中國儲能網(wǎng)訊：在習(xí)近平總書記“兩山”理念的提出地——浙江省湖州市安吉縣，國內(nèi)最高水頭長龍山抽水蓄能電站首臺機組轉(zhuǎn)子緩緩落下，被喻為水電設(shè)備制造行業(yè)“皇冠上的明珠”，牢牢地鑲嵌在“綠水青山”之中……東方電機正在向世界抽水蓄能技術(shù)研發(fā)的極限發(fā)起挑戰(zhàn)。
10月17日12時6分，由東方電氣集團東方電機有限公司（簡稱“東方電機”）自主研制的國內(nèi)最高水頭抽水蓄能電站——浙江長龍山抽水蓄能電站首臺機組轉(zhuǎn)子吊裝就位，標(biāo)志著長龍山電站首臺機組安裝工作完成又一重大里程碑節(jié)點。
“長龍山抽水蓄能電站踐行了習(xí)近平總書記‘綠水青山就是金山銀山’理念。該機組的設(shè)計開發(fā)綜合難度系數(shù)屬世界等級，一是國內(nèi)最高水頭達(dá)756米，二是單機容量達(dá)35萬千瓦，三是轉(zhuǎn)速達(dá)500轉(zhuǎn)/分，四是技術(shù)性能參數(shù)高。東方電機將大國重器核心技術(shù)掌握在自己手中?！睎|方電機有限公司副總經(jīng)理張?zhí)禊i在吊裝現(xiàn)場接受中國電力報記者采訪時說。
打造世界一流抽水蓄能電站
長龍山抽水蓄能電站屬于超高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量抽水蓄能電站，最高水頭達(dá)到756米，是世界第二、中國第一高水頭抽蓄電站。東方電機承擔(dān)該電站4臺35萬千瓦抽水蓄能機組研制任務(wù)，著力打造長龍山精品機組。
東方電機有限公司黨委書記、董事長劉輝不止一次強調(diào)：“要將長龍山抽水蓄能項目執(zhí)行作為東方電機的核心工程，打造成為東方電機‘抽水蓄能2.0版’的全新標(biāo)桿，配合三峽集團把長龍山抽水蓄能電站建設(shè)成示范電站、標(biāo)桿電站，建設(shè)成世界一流抽水蓄能電站?！?
自獲得長龍山電站4臺35萬千瓦抽水蓄能機組研制任務(wù)以來，東方電機以建設(shè)“綠色、精品、典范、和諧、創(chuàng)新”的美麗長龍山工程為目標(biāo)，在產(chǎn)品研發(fā)設(shè)計、項目管理、質(zhì)量控制、生產(chǎn)制造、安裝調(diào)試、售后服務(wù)等各環(huán)節(jié)，抽調(diào)精兵強將，確保嚴(yán)格履行合同和技術(shù)文件，確保過程受控，確保按期交貨，確保質(zhì)量優(yōu)良，確保服務(wù)優(yōu)質(zhì)，著力打造長龍山精品機組。
轉(zhuǎn)子是抽水蓄能發(fā)電電動機重要部件，也是機組安裝過程中單件起吊重量最大的關(guān)鍵核心部件。東方電機研制的長龍山500轉(zhuǎn)/分、35萬千瓦發(fā)電電動機，轉(zhuǎn)子采用一根軸、整圓磁軛結(jié)構(gòu)，整體高10.9米，直徑4.7米，整體起吊重量約413噸（不含吊具）。在參建各方的共同努力下，轉(zhuǎn)子各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，其中，轉(zhuǎn)子整體圓柱度0.40毫米，同心度0.11毫米，垂直度0.15毫米，均優(yōu)于三峽集團制定的長龍山機組安裝質(zhì)量檢測精品標(biāo)準(zhǔn)。
“本次轉(zhuǎn)子吊裝完成后，下一階段將進行機組軸線調(diào)整和分部系統(tǒng)安裝、調(diào)試工作，力爭在年底前完成機組總裝，為明年首批機組投產(chǎn)發(fā)電、向建黨一百周年獻(xiàn)禮奠定堅實基礎(chǔ)。”張?zhí)禊i告訴中國電力報記者。
挑戰(zhàn)世界抽水蓄能技術(shù)研發(fā)極限
長龍山機組的性能和設(shè)計都達(dá)到了全新高度，是當(dāng)之無愧的“大國重器”。該機組的成功研制意味著中國自主研發(fā)的抽水蓄能成套設(shè)備已達(dá)國際領(lǐng)先水平，且擁有完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，全面增強了我國在國際抽蓄領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)。
浙江長龍山抽水蓄能電站共安裝6臺35萬千瓦可逆式水輪發(fā)電機組，屬800米水頭段，該機組設(shè)計制造難度在世界水力發(fā)電設(shè)備發(fā)展史上也絕無僅有。中國長江三峽集團有限公司機電工程局局長張成平曾將長龍山抽水蓄能電站稱為“五超”工程：“超高水頭、超高轉(zhuǎn)速、超大容量、超大難度的超大工程”。在許多水電專家眼里，長龍山抽水蓄能機組的設(shè)計制造已經(jīng)到達(dá)了世界抽水蓄能技術(shù)研發(fā)的極限。
“長龍山抽水蓄能項目是一項當(dāng)之無愧的‘五超’工程。”張?zhí)禊i告訴中國電力報記者，一是水頭高。該機組額定水頭710米，最高水頭756米，最大升壓水頭1200米，強度試驗水頭1800米，是國內(nèi)水頭最高、世界水頭第二的抽水蓄能電站；二是容量大。單機出力為35萬千瓦，位列國內(nèi)第二；三是轉(zhuǎn)速高。轉(zhuǎn)速達(dá)500轉(zhuǎn)/分，屬國際、國內(nèi)大型抽蓄電站最高轉(zhuǎn)速等級；四是要求高。要求機組運行高效率、高穩(wěn)定性、高可靠性、高均衡性；五是難度高。設(shè)計開發(fā)難度屬世界最高等級，是國內(nèi)設(shè)計和制造難度最大的發(fā)電電動機。
之所以說長龍山抽水蓄能機組是在挑戰(zhàn)世界抽水蓄能技術(shù)研發(fā)的極限，主要體現(xiàn)在兩方面：一方面是雙向、高速、重載等特點使推力軸承運行溫度、損耗以及支撐結(jié)構(gòu)承載問題突出。另一方面是每極容量達(dá)32兆伏安以上，線速度達(dá)182米/秒以上，旋轉(zhuǎn)部件的應(yīng)力交變、疲勞及散熱都是難點。面對前所未有挑戰(zhàn)，東方電機依托在抽水蓄能行業(yè)三十多年的實力和經(jīng)驗，不斷攻堅克難，向著抽水蓄能領(lǐng)域的“珠穆朗瑪峰”勇敢邁進。
轉(zhuǎn)輪是水輪發(fā)電機組的心臟，其質(zhì)量、性能直接影響到機組的安全穩(wěn)定運行。轉(zhuǎn)輪研制也是整個長龍山抽水蓄能機組中研發(fā)難度最大，制造難題最多的部件。面對800米水頭段抽水蓄能轉(zhuǎn)輪技術(shù)被國外壟斷的現(xiàn)實，東方電機長龍山轉(zhuǎn)輪研發(fā)團隊精心組織、刻苦攻關(guān)，研發(fā)出水力性能極優(yōu)的轉(zhuǎn)輪模型，并創(chuàng)造性采用分葉盤制造結(jié)構(gòu)，解決了狹長窄流道轉(zhuǎn)輪的焊接制造難題，在保證質(zhì)量的前提下大大縮短了轉(zhuǎn)輪制造周期。
長龍山抽水蓄能機組的研發(fā)成功，標(biāo)志著東方電機達(dá)到了世界抽水蓄能機組領(lǐng)先水平，形成了獨立、完整，具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)和“東方特色”抽水蓄能機組技術(shù)體系，成功培養(yǎng)了涵蓋研發(fā)、設(shè)計、制造、成套、安裝、調(diào)試等年輕有為的技術(shù)研發(fā)和項目管理隊伍。
東方電機抽水蓄能技術(shù)“三級跳”
從惠州、黑麋峰、呼和浩特機組的國產(chǎn)化研制，到仙游、仙居、深圳機組技術(shù)指標(biāo)達(dá)世界先進水平，從績溪、敦化、長龍山超高水頭段大容量機組的攻關(guān)，到豐寧、沂蒙、永泰、蟠龍項目的全面開花……東方電機不斷標(biāo)注世界抽水蓄能機組研制新高度。
抽水蓄能機組的設(shè)計和制造，一直被喻為是水電設(shè)備制造領(lǐng)域“皇冠上的明珠”，是水力發(fā)電行業(yè)中最復(fù)雜、最難啃的一塊“硬骨頭”。
2003年，國家發(fā)展改革委決定以惠州抽水蓄能電站為依托工程之一，逐步實現(xiàn)我國抽水蓄能電站機組設(shè)備制造的國產(chǎn)化。東方電機承擔(dān)了惠州電站A廠4號機組制造工作。2005年，東方電機又獲得了湖南黑糜峰、內(nèi)蒙古呼和浩特兩個抽水蓄能電站機組設(shè)備國產(chǎn)化后續(xù)工作的依托項目。
隨著抽水蓄能裝備國產(chǎn)化推進，東方電機進一步攻克了抽水蓄能機組涉及到的S型特性、駝峰、效率、穩(wěn)定性等難題。東方電機研制的福建仙游4臺30萬千瓦機抽水蓄能機組標(biāo)志著我國已具備大型抽水蓄能機組的自主研制能力，打破了國外的技術(shù)壁壘；自主研發(fā)的已投運單機容量最大的37.5萬千瓦浙江仙居抽水蓄能機組，標(biāo)志著我國抽水蓄能機組闖進了世界一流行列，提高了我國在抽水蓄能領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)。
2015年，東方電機獲得了安徽績溪6臺30萬千瓦和吉林敦化兩臺35萬千瓦兩個抽水蓄能項目合同，均是國內(nèi)乃至世界范圍內(nèi)超高水頭段的大容量項目，且機組轉(zhuǎn)速均為每分鐘500轉(zhuǎn)，標(biāo)志著東方電機抽水蓄能技術(shù)及研制能力都達(dá)到了世界新高度。2017年，東方電機又一舉中標(biāo)浙江長龍山抽水蓄能電站4臺35萬千瓦抽水蓄能機組及其輔助設(shè)備采購合同，它的水頭高度位居世界第二，這也意味著該機組技術(shù)難度達(dá)到了世界頂級。
深耕抽水蓄能三十余年，東方電機完成了抽水蓄能技術(shù)的“三級跳”——機組參數(shù)水平達(dá)到世界先進水平；機組穩(wěn)定性、安全性指標(biāo)達(dá)到世界先進水平；機組機型成功擴展至800米的高水頭段。隨著河北豐寧二期、山東沂蒙、福建永泰、重慶蟠龍等一大批抽水蓄能機組相繼中標(biāo)，東方電機抽水蓄能“2.0版本”正在全面開花，至此，東方電機已成為國際抽水蓄能機組最全、業(yè)績最好的企業(yè)之一。
記者手記
不斷超越 永不止步
于海江
在世界抽水蓄能領(lǐng)域，她或許不是單機容量最大的一個，也并非水頭最高的一支，但卻是綜合技術(shù)難度最高的一座。長龍山抽水蓄能機組的研制成功，意味著我國自主研發(fā)的抽水蓄能成套設(shè)備已達(dá)國際領(lǐng)先水平，打破了長期以來高水頭段抽水蓄能關(guān)鍵技術(shù)被國外壟斷的局面，提高了我國在國際抽蓄領(lǐng)域的影響力和話語權(quán)。
抽水蓄能電站具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等多種功能，運行靈活、反應(yīng)快速，是電力系統(tǒng)中的特殊電源。尤其在以風(fēng)電和光伏為代表的可再生能源高比例發(fā)展的電力系統(tǒng)中，其平抑風(fēng)光電波動性、反調(diào)峰特性的優(yōu)勢愈發(fā)凸顯，是調(diào)峰調(diào)頻不可或缺的手段。
無論是“2030年我國非化石能源發(fā)電比重力爭達(dá)到50%”還是“爭取2060年前實現(xiàn)碳中和”，以風(fēng)電和光伏為代表的可再生能源占比將呈幾何式增長，這對抽水蓄能電站的數(shù)量和質(zhì)量都提出了前所未有的迫切需求。國家能源局也將于近期啟動全國新一輪抽水蓄能中長期規(guī)劃編制工作，足見其必要性和緊迫性。
過去，我國抽水蓄能機組的關(guān)鍵技術(shù)受制于人，尤其是大容量、高水頭復(fù)雜抽水蓄能機組核心技術(shù)成了“難啃的骨頭”。長龍山抽水蓄能機組的研制成功，使我國抽水蓄能技術(shù)研發(fā)到達(dá)了世界極限，將“大國重器”核心關(guān)鍵技術(shù)牢牢地掌握在自己手中。未來，越來越多的國產(chǎn)化抽水蓄能機組將會被安裝在祖國的大江南北，“中國制造”的抽水蓄能機組也將成為中國的一張新名片被世界熟知。
作者：于海江 王媛 鄔明俊
