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哈电电机引领我国抽水蓄能技术持续跃升

来源: 本站 浏览次数:605 发布时间:2021-11-23

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为适应新型电力系统建设和大规模高比例新能源发展,助力国家实现“碳达峰、碳中和”目标,日前,国家能源局综合司公布了《抽水蓄能中长期发展规划(2021-2035年)》(简称《规划》),要求加快抽水蓄能电站核准建设:到2025年,抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番,达到6200万千瓦以上;到2030年,抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番,达到1.2亿千瓦左右;到2035年,形成满足新能源高比例大规模发展需求的,技术先进、管理优质、国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业,培育形成一批抽水蓄能大型骨干企业。

这是以哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司为代表的我国电力装备制造企业,推动我国抽水蓄能技术和装备制造水平进一步跃升的重大机遇,为促进经济社会发展全面绿色转型具有重要意义。

目前,哈电电机已参与了22座抽水蓄能电站、79台套机组的研发制造,一次又一次把性能优异、安全可靠的“皇冠上的明珠”镶嵌在祖国的大好河山。



参与22座电站、研制79台机组

哈电电机引领我国抽水蓄能技术持续跃升


国家主席习近平在第七十五届联合国大会发表演讲时提出,中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争于2030年前实现“碳达峰”,并首次提出努力争取2060年前实现“碳中和”。这为我国电力装备制造行业发展指明了方向。

近年来,我国风电和太阳能等新能源在电网中的占比越来越高。但由于风电和太阳能等新能源的间歇性特征,电力系统需要配备15%的储能电源,以保证电网的电压和频率稳定。而抽水蓄能电站是最经济、最可靠、最灵活的大规模储能方式。

作为我国电力装备制造行业的龙头企业,哈电电机积极服从服务于国家战略,通过科研创新和攻关,推动我国抽水蓄能技术水平持续跃升,为蒲石河、响水涧、溧阳、仙居、敦化、丰宁、阳江等一大批国家重点抽水蓄能工程打造精品机组,促进了国家能源的清洁、低碳、绿色发展。

随着《规划》的出台和未来几年的陆续实施,哈电电机将发挥优势,在抽水蓄能电站建设和机组的制造中再展身手,为我国能源结构优化、实现“碳达峰、碳中和”目标和推动经济社会发展注入更多新动能。


圆梦之旅

作为电网系统的重要一环,抽水蓄能电站既能在用电高峰期发电供能、又能在用电低谷期蓄水储能,对保证整个电力系统安全稳定运行、提高供电质量至关重要,被誉为水电“皇冠上的明珠”。

长期艰辛探索。哈电电机从上世纪60年代,便开始了抽水蓄能研发的“圆梦之旅”。1966年,结合密云电站各项参数,开始进行水泵水轮机水力研究;1977年,与清华大学等单位合作,开始进行100米水头段水泵水轮机水力研究;从1980年代中期开始,先后开展了200米、300米和500米水头段的水泵水轮机水力研究,并研发出了具有代表性的水泵水轮机转轮。

取得实质突破。2005年2月,国家发改委为了进一步推进我国抽水蓄能技术,支持哈电电机签订了宝泉、白莲河等300兆瓦抽水蓄能机组合同,要求加快抽水蓄能机组研制技术的研究。在国家的大力支持下,哈电电机多措并举提升技术水平,全面掌握了抽水蓄能机组制造技术。

打破国外垄断。哈电电机坚持自主创新,先后完成多个大型抽水蓄能项目机组的研发、设计和制造,摸索出了一套独有的水力开发技术体系,打破了国外技术垄断,实现了抽水蓄能机组的完全国产化。


创新之路

由于抽水蓄能机组自身的特性要求,不但设计水头高,而且启停机时工况复杂,对机组各部件的刚强度、抗疲劳性能等要求十分严格。哈电电机有针对性地创新、优化,多年来,在水泵水轮机、发电电动机、控制系统装置及系统集成技术等方面取得了多项重大成果,获得国家发明专利6项,获得省部级科技进步奖3项。

破解世界性难题。抽水蓄能机组的主要研发难点集中在效率与稳定性同时兼顾的问题上,尤其是水力稳定性更是难中之难。在水泵水轮机运行不稳定区,业内称之为“S区”和“驼峰区”,机组并网困难是公认的世界难题。

以往的进口机组通常借助机械手段来实现机组并网,这样不但结构复杂,机组振动大,而且会严重影响机组的运行寿命和安全可靠性。哈电电机打破了传统的机械思维方式,从水力设计的角度入手,解决了水泵水轮机不稳定区并网难题,大大降低了机组的振动,提高了机组的安全可靠性,此项水力设计技术达到世界领先水平。

“分数极路比”诞生。随着抽水蓄能机组容量的不断增加,常出现容量、电压和转速不匹配的问题。设计水泵水轮机时,不得不退而求其次,放弃水力性能优越的转速。若要解决这一矛盾,就必须采用新的定子绕组连接方式。

哈电电机科研人员想尽了所有绕组接线的可能性,绘制了上千种绕组接线图,提出了分数极路比绕组的评价指标。通过持续地研究验证,科研人员终于选出了最佳的绕组排列方案,并开发出了相关的程序,获得了具有自主知识产权的分数极路比绕组技术创新成果,填补了国内技术空白。

此外,哈电电机还研发出水泵水轮机长短叶片转轮、高转速向心式磁极绝缘托板等独创成果,为机组稳定性和效率的双向提高增加砝码,达到世界领先水平。


傲人之绩

在国家发展改革委、国家能源局、科技部、国家电网公司、南方电网公司等国家部委和业主单位的大力支持下,哈电电机走上大型抽水蓄能机组的自主化研制之路,培养了一批抽水蓄能领域专业技术人才,为我国抽水蓄能技术的完善和创新夯实了基础。

完全自主知识产权。2008年4月,哈电电机喜获安徽响水涧抽水蓄能机组合同。经过不懈努力,响水涧机组于2011年成功并网发电,机组运行效率、压力脉动、空化等综合特性指标均达到了国际先进水平。

整体技术国际先进。此后,哈电电机连续完成国家重点抽水蓄能项目机组研制任务,引领我国抽水蓄能装备研制走上快车道。2015年,成功中标世界装机容量最大的抽水蓄能电站——河北丰宁水电站机组制造合同,填补了400米至500米水头段蓄能机组的空白。

2016年,哈电电机研制的当时国内单机容量最大375兆瓦仙居抽水蓄能机组实现“一年四投”。同年,哈电电机在与国外企业公开竞争的项目中胜出,成功签订荒沟4台300兆瓦抽水蓄能机组合同,并首次将发电电动机绕组对称四支路技术应用其中。2017年,水头变幅最大的溧阳抽水蓄能机组“一年六投”,于次年通过了专项成果鉴定“整体技术国际先进,关键技术国际领先”。

此外,哈电电机还先后签订了吉林敦化、山东文登、福建周宁、江苏句容、广东阳江、浙江缙云等抽水蓄能机组制造合同。其中,阳江抽水蓄能电站机组单机容量400兆瓦,为目前国内单机容量最大;最高扬程超过700米、额定转速500转/分、综合技术难度和技术水平为我国最高,属世界级超高水头电站,首台机组有望在今年年底投产发电。

目前,哈电电机正在开展单机容量425兆瓦、最高水头近800米的抽水蓄能机组技术研究,将引领我国抽水蓄能技术和装备制造水平再上新台阶。作为电力装备制造行业骨干企业,哈电电机将落实《规划》部署,推动我国抽水蓄能技术水平和装备实力持续跃升,助力国家实现“碳达峰、碳中和”目标。



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