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在我國抽水蓄能行業(yè)發(fā)展初期，抽水蓄能技術(shù)被國外壟斷。經(jīng)過多年發(fā)展，我國探索出了一條自主創(chuàng)新發(fā)展之路，抽水蓄能機組關(guān)鍵技術(shù)和成套設(shè)備實現(xiàn)從無到有、由弱到強的根本性跨越。

技術(shù)發(fā)展

2003年之前，我國抽水蓄能機組及其輔助機電設(shè)備全部依賴進口，之后，我國以工程為依托，不斷攻克機組及控制設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)，形成擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，研制出大型抽水蓄能機組及成套設(shè)備。

信息技術(shù)和機電技術(shù)的進步，推動抽水蓄能機電技術(shù)不斷發(fā)展，變速抽水蓄能機組、中小容量抽水蓄能機組、海水蓄能機組、更大容量更高水頭蓄能機組、智能化抽水蓄能機組的技術(shù)發(fā)展是抽水蓄能機電技術(shù)發(fā)展的重要方向。

主要設(shè)備

●水泵水輪機

水泵水輪機是集水泵和水輪機兩種相反功能于一體的特殊水力機械，是抽水蓄能機組的重要組成部分和能量轉(zhuǎn)換核心。

隨著水力設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，水泵水輪機的能量轉(zhuǎn)換效率大幅提升。近期研制的水泵水輪機在抽水工況和發(fā)電工況的最優(yōu)效率均能達到92%以上，我國最新投產(chǎn)的機組達到94%。

抽水蓄能機組有多種型式，由于混流式水泵水輪機具有應(yīng)用水頭范圍廣、單機容量大、經(jīng)濟技術(shù)綜合優(yōu)勢突出等特點，成為目前世界上應(yīng)用最廣泛、技術(shù)最先進的機型，代表著大型、超大型抽水蓄能機組的發(fā)展方向。

主軸是水泵水輪機與發(fā)電電動機的連接部件，上端連接發(fā)電電動機軸，下端連接水泵水輪機轉(zhuǎn)輪，其作用是傳遞機組轉(zhuǎn)矩。由于抽水蓄能機組雙向旋轉(zhuǎn)，水泵水輪機主軸的使用條件遠比常規(guī)水輪發(fā)電機組主軸復(fù)雜。

發(fā)電電動機是抽水蓄能電站實現(xiàn)電能與機械能相互轉(zhuǎn)化的核心設(shè)備，因其在發(fā)電工況時作發(fā)電機使用，在抽水工況時作電動機使用，故稱發(fā)電電動機。與單一功能的水輪發(fā)電機相比，發(fā)電電動機具有大容量、高轉(zhuǎn)速、雙向旋轉(zhuǎn)、頻繁啟停、過渡過程復(fù)雜、設(shè)計制造難度大，需要專門啟動措施等特點和難點。

●大型變速抽水蓄能機組核心控制設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)研究

創(chuàng)新成果

隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電快速增加，對電力系統(tǒng)的安全可靠運行提出更高要求。變速抽水蓄能機組可為電力系統(tǒng)提供更靈活可靠的熱備用和旋轉(zhuǎn)備用電能，提高新能源消納水平和電網(wǎng)安全穩(wěn)定性。

國網(wǎng)新源公司聯(lián)合南瑞集團、中國電科院、許繼集團等單位，對大型變速抽水蓄能機組交流勵磁、調(diào)速器、繼電保護和監(jiān)控系統(tǒng)開展了關(guān)鍵技術(shù)研究和設(shè)備研制。提出一種交流勵磁多支路并聯(lián)系統(tǒng)的混合控制策略，形成變速抽水蓄能機組多工況運行轉(zhuǎn)換控制流程，攻克了變速抽水蓄能機組交流勵磁與調(diào)速器之間的協(xié)調(diào)控制問題。

通過這一研究，我國掌握了變速抽水蓄能機組核心控制設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)，推動了變速抽水蓄能機組自主化工程應(yīng)用進程。

●700米級350兆瓦抽水蓄能機組國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)研究

隨著新技術(shù)、新材料、新工藝在抽水蓄能機組的廣泛應(yīng)用，開發(fā)高水頭、大容量、高轉(zhuǎn)速機組是目前行業(yè)的發(fā)展趨勢，也是打破國外壟斷、掌握關(guān)鍵核心技術(shù)的必由之路。

國網(wǎng)新源吉林敦化抽水蓄能有限公司聯(lián)合清華大學(xué)、河海大學(xué)等國內(nèi)高校聯(lián)合攻關(guān)，在國內(nèi)首次實現(xiàn)了700米級350兆瓦抽水蓄能機組的完全自主研發(fā)、設(shè)計和制造。發(fā)電機采用“一根軸”結(jié)構(gòu)，成功解決了高轉(zhuǎn)速機組擺度控制難題。推力軸承創(chuàng)新采用噴淋式冷卻方式，既提高了機組效率，還提高了推力軸承的承載能力，使高速雙向軸承運行更加安全。采用直筋機座+斜支臂結(jié)構(gòu)、阻尼環(huán)內(nèi)連接結(jié)構(gòu)等新型結(jié)構(gòu)，為后續(xù)高水頭大容量抽水蓄能電站工程提供了重要的參考和借鑒。

●TBM施工關(guān)鍵技術(shù)研究

抽水蓄能電站地下隧洞群目前主要采用鉆爆、反井鉆、爬罐法開挖，安全風(fēng)險高、施工工期長、作業(yè)面環(huán)境差，容易引發(fā)安全生產(chǎn)事故。國網(wǎng)新源公司大力推廣以多類型硬巖隧道全斷面掘進機（TBM）為代表的機械化施工設(shè)備，在國內(nèi)率先將TBM施工方法引入抽水蓄能電站工程建設(shè)，并提出了適合TBM施工的抽水蓄能電站平洞、斜井等建筑物設(shè)計理念，統(tǒng)一了不同電站功能相近隧洞的開挖斷面型式和尺寸。

原標(biāo)題：抽水蓄能技術(shù)及成果應(yīng)用