)用電高峰來臨時，劉易斯頓又開始啟動發(fā)電機，像摩西發(fā)電站一樣發(fā)電。利用這種方式，水可以產(chǎn)生兩倍的效能。
2006年，紐約州電力局投入3億美元，完成了羅伯特·摩西發(fā)電站的升級和現(xiàn)代化改造，所有13個渦輪機都被替換，發(fā)電設(shè)備也進行了改造，使得發(fā)電站能在21世紀(jì)發(fā)揮最大的效能。2012年，又投入4.6億劉易斯頓發(fā)電站項目升級改造。
美國和加拿大共同擁有尼亞加拉河的資源。半個世紀(jì)多以來，兩國履行了承諾，維護了瀑布的美景。
的確，如何既保持尼亞加拉大瀑布的美景，同時又滿足對電力的需求？必須實現(xiàn)完美的平衡。美國和加拿大于1950年簽署條約，規(guī)定了引水發(fā)電的用水量。從伊利湖流入尼亞加拉河的河水，平均流量為每秒20萬立方英尺（150萬加侖）。協(xié)議要求在每年四月到十月旅游旺季的白天，流量必須保持在每秒10萬立方英尺，晚上和一年內(nèi)其他幾個月，流量可以減少一半。
此外，兩個國家的設(shè)計都是在自己的國土上，從瀑布的上游開挖引水水渠，通過直徑巨大的地下管道將水輸送到大壩前面的水庫。水利設(shè)施是建設(shè)在地下或隧洞中，因此，不會破壞景區(qū)原貌。
1996年至2005年間，加拿大安大略電力公司對SAB2發(fā)電站進行了升級改造，使其發(fā)電能力大幅提升，為此需要引更多的水發(fā)電，于是，開鑿了尼亞加拉隧洞。SAB1和SAB2水電站全部為地下廠房，隧洞外，就是壯麗的大瀑布。
來這里的游客，如果時間充裕，可以到瀑布北部幾公里外的尼亞加拉瀑布發(fā)電站游客中心參觀，這里有互動展覽，3D 照片展覽，包括水電渦輪機、計算機游戲和關(guān)于水電如何產(chǎn)生的講解。
展覽館里中有一幅標(biāo)語：“科學(xué)家總是在尋求更清潔、更有效的生產(chǎn)和輸送電力的方法。”
宋鐵軍
在尼亞加拉，最壯麗的大瀑布美景與歷史最悠久的水電站和諧相處了半個多世紀(jì)。
每個站在尼亞加拉大瀑布前的人都會感嘆：這是五大湖上的明珠，是上帝賜予美國和加拿大兩國的瑰寶。壯觀的景象每年吸引了全球上千萬的游客，為兩國帶來滾滾財源；而充沛的水利資源，則提供了取之不盡用之不竭的清潔能源，百年歷史的水電站依然煥發(fā)活力。
尼亞加拉值得驕傲的，不僅是氣勢磅礴的景象，更是百年來人類與自然的和諧。
美國水利的發(fā)祥地
來尼亞加拉之前，從《能源》雜志編輯那里領(lǐng)受的任務(wù)是，拍一組照片，表現(xiàn)尼亞加拉水電站的前世今生。到了美國紐約州的尼亞加拉瀑布城，領(lǐng)略了美景，眺望了對岸的加拿大，才發(fā)現(xiàn)任務(wù)很難完成。
作為一名普通的游客，在瀑布景區(qū)找到水利的因素還是很難。直觀的有兩處：一是尼亞加拉瀑布公園里發(fā)明家尼古拉斯·特斯拉的雕像，尼亞加拉最早的水電站建成后，利用特斯拉的交流電技術(shù)建設(shè)了世界上第一條電網(wǎng)，將電力輸送到幾十公里外。還有一處在加拿大一側(cè)，距離最著名的景觀馬蹄瀑布咫尺之遙，有一處變電站的遺址。水電站在哪兒？查看地圖才發(fā)現(xiàn)，都在幾公里之外，遠(yuǎn)離景區(qū)。
在紐約州電力局的規(guī)劃中，尼亞加拉所在的地區(qū)（包括布法羅市、尼亞加拉瀑布城、劉易斯頓市）屬于西紐約地區(qū)，水電是這里的主要能源。這里也是美國水利的發(fā)祥地。
尼亞加拉河橫跨美國紐約州與加拿大安大略省的邊界，是連接伊利湖和安大略湖的一條水道，全長僅54公里，海拔卻從174米直降至75米，上游河段河面寬闊，從距伊利湖北岸32公里起河道變窄，水流加速，在一個90°急轉(zhuǎn)彎處，河道上橫亙了一道石灰?guī)r構(gòu)成的斷崖，形成了尼亞加拉瀑布。水勢澎湃，濤聲震天。
133年前，也就是1881年，尼亞加拉河上的第一個水力發(fā)電站建成，瀑布上傾瀉的水流被轉(zhuǎn)化成電力，驅(qū)動了當(dāng)?shù)啬シ坏臋C器，點亮了村莊街道的路燈。1897年，第一座10萬匹馬力的發(fā)電站建成，同年，美國西屋公司在尼亞加拉水電站的首臺交流發(fā)電機投入運行，并為35公里外的水牛城供電，從此確立了現(xiàn)代電網(wǎng)的基礎(chǔ)。特斯拉發(fā)明的交流發(fā)電機和多相交流輸電技術(shù)運用于發(fā)電站。
此后，尼亞加拉河兩岸相繼建成十多座大大小小的發(fā)電站，所生產(chǎn)的電力足以供應(yīng)美國紐約州和加拿大安大略省總需求的四分之一。
尤其值得一提的，水電影響了一個美國著名城市的興衰。由于尼亞加拉瀑布發(fā)電站和電網(wǎng)，布法羅成為北美洲第一個大規(guī)模供電的城市，因此有“光城”之稱。電力促進了鋼鐵、面粉業(yè)等工商業(yè)發(fā)展，并吸引了來自愛爾蘭、意大利、德國和波蘭的移民。這個邊陲小城一度發(fā)展成美國第七大城市，和最富有的五大城市之一。布法羅在上世紀(jì)四五十年代達(dá)到鼎盛階段，甚至當(dāng)時紐約的許多建筑也是模仿布法羅而建的。而它的衰落，則是因為其他城市的崛起。
今日布法羅成為紐約州的文化、教育和醫(yī)療中心之一。2005年被《讀者文摘》選為美國最清潔城市第三位。2001年被《今日美國報》選為“美國最友善城市”。但它也有尷尬一面，很多游客只是途經(jīng)這里，去幾十公里外的尼亞加拉瀑布游覽。這里有著名的香辣雞翅，以及最著名的“奧巴馬香辣雞翅套餐”。
1956年，尼亞加拉水電遭遇一場災(zāi)難，由于滑坡，最大的水電站嚴(yán)重受損，電力生產(chǎn)大幅削減，導(dǎo)致成千上萬的制造業(yè)工作崗位岌岌可危，周邊城市的經(jīng)濟發(fā)展停滯不前。為充分發(fā)揮尼亞加拉河上的水電潛力，1957年，美國國會通過了尼亞加拉水電站重建方案，并授予為期50年的聯(lián)邦的許可證。
當(dāng)時，建筑大師、后來擔(dān)任紐約電力局主席的羅伯特·摩西預(yù)計，重建后的尼亞加拉發(fā)電項目一期將在三年內(nèi)完成。工程果然如期完成，其中一座發(fā)電站以他的名字命名。
羅伯特·摩西水電站又名尼亞加拉水電站，距離最近城市為劉易斯頓。水電站進水口位于瀑布上游，通過兩條凈寬14米，高20米的城門形隧洞引水至前池，經(jīng)13條直徑7.3-8.7米的壓力鋼管引入水電站水輪機。尾水泄入尼亞加拉河。廠房為半露天式，全長561米，裝13臺15萬千瓦機組，總裝機容量195萬千瓦，平均年發(fā)電量150億千瓦時。
重建后的尼亞加拉發(fā)電成為當(dāng)時西方規(guī)模最大的水利發(fā)電項目，時任美國總統(tǒng)約翰F.肯尼迪稱其為：“杰出的工程成就、展現(xiàn)給世界的范例”。尼亞加拉水電站的聲譽吸引了來自世界各地的工程師和游客。
又一個50年，活力重現(xiàn)
進入新世紀(jì)，歷經(jīng)百年滄桑的尼亞加拉水電站重新煥發(fā)活力。
紐約州電力局這樣介紹尼亞加拉：“這是一個偉大的世界自然奇觀。同時，尼亞加拉大瀑布的動能也可以產(chǎn)生最經(jīng)濟的水力能源。”
今天，尼亞加拉瀑布發(fā)電站是紐約州最大的電力機構(gòu)，發(fā)電量為2400萬千瓦。這種低成本的電力，每年為居民和企業(yè)節(jié)約數(shù)億美元。
2007年9月1日，紐約州電力局獲得了新的聯(lián)邦的許可證，尼亞加拉發(fā)電站將繼續(xù)提供清潔、穩(wěn)定的、無碳的水力發(fā)電，有效期和上次一樣，仍為50年。
尼亞加拉發(fā)電站位于瀑布下游約4英里，包括兩個主要設(shè)施：羅伯特·摩西發(fā)電站和劉易斯頓發(fā)電站，分別有13臺和12臺渦輪機組。在兩個發(fā)電站之間，是一個可容納7.4億加侖的水池；劉易斯頓發(fā)電站還配置有一個1900英畝的水庫，提供額外的水利供應(yīng)。
尼亞加拉大瀑布城下的導(dǎo)管，以每秒37.5加侖的速度，將河水引到劉易斯頓，在那里，河水流經(jīng)羅伯特·摩西發(fā)電站的渦輪發(fā)電機，將機械能轉(zhuǎn)化為電能。
在晚上，當(dāng)電力需求低時，劉易斯頓發(fā)電站成為一個泵站，將前池的水輸送到水庫。而在白天，當(dāng)用電高峰來臨時，劉易斯頓又開始啟動發(fā)電機，像摩西發(fā)電站一樣發(fā)電。利用這種方式，水可以產(chǎn)生兩倍的效能。
2006年，紐約州電力局投入3億美元，完成了羅伯特·摩西發(fā)電站的升級和現(xiàn)代化改造，所有13個渦輪機都被替換，發(fā)電設(shè)備也進行了改造，使得發(fā)電站能在21世紀(jì)發(fā)揮最大的效能。2012年，又投入4.6億劉易斯頓發(fā)電站項目升級改造。
美國和加拿大共同擁有尼亞加拉河的資源。半個世紀(jì)多以來，兩國履行了承諾，維護了瀑布的美景。
的確，如何既保持尼亞加拉大瀑布的美景，同時又滿足對電力的需求？必須實現(xiàn)完美的平衡。美國和加拿大于1950年簽署條約，規(guī)定了引水發(fā)電的用水量。從伊利湖流入尼亞加拉河的河水，平均流量為每秒20萬立方英尺（150萬加侖）。協(xié)議要求在每年四月到十月旅游旺季的白天，流量必須保持在每秒10萬立方英尺，晚上和一年內(nèi)其他幾個月，流量可以減少一半。
此外，兩個國家的設(shè)計都是在自己的國土上，從瀑布的上游開挖引水水渠，通過直徑巨大的地下管道將水輸送到大壩前面的水庫。水利設(shè)施是建設(shè)在地下或隧洞中，因此，不會破壞景區(qū)原貌。
1996年至2005年間，加拿大安大略電力公司對SAB2發(fā)電站進行了升級改造，使其發(fā)電能力大幅提升，為此需要引更多的水發(fā)電，于是，開鑿了尼亞加拉隧洞。SAB1和SAB2水電站全部為地下廠房，隧洞外，就是壯麗的大瀑布。
來這里的游客，如果時間充裕，可以到瀑布北部幾公里外的尼亞加拉瀑布發(fā)電站游客中心參觀，這里有互動展覽，3D 照片展覽，包括水電渦輪機、計算機游戲和關(guān)于水電如何產(chǎn)生的講解。
展覽館里中有一幅標(biāo)語：“科學(xué)家總是在尋求更清潔、更有效的生產(chǎn)和輸送電力的方法。”
