我國(guó)抽蓄機(jī)組及成套裝備實(shí)現(xiàn)自主化

　　十年砥礪成就中國(guó)創(chuàng)造──國(guó)網(wǎng)抽蓄機(jī)組及成套裝備自主化攻關(guān)紀(jì)實(shí)

　　浙江省仙居縣，千嶂疊翠，清流急湍，風(fēng)光旖旎，素有“神仙居所”的美譽(yù)。梧桐山下，永安溪畔，國(guó)網(wǎng)浙江仙居抽水蓄能電站建設(shè)工程正如火如荼地進(jìn)行。4月12日，該電站基建現(xiàn)場(chǎng)傳來佳音──由我國(guó)自主設(shè)計(jì)制造的電站1號(hào)機(jī)組成功并網(wǎng)發(fā)電。

　　2003年以前，我國(guó)抽水蓄能領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)研究還處于一片空白，抽水蓄能電站的設(shè)備全部是“舶來品”。2011年10月，我國(guó)第一座機(jī)組設(shè)備完全自主化的抽水蓄能電站──國(guó)網(wǎng)安徽響水澗抽水蓄能電站成功建成，標(biāo)志著我國(guó)成功掌握了抽水蓄能機(jī)組成套設(shè)備研制的核心技術(shù)。隨著2013年4月國(guó)網(wǎng)福建仙游抽水蓄能電站的正式投產(chǎn)發(fā)電，到如今仙居電站單機(jī)容量37.5萬千瓦機(jī)組的成功并網(wǎng)，我國(guó)抽水蓄能自主化設(shè)備不斷獲得推廣應(yīng)用，強(qiáng)有力地支撐了我國(guó)抽水蓄能行業(yè)的快速發(fā)展。

　　十年破浪前行，在“努力超越、追求卓越”的號(hào)角聲中，國(guó)家電網(wǎng)公司引領(lǐng)我國(guó)抽水蓄能成套設(shè)備研制能力從無到有、從弱到強(qiáng)、從靜水深流到波瀾壯闊。

　　依賴進(jìn)口曾是制約發(fā)展的痛點(diǎn)

　　“抽水蓄能機(jī)組，因?yàn)樾枰p向運(yùn)行，而且工況轉(zhuǎn)換復(fù)雜，運(yùn)行水頭高，設(shè)備轉(zhuǎn)速高，設(shè)計(jì)、制造的難度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于常規(guī)水電機(jī)組。以我國(guó)當(dāng)時(shí)的重裝備制造水平來說，發(fā)展抽水蓄能只能依靠進(jìn)口設(shè)備。”國(guó)網(wǎng)新源公司副總經(jīng)理高蘇杰告訴記者。

　　依靠“拿來主義”就要付出高昂的代價(jià)。外國(guó)廠商依仗技術(shù)優(yōu)勢(shì)，讓我國(guó)在設(shè)備引進(jìn)上毫無討價(jià)還價(jià)余地。技術(shù)服務(wù)受制于人，關(guān)鍵部件的供貨周期有時(shí)需要3~6個(gè)月。建設(shè)抽蓄電站，可謂異常艱難。

　　“當(dāng)時(shí)我國(guó)建設(shè)一座抽蓄電站，核心機(jī)電設(shè)備投資要占總投資的一半以上，是國(guó)際市場(chǎng)一般水平的兩倍左右。”中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院總工程師陳順義說。

　　高昂的投資成本、滯后的技術(shù)服務(wù)等問題，嚴(yán)重制約著我國(guó)抽水蓄能事業(yè)的發(fā)展。自二十世紀(jì)60年代我國(guó)在河北崗南建成第一座抽水蓄能電站，經(jīng)過近40年的發(fā)展，到2003年，抽水蓄能電站裝機(jī)容量仍然只占電力裝機(jī)總量的1.6%，而歐洲、日本等發(fā)達(dá)國(guó)家的抽水蓄能裝機(jī)比例早已達(dá)到5%～10%。

　　高蘇杰坦言，當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)抽水蓄能行業(yè)已經(jīng)深刻認(rèn)識(shí)到，實(shí)現(xiàn)抽水蓄能跨越式發(fā)展的基礎(chǔ)，就是必須打破國(guó)外技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)核心設(shè)備的自主化。

　　“后來者”向“領(lǐng)導(dǎo)者”的跨越

　　2003年3月21日，在國(guó)家發(fā)展改革委的統(tǒng)一組織下，國(guó)家電網(wǎng)公司、南方電網(wǎng)公司、中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)等單位的專家齊聚一堂，正式提出要采取“技術(shù)引進(jìn)—掌握優(yōu)化—自主創(chuàng)新”的“三步走”發(fā)展戰(zhàn)略，通過產(chǎn)、學(xué)、研、用的勠力同心“總體戰(zhàn)”，逐步實(shí)現(xiàn)我國(guó)抽水蓄能電站機(jī)組及成套設(shè)備制造自主化。

　　這是我國(guó)抽水蓄能行業(yè)自主化進(jìn)程中具有歷史性的一天，從這一天開始，我國(guó)抽水蓄能設(shè)備自主創(chuàng)新的大幕正式拉開。

　　令旗揮動(dòng)，三軍用命。有關(guān)招標(biāo)領(lǐng)導(dǎo)小組經(jīng)過一年多的談判，從國(guó)際知名的7家抽水蓄能裝備制造商中確定了寶泉等3座新建抽水蓄能電站主機(jī)設(shè)備的中標(biāo)對(duì)象。同時(shí)，我方在“技術(shù)轉(zhuǎn)讓標(biāo)”的談判中也取得了巨大成功，設(shè)備制造商承諾無條件、無保留地轉(zhuǎn)讓其核心技術(shù)。這一將設(shè)備與技術(shù)“打捆招標(biāo)”的模式，與我國(guó)高鐵“以市場(chǎng)換技術(shù)”的思路不謀而合，為我國(guó)抽水蓄能技術(shù)的快速發(fā)展開辟了坦途。

　　自主創(chuàng)新，在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)真正趕超──實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，我國(guó)電力人僅用了3年時(shí)間。

　　摘下水電“皇冠上的明珠”

　　水泵水輪機(jī)是水泵與水輪機(jī)的結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)水泵抽水儲(chǔ)能，又可以化身為水輪機(jī)拖動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，是抽水蓄能電站最核心的設(shè)備。實(shí)現(xiàn)這種功能上的“可逆”，依靠的是它正反雙向運(yùn)行的獨(dú)特能力。

　　國(guó)家科技支撐計(jì)劃“大型抽水蓄能機(jī)組成套設(shè)備研制”課題負(fù)責(zé)人覃大清告訴記者，水泵和水輪機(jī)的水力特性是完全相反的，依靠常規(guī)設(shè)計(jì)手段難以兼顧設(shè)備的穩(wěn)定性和效率，所以有人把水泵水輪機(jī)水力設(shè)計(jì)比喻為水電技術(shù)領(lǐng)域“皇冠上的明珠”。國(guó)外一般采取在轉(zhuǎn)輪上安裝非同步導(dǎo)葉的機(jī)械手段提升設(shè)備穩(wěn)定性，但是治標(biāo)不治本。

　　為了破解這一世界性難題，國(guó)家電網(wǎng)公司研究人員用了兩年時(shí)間，通過對(duì)幾十個(gè)水泵水輪機(jī)模型和上百種設(shè)計(jì)方案的分析論證和試驗(yàn)，制定了以水泵與水輪機(jī)特性并行迭代的水力優(yōu)化設(shè)計(jì)方法，采用水力手段，從根本上保障了水泵水輪機(jī)雙向運(yùn)行的穩(wěn)定性。此外，依托國(guó)家973計(jì)劃“水力發(fā)電設(shè)備前沿技術(shù)研究”等科研課題研究，研究人員還研發(fā)出降低水泵水輪機(jī)無葉區(qū)壓力脈動(dòng)方法、混流式水泵水輪機(jī)長(zhǎng)短葉片轉(zhuǎn)輪等獨(dú)創(chuàng)技術(shù)，獲得5項(xiàng)發(fā)明專利。在保證穩(wěn)定性的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了水泵水輪機(jī)效率的同步提高。

　　依靠這些技術(shù)成果，我國(guó)首個(gè)完全自主設(shè)計(jì)研制的國(guó)網(wǎng)安徽響水澗抽水蓄能電站水泵水輪機(jī)真機(jī)模型，成功通過了瑞士洛桑中立試驗(yàn)臺(tái)的模型驗(yàn)收試驗(yàn)，最優(yōu)效率達(dá)94.28%。

　　找到自主化的最后一塊拼圖

　　作為抽水蓄能電站的“大腦”和“中樞神經(jīng)”，自動(dòng)控制系統(tǒng)指揮、協(xié)調(diào)、控制著電站的所有設(shè)備。由于抽水蓄能機(jī)組運(yùn)行工況多、轉(zhuǎn)換復(fù)雜，其控制系統(tǒng)模型和參數(shù)設(shè)計(jì)極其復(fù)雜，安全可靠性要求極高，已成為抽水蓄能領(lǐng)域的核心技術(shù)。

　　為了打破技術(shù)壟斷，實(shí)現(xiàn)從無到有的突破，國(guó)家電網(wǎng)公司先后兩次立項(xiàng)，由國(guó)網(wǎng)新源公司和南瑞集團(tuán)公司共同承擔(dān)，開啟了大型抽水蓄能電站自動(dòng)控制系統(tǒng)自主研制之路。

　　經(jīng)過6年多時(shí)間，歷經(jīng)1000多次模型試驗(yàn)驗(yàn)證，抽水蓄能電站控制邏輯關(guān)系終于被掌握，具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型抽水蓄能電站計(jì)算機(jī)監(jiān)控、勵(lì)磁、調(diào)速和保護(hù)系統(tǒng)通過自主調(diào)試，成功應(yīng)用于安徽響水澗、福建仙游抽水蓄能電站。2013年，我國(guó)設(shè)備廠商獲得伊朗阿扎得抽水蓄能電站2臺(tái)機(jī)組供貨合同。

　　抽水蓄能設(shè)備自主化工作的最后一塊拼圖終于被找到。

　　按照國(guó)家發(fā)展改革委的規(guī)劃，到2025年，我國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量將增加至1億千瓦。由于我國(guó)抽水蓄能技術(shù)實(shí)現(xiàn)根本性跨越，使得國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的設(shè)備招標(biāo)價(jià)格大幅下降，預(yù)計(jì)可為國(guó)家至少節(jié)省上百億元資金。

　　10年攻堅(jiān)克難，國(guó)家電網(wǎng)公司引領(lǐng)我國(guó)抽水蓄能技術(shù)實(shí)現(xiàn)從跟隨到引領(lǐng)；十年砥礪前行，從“中國(guó)制造”到“中國(guó)創(chuàng)造”的夢(mèng)想正在照進(jìn)現(xiàn)實(shí)。新電改為抽水蓄能電站發(fā)展帶來了機(jī)遇，在已經(jīng)開啟的“十三五”時(shí)期，抽水蓄能電站將發(fā)揮更大的魅力與潛力。（記者朱怡）

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