哈電電機(jī)引領(lǐng)我國(guó)抽水蓄能技術(shù)持續(xù)躍升

■ 富宏杰 王學(xué)善 由慶祝

 

　　日前，國(guó)家能源局公布的抽水蓄能發(fā)展規(guī)劃明確：到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較 “十三五”翻一番，達(dá)到6200萬千瓦以上。到2030年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模較“十四五”再翻一番，達(dá)到1.2億千瓦左右。

　　這是以哈電集團(tuán)哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司 （以下簡(jiǎn)稱哈電電機(jī)）為代表的我國(guó)電力裝備制造企業(yè)，推動(dòng)我國(guó)抽水蓄能技術(shù)和裝備制造水平進(jìn)一步躍升的重大機(jī)遇，對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)全面綠色轉(zhuǎn)型具有重要意義。

　　目前，哈電電機(jī)已參與了22座抽水蓄能電站、79臺(tái)套機(jī)組的研發(fā)制造，一次又一次把性能優(yōu)異、安全可靠的 “皇冠上的明珠”鑲嵌在祖國(guó)的大好河山。

　　作為我國(guó)電力裝備制造行業(yè)的龍頭企業(yè)，哈電電機(jī)積極服從服務(wù)于國(guó)家戰(zhàn)略，通過科研創(chuàng)新和攻關(guān)，推動(dòng)我國(guó)抽水蓄能技術(shù)水平持續(xù)躍升，為蒲石河、響水澗、溧陽、仙居、敦化、豐寧、陽江等一大批國(guó)家重點(diǎn)抽水蓄能工程打造精品機(jī)組，促進(jìn)了國(guó)家能源的清潔、低碳、綠色發(fā)展。

　　

　　作為電網(wǎng)系統(tǒng)的重要一環(huán)，抽水蓄能電站既能在用電高峰期發(fā)電供能、又能在用電低谷期蓄水儲(chǔ)能，對(duì)保證整個(gè)電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高供電質(zhì)量至關(guān)重要，被譽(yù)為水電 “皇冠上的明珠”。

　　長(zhǎng)期艱辛探索。哈電電機(jī)從上世紀(jì)60年代，便開始了抽水蓄能研發(fā)的 “圓夢(mèng)之旅”。1966年，結(jié)合密云電站各項(xiàng)參數(shù)，開始進(jìn)行水泵水輪機(jī)水力研究；1977年，與清華大學(xué)等單位合作，開始進(jìn)行100米水頭段水泵水輪機(jī)水力研究；從1980年代中期開始，先后開展了200米、300米和500米水頭段的水泵水輪機(jī)水力研究，并研發(fā)出了具有代表性的水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪。

　　取得實(shí)質(zhì)突破。2005年2月，國(guó)家發(fā)改委為了進(jìn)一步推進(jìn)我國(guó)抽水蓄能技術(shù)發(fā)展，支持哈電電機(jī)簽訂了寶泉、白蓮河等單機(jī)容量300兆瓦的抽水蓄能機(jī)組合同，要求加快抽水蓄能機(jī)組研制技術(shù)的研究速度。在國(guó)家的大力支持下，哈電電機(jī)多措并舉提升技術(shù)水平，全面掌握了抽水蓄能機(jī)組制造技術(shù)。

　　打破國(guó)外壟斷。哈電電機(jī)在博采眾長(zhǎng)的同時(shí)，堅(jiān)持加大自主創(chuàng)新力度，先后完成多個(gè)大型抽水蓄能項(xiàng)目機(jī)組的研發(fā)、設(shè)計(jì)和制造，摸索出了一套獨(dú)有的水力開發(fā)技術(shù)體系，打破了國(guó)外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)了抽水蓄能機(jī)組的完全國(guó)產(chǎn)化。

　　

　　由于抽水蓄能機(jī)組自身的特性要求，不但設(shè)計(jì)水頭高，而且啟停機(jī)時(shí)工況復(fù)雜，對(duì)機(jī)組各部件的剛強(qiáng)度、抗疲勞性能等要求十分嚴(yán)格。哈電電機(jī)有針對(duì)性地創(chuàng)新、優(yōu)化，多年來，在水泵水輪機(jī)、發(fā)電電動(dòng)機(jī)、控制系統(tǒng)裝置及系統(tǒng)集成技術(shù)等方面取得了多項(xiàng)重大成果，獲得國(guó)家發(fā)明專利6項(xiàng)，獲得省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)。

　　破解世界性難題。抽水蓄能機(jī)組的主要研發(fā)難點(diǎn)集中在效率與穩(wěn)定性同時(shí)兼顧的問題上，尤其是水力穩(wěn)定性更是難中之難。在水泵水輪機(jī)運(yùn)行不穩(wěn)定區(qū)，業(yè)內(nèi)稱之為 “S區(qū)”和 “駝峰區(qū)”，機(jī)組并網(wǎng)困難是公認(rèn)的世界難題。

　　以往的進(jìn)口機(jī)組通常借助機(jī)械手段來實(shí)現(xiàn)機(jī)組并網(wǎng)，這樣不但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，機(jī)組振動(dòng)大，而且會(huì)嚴(yán)重影響機(jī)組的運(yùn)行壽命和安全可靠性。哈電電機(jī)打破了傳統(tǒng)的機(jī)械思維方式，從水力設(shè)計(jì)的角度入手，解決了水泵水輪機(jī)不穩(wěn)定區(qū)并網(wǎng)難題，大大降低了機(jī)組的振動(dòng)，提高了機(jī)組的安全可靠性，此項(xiàng)水力設(shè)計(jì)技術(shù)達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

　　“分?jǐn)?shù)極路比”誕生。隨著抽水蓄能機(jī)組容量的不斷增加，常出現(xiàn)容量、電壓和轉(zhuǎn)速不匹配的問題。為此，哈電電機(jī)科研人員想盡了所有繞組接線的可能性，繪制了上千種繞組接線圖，提出了分?jǐn)?shù)極路比繞組的評(píng)價(jià)指標(biāo)。通過持續(xù)地研究驗(yàn)證，科研人員終于選出了最佳的繞組排列方案，并開發(fā)出了相關(guān)的程序，獲得了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的分?jǐn)?shù)極路比繞組技術(shù)創(chuàng)新成果，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。

　　此外，哈電電機(jī)還研發(fā)出水泵水輪機(jī)長(zhǎng)短葉片轉(zhuǎn)輪、高轉(zhuǎn)速向心式磁極絕緣托板等獨(dú)創(chuàng)成果，為機(jī)組穩(wěn)定性和效率的雙向提高增加砝碼，達(dá)到世界領(lǐng)先水平。

　　

　　在國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局、科技部、國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司等國(guó)家部委和業(yè)主單位的大力支持下，哈電電機(jī)走上大型抽水蓄能機(jī)組的自主化研制之路，培養(yǎng)了一批抽水蓄能領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人才，為我國(guó)抽水蓄能技術(shù)的完善和創(chuàng)新夯實(shí)了基礎(chǔ)。

　　完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。2008年4月，哈電電機(jī)喜獲安徽響水澗抽水蓄能機(jī)組合同。經(jīng)過不懈努力，響水澗機(jī)組于2011年成功并網(wǎng)發(fā)電，機(jī)組運(yùn)行效率、壓力脈動(dòng)、空化等綜合特性指標(biāo)均達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。

　　整體技術(shù)國(guó)際先進(jìn)。哈電電機(jī)連續(xù)完成國(guó)家重點(diǎn)抽水蓄能項(xiàng)目機(jī)組研制任務(wù)，引領(lǐng)我國(guó)抽水蓄能裝備研制走上快車道。2015年，成功中標(biāo)世界裝機(jī)容量最大的河北豐寧抽水蓄能電站機(jī)組合同；2016年，研制的當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大375兆瓦仙居抽水蓄能機(jī)組實(shí)現(xiàn) “一年四投”。同年，哈電電機(jī)在與國(guó)外企業(yè)公開競(jìng)爭(zhēng)的項(xiàng)目中勝出，成功簽訂荒溝4臺(tái)300兆瓦抽水蓄能機(jī)組合同，并首次將發(fā)電電動(dòng)機(jī)繞組對(duì)稱四支路技術(shù)應(yīng)用其中。2017年，水頭變幅最大的溧陽抽水蓄能機(jī)組 “一年六投”，于次年通過了專項(xiàng)成果鑒定 “整體技術(shù)國(guó)際先進(jìn)，關(guān)鍵技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先”。

　　此外，哈電電機(jī)還先后簽訂了吉林敦化、山東文登、福建周寧、江蘇句容、廣東陽江、浙江縉云等抽水蓄能機(jī)組制造合同。其中，陽江抽水蓄能電站機(jī)組單機(jī)容量400兆瓦，為目前國(guó)內(nèi)單機(jī)容量最大；最高揚(yáng)程超過700米、額定轉(zhuǎn)速500轉(zhuǎn)/分、綜合技術(shù)難度和技術(shù)水平為我國(guó)最高，屬世界級(jí)超高水頭電站。

　　目前，哈電電機(jī)正在開展單機(jī)容量425兆瓦、最高水頭近800米的抽水蓄能機(jī)組技術(shù)研究，將引領(lǐng)我國(guó)抽水蓄能技術(shù)和裝備制造水平再上新臺(tái)階，助力國(guó)家實(shí)現(xiàn)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)。