中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日0時(shí)35分，夜靜悄悄的，坐落在皖南山區(qū)浮山腳下的響水澗電站猶如一幅水墨丹青。
然而，燈火通明的響水澗電站地下廠房里是另一番景象——轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)組發(fā)出轟鳴聲。在我國(guó)首套10萬(wàn)千瓦級(jí)國(guó)產(chǎn)SFC的拖動(dòng)下，響水澗電站3號(hào)機(jī)組僅用7分鐘，就從停機(jī)變?yōu)槌樗\(yùn)行方式，下水庫(kù)的水源源不斷地被抽至上水庫(kù)，為白天發(fā)電蓄滿(mǎn)了能量。隨后，這套投運(yùn)1個(gè)多月、已成功啟動(dòng)46次的國(guó)產(chǎn)SFC恢復(fù)備用狀態(tài)，在設(shè)備室等候下一次抽水的到來(lái)。
彌補(bǔ)10萬(wàn)千瓦級(jí)抽水蓄能機(jī)組設(shè)備短板
我國(guó)抽水蓄能行業(yè)起步較晚，20世紀(jì)90年代末大型抽水蓄能電站才陸續(xù)投產(chǎn)，而且早期投產(chǎn)電站的主機(jī)及輔助設(shè)備為成套進(jìn)口。十幾年來(lái)，經(jīng)過(guò)幾代人艱苦卓絕的努力，我國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量實(shí)現(xiàn)了幾何式增長(zhǎng)，抽水蓄能設(shè)備研發(fā)制造逐步實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，但是抽水蓄能機(jī)組SFC設(shè)備國(guó)產(chǎn)化一直沒(méi)能實(shí)現(xiàn)有效突破。打破國(guó)外壟斷，研制出我國(guó)的SFC，成為國(guó)內(nèi)抽水蓄能行業(yè)從業(yè)者們的夙愿。
作為抽水蓄能電站的關(guān)鍵控制設(shè)備，SFC負(fù)責(zé)將抽水蓄能機(jī)組由靜止?fàn)顟B(tài)拖拽至抽水工況運(yùn)行。由SFC拖動(dòng)的機(jī)組啟動(dòng)方式相比背靠背等方式而言，具有快速、簡(jiǎn)便、高效、可靠的特點(diǎn)。此前國(guó)內(nèi)抽水蓄能機(jī)組SFC研發(fā)、技術(shù)與市場(chǎng)長(zhǎng)期被國(guó)外少數(shù)企業(yè)壟斷，導(dǎo)致設(shè)備成本昂貴、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用高，核心關(guān)鍵技術(shù)受制于人。
為打破國(guó)外企業(yè)的技術(shù)和設(shè)備壟斷、降低設(shè)備成本，早在2008年，國(guó)家電網(wǎng)公司便進(jìn)行抽水蓄能機(jī)組SFC國(guó)產(chǎn)化研制科技項(xiàng)目立項(xiàng)，國(guó)網(wǎng)新源控股有限公司與國(guó)網(wǎng)電力科學(xué)研究院聯(lián)合承擔(dān)并研制了國(guó)內(nèi)首臺(tái)抽水蓄能機(jī)組SFC，并成功在潘家口抽水蓄能電站（擁有3臺(tái)9萬(wàn)千瓦機(jī)組）完成了示范應(yīng)用，積累了SFC國(guó)產(chǎn)化研制的寶貴經(jīng)驗(yàn)。
近年來(lái)，新建抽水蓄能電站機(jī)組單機(jī)容量多為25萬(wàn)千瓦以上，10萬(wàn)千瓦級(jí)抽水蓄能機(jī)組SFC一直未能?chē)?guó)產(chǎn)化。為彌補(bǔ)10萬(wàn)千瓦級(jí)抽水蓄能機(jī)組設(shè)備技術(shù)短板，公司于2013年立項(xiàng)，由國(guó)網(wǎng)新源公司與南瑞繼保公司聯(lián)合承擔(dān)開(kāi)展10萬(wàn)千瓦級(jí)國(guó)產(chǎn)抽水蓄能機(jī)組SFC研發(fā)。新研制的SFC將在總裝機(jī)容量為100萬(wàn)千瓦（4臺(tái)25萬(wàn)千瓦機(jī)組）的響水澗電站開(kāi)展示范應(yīng)用，開(kāi)始10萬(wàn)千瓦級(jí)SFC國(guó)產(chǎn)化破冰之旅。中國(guó)工程院院士、國(guó)網(wǎng)電科院名譽(yù)院長(zhǎng)、南瑞繼保公司董事長(zhǎng)沈國(guó)榮的一番話(huà)擲地有聲：“國(guó)網(wǎng)新源公司和南瑞繼保公司有責(zé)任、有義務(wù)，也有能力研制出高水平的SFC產(chǎn)品，為大容量抽水蓄能機(jī)組設(shè)備國(guó)產(chǎn)化做出貢獻(xiàn)?！?
同心協(xié)力攻克技術(shù)難題
承擔(dān)這一科技項(xiàng)目，南瑞繼保公司研究院副院長(zhǎng)沈全榮躊躇滿(mǎn)志，他說(shuō)：“我們有信心研制出技術(shù)先進(jìn)、高可靠性的產(chǎn)品，因?yàn)槲覀冊(cè)谙嚓P(guān)技術(shù)領(lǐng)域已有豐富的技術(shù)積累、高水平的硬軟件平臺(tái)，更有齊全的專(zhuān)業(yè)研發(fā)隊(duì)伍。”
然而自主創(chuàng)新之路并非坦途，首先遇到的難題就是SFC容量計(jì)算。設(shè)備研發(fā)技術(shù)負(fù)責(zé)人劉為群說(shuō)：“SFC容量計(jì)算如同設(shè)計(jì)火車(chē)頭的動(dòng)力一樣重要。容量算小了，將來(lái)機(jī)組轉(zhuǎn)速升不上去；容量算大了，浪費(fèi)投資。國(guó)外技術(shù)保密，國(guó)內(nèi)沒(méi)有成熟有經(jīng)驗(yàn)的算法，這是一塊硬骨頭。”
石祥建是研究工作牽頭人，他帶領(lǐng)同事搜索相關(guān)材料，翻閱抽水蓄能SFC技術(shù)資料，但沒(méi)找到準(zhǔn)確有效的計(jì)算方法?！耙鰢?guó)產(chǎn)SFC，我們必須攻克容量計(jì)算這道難關(guān)，老外能做的我們也一定能做到?！笔榻ǖ囊幌?huà)讓同事們憋足了勁。
他們從電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程研究入手，通過(guò)理論方法推導(dǎo)SFC容量計(jì)算公式；研究同步電動(dòng)機(jī)模型，改造實(shí)時(shí)數(shù)字仿真系統(tǒng)（RTDS）現(xiàn)有電機(jī)模型，用仿真辦法計(jì)算SFC系統(tǒng)容量。電機(jī)原理復(fù)雜，電機(jī)運(yùn)動(dòng)方程研究更是枯燥乏味。近一個(gè)月時(shí)間，他們完全沉浸其中，加班、熬夜，研究過(guò)程和公式推導(dǎo)記了滿(mǎn)滿(mǎn)一個(gè)筆記本。用石祥建的話(huà)說(shuō)，“做夢(mèng)都在研究計(jì)算公式”。功夫不負(fù)有心人，經(jīng)過(guò)復(fù)雜理論計(jì)算和實(shí)時(shí)系統(tǒng)仿真，兩種方法得到的SFC容量相同，容量計(jì)算方法得到了驗(yàn)證，項(xiàng)目組摸著石頭成功過(guò)了河。
大容量抽水蓄能機(jī)組SFC功率大，電氣一次部分設(shè)計(jì)難度高，既要滿(mǎn)足高電壓要求，又要滿(mǎn)足輸出大電流的要求。項(xiàng)目組成員吳龍說(shuō)：“研制的SFC樣機(jī)系統(tǒng)在工作時(shí)，最大總發(fā)熱功率達(dá)120千瓦，這些發(fā)熱需要靠散熱系統(tǒng)散出去，否則熱量足以熔化金屬，更別說(shuō)損壞那些嬌貴的可控硅器件了?！?
項(xiàng)目組廣泛汲取設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，重點(diǎn)研究SFC設(shè)備的特殊性，最終成功設(shè)計(jì)出既有利于散熱又有利于維護(hù)的風(fēng)冷結(jié)構(gòu)方案。與進(jìn)口設(shè)備相比，該方案具有更好的模塊化特點(diǎn)和檢修維護(hù)的靈活性。
承擔(dān)控制裝置研發(fā)任務(wù)的閆偉，為解決兩臺(tái)裝置之間的信息同步問(wèn)題，一邊編程一邊試驗(yàn)；為測(cè)試裝置的軟件功能，在動(dòng)模試驗(yàn)室加班加點(diǎn)連續(xù)做試驗(yàn)超過(guò)一個(gè)半月，啟動(dòng)動(dòng)模機(jī)組不下500次；為驗(yàn)證轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)功能，最多時(shí)一天啟動(dòng)機(jī)組超過(guò)100次，試驗(yàn)記錄本一天要記幾十頁(yè)。
“轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)是在無(wú)位置傳感器的情況下，通過(guò)電氣方法精確測(cè)量轉(zhuǎn)子位置。對(duì)于響水澗電站機(jī)組的轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)，好比在直徑10米的圓周上找出某個(gè)位置，其誤差要在7毫米以?xún)?nèi)，技術(shù)要求非常高，但我們的方法更高?！遍Z偉說(shuō)。在研發(fā)過(guò)程中，他們?cè)O(shè)計(jì)了至少3種試驗(yàn)方法，正是有了幾百次啟動(dòng)動(dòng)模機(jī)組試驗(yàn)，一種效果最好的解決方案最終確定下來(lái)。
同樣的技術(shù)難題還有很多，但研發(fā)項(xiàng)目組同心協(xié)力，逐一攻克。歷經(jīng)8個(gè)多月奮戰(zhàn)，首套10萬(wàn)千瓦級(jí)國(guó)產(chǎn)抽水蓄能機(jī)組SFC順利通過(guò)測(cè)試，具備試運(yùn)行條件。
自主開(kāi)展設(shè)備安裝調(diào)試
響水澗電站是國(guó)內(nèi)首個(gè)機(jī)組實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)化的大型抽水蓄能電站，原有一套進(jìn)口SFC。電站于2012年投入商業(yè)運(yùn)行，目前設(shè)備還處在磨合期，雖然總體運(yùn)行情況良好，但在這個(gè)時(shí)候接到國(guó)產(chǎn)SFC示范應(yīng)用任務(wù)，響水澗電站負(fù)責(zé)人魏偉坦言：“這是一個(gè)大手術(shù)，在正常運(yùn)行的設(shè)備上新增一套并行設(shè)備，比在基建階段安裝兩套同樣設(shè)備的復(fù)雜程度和施工調(diào)試難度高得多?！?
“在一個(gè)健康的軀干上‘動(dòng)刀子’，絕不是沒(méi)事找事，這事關(guān)抽水蓄能設(shè)備國(guó)產(chǎn)化的大業(yè)，我們責(zé)無(wú)旁貸?！眹?guó)網(wǎng)新源公司相關(guān)負(fù)責(zé)人說(shuō)，“SFC示范應(yīng)用，對(duì)我國(guó)抽水蓄能行業(yè)有著非同尋常的意義。抽水蓄能機(jī)組配套設(shè)備能否全部實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，就看這臨門(mén)一腳?！?
不打無(wú)把握之仗。響水澗電站組織生產(chǎn)骨干開(kāi)展多次討論、審核和勘察，摸清了SFC安裝調(diào)試的三個(gè)難點(diǎn)：新增電纜數(shù)量多，電纜橋架改動(dòng)大，施工難點(diǎn)多；電氣二次系統(tǒng)涉及面廣，信號(hào)點(diǎn)多，與其他設(shè)備接口多，系統(tǒng)接線(xiàn)異常繁雜；必須在確保原有進(jìn)口SFC設(shè)備順利恢復(fù)、保障電站安全運(yùn)行的同時(shí)，完成國(guó)產(chǎn)SFC靜態(tài)和動(dòng)態(tài)調(diào)試，并實(shí)現(xiàn)兩套設(shè)備切換。
項(xiàng)目組反復(fù)優(yōu)化安裝調(diào)試方案，開(kāi)展事故預(yù)想，制定應(yīng)急預(yù)案。前期充分扎實(shí)的準(zhǔn)備工作，為原進(jìn)口SFC恢復(fù)和國(guó)產(chǎn)SFC安裝調(diào)試順利進(jìn)行打下了良好基礎(chǔ)。
但調(diào)試開(kāi)始前傳來(lái)一個(gè)壞消息，原進(jìn)口SFC廠家不會(huì)在本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試過(guò)程中提供技術(shù)支持。聞聽(tīng)此言，大家都憋著股勁兒。
求人不如求己。3月26日一早，國(guó)網(wǎng)新源公司技術(shù)中心負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的秦俊精神抖擻地到了現(xiàn)場(chǎng)。這天是原進(jìn)口SFC恢復(fù)正常運(yùn)行的日子。魏偉問(wèn)：“今天可是關(guān)鍵時(shí)刻，你們有沒(méi)有信心？”“每根電纜、每個(gè)信號(hào)、每個(gè)步驟都反復(fù)核對(duì)了好幾次，我們有信心一次恢復(fù)成功。”秦俊回答。
隨著現(xiàn)場(chǎng)一聲啟動(dòng)令，機(jī)組順利轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)，原進(jìn)口SFC恢復(fù)試驗(yàn)一次成功，現(xiàn)場(chǎng)工作的第一道坎順利邁過(guò)，接下來(lái)國(guó)產(chǎn)SFC調(diào)試才是真正考驗(yàn)。秦俊說(shuō)：“SFC設(shè)備調(diào)試就跟飛機(jī)試飛差不多，一架新飛機(jī)能不能飛起來(lái)、性能怎么樣、怎么優(yōu)化、怎么安全降落，經(jīng)過(guò)試飛后才知道?！?
3月27日國(guó)產(chǎn)SFC設(shè)備首次帶電，3月28日首次拖動(dòng)成功。經(jīng)過(guò)3天試驗(yàn)與參數(shù)優(yōu)化，4月1日14時(shí)許，國(guó)產(chǎn)SFC同期試驗(yàn)順利完成，拖動(dòng)4臺(tái)機(jī)組抽水并網(wǎng)均一次性成功。在場(chǎng)人員歡呼雀躍。6天，這個(gè)數(shù)字比當(dāng)初進(jìn)口SFC調(diào)試時(shí)間少了近一個(gè)月，且調(diào)試過(guò)程中未發(fā)生一塊電路板燒損，未發(fā)生一個(gè)元器件損壞，未發(fā)生一起因試驗(yàn)引起的事故，刷新了國(guó)內(nèi)SFC調(diào)試紀(jì)錄。
4月5日，首套10萬(wàn)千瓦級(jí)國(guó)產(chǎn)SFC在響水澗電站開(kāi)始了為期6個(gè)月的并網(wǎng)試運(yùn)行?！?0萬(wàn)千瓦級(jí)SFC在轉(zhuǎn)子位置識(shí)別等關(guān)鍵技術(shù)上的突破在實(shí)際應(yīng)用中是否確實(shí)可行，還需經(jīng)過(guò)試運(yùn)行考驗(yàn)?！眹?guó)網(wǎng)新源公司科技信息部主任吳毅說(shuō)。
