從黑麋峰、呼和浩特抽水蓄能項目的引進吸收,到仙游、仙居項目的自主研制,再到績溪、敦化、長龍山、梅州項目的創新提升,我國抽水蓄能機組在研發、設計、制造、安裝等方面實現了從跟跑、并跑到領跑的跨越。東方電氣集團東方電機有限公司(以下簡稱“東方電機”)也成為國內首個同時具備抽水蓄能機組研制和整組調試能力的大型發電裝備制造企業。
“全球單機容量最大功率百萬千瓦水輪發電機組,實現了我國高端裝備制造的重大突破。”2021年6月28日,習近平總書記致信祝賀金沙江白鶴灘水電站首批機組投產發電。
賀信鼓舞士氣,匯聚奮進力量。一年來,中國東方電氣集團有限公司牢牢把握技術創新方向,將賀信精神匯聚成強大內生動力,9月22日,東方電氣集團自主研制的白鶴灘水電站左岸8臺機組全部商運,意味著我國水力發電裝備技術登頂世界水電之巔。
時間不語,鐫刻著每個時代的記憶。今年6月30日,在習近平總書記“兩山”理念的提出地——浙江省湖州市安吉縣,國內最高水頭長龍山抽水蓄能電站全面投產,東方電氣集團研制的長龍山抽水蓄能機組最高水頭達756米,單機容量達35萬千瓦,轉速達500轉/分……摘得了水電設備制造行業“皇冠上的明珠”。
“從黑麋峰、呼和浩特抽水蓄能項目的引進吸收,到仙游、仙居項目的自主研制,再到績溪、敦化、長龍山、梅州項目的創新提升,我國抽水蓄能機組在研發、設計、制造、安裝等方面實現了從跟跑、并跑到領跑的跨越。”東方電氣集團東方電機有限公司黨委書記、董事長王軍表示,東方電機也成為國內首個同時具備抽水蓄能機組研制和整組調試能力的大型發電裝備制造企業。
實現“雙碳”目標,構建以新能源為主體的新型電力系統,是黨中央、國務院作出的重大決策部署。抽水蓄能因其是當前調節能力最強、技術最成熟、經濟性最優、最具大規模開發條件的綠色清潔調節電源,被賦予新的歷史使命,大力發展抽水蓄能產業,是構建以新能源為主體的新型電力系統的迫切需求和必然選擇。
“抽水蓄能電站在山上山下建設兩個水庫,在用電低谷時用富余的電把山下的水抽到山上將電能轉化為水的勢能,在用電高峰時放水發電,將水的勢能轉化為電能。”王軍介紹,抽水蓄能相當于一個巨型“充電寶”,被喻為“電力糧倉”、電網的穩壓器、清潔能源的儲存器。同時,抽水蓄能機組的設計和制造也是水力發電行業中最復雜、最難啃的一塊“硬骨頭”。
2021年6月18日,世界最大的抽水蓄能電站豐寧抽水蓄能電站首臺機組轉子順利吊裝。
黨的十八大以來,我國風電、光伏等新能源快速發展,抽水蓄能作為主力調節電源被聚焦在鎂光燈下。2014年,國家發展改革委、國家能源局陸續出臺了《關于促進抽水蓄能電站健康有序發展有關問題的意見》《關于完善抽水蓄能電站價格形成機制有關問題的通知》等相關文件,開展抽水蓄能電站體制機制和電價形成機制改革試點工作,抽水蓄能掀起了一輪建設高潮。
彼時,東方電氣集團研制的福建仙游抽水蓄能機組是國內首次自主研制的400米水頭段、30萬千瓦級高水頭大容量抽水蓄能機組,實現了大型抽蓄機組總體研發、設計、制造和調試的技術突破。廣東深圳抽水蓄能機組是國內首個由設備制造廠家擔任主機及輔助設備整組調試任務的機組,東方電機也成功實現由設備供應商向“設備+服務”供應商的轉型。
秉承紅色基因,賡續拓荒精神。東方電氣集團起步于三線建設,卻在實踐中勇創一流。有人將其比作勇闖峭壁山林的“砍柴人”,也有人說是勇攀“珠穆朗瑪”的“登山隊”,一臺臺精品機組鑄就一座座歷史豐碑,頻頻刷新的世界紀錄讓東方電氣集團的光芒在新時代熠熠生輝。
安徽績溪、吉林敦化和浙江長龍山項目不斷刷新水頭紀錄;山東沂蒙項目首次實現了大型抽蓄機組“零配重”;廣東梅州項目引領抽蓄機組軸系擺度進入了“5道時代”;黑麋峰改造項目首次實現國內廠家對國外廠家機組的改造和提升;豐寧項目為北京冬奧會提供全綠色電能……一系列亮眼數據可以看出東方電氣集團在抽水蓄能領域的潛力和張力。
2021年1月31日,安徽績溪抽水蓄能電站6號機組順利完成15天考核試運行。
截至目前,東方電氣集團已經形成了覆蓋100~800米水頭段、4萬~45萬千瓦容量等級、150~500轉每分鐘轉速范圍的抽水蓄能機組研制和調試能力,在制和已運行機組超過77臺套、總容量超過2400萬千瓦。
“經過近十余年來不斷地技術積累、工程驗證和創新提升,東方電氣集團已經形成了以高效率、高穩定、高可靠為特點,并且不斷自主創新和迭代升級的抽水蓄能技術體系。”王軍說道,包括水泵水輪機及進水球閥、發電電動機、電站設備成套、機組控制及整組調試四大技術板塊、16大專業方向、57個細分專項技術、249件專利技術。
中國長江三峽集團有限公司機電專業總工程師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計制造已經到達了世界抽水蓄能技術研發的極限。一方面是雙向、高速、重載等特點使推力軸承運行溫度、損耗以及支撐結構承載問題突出;另一方面是每極容量達32兆伏安以上,線速度達182米/秒以上,旋轉部件的應力交變、疲勞及散熱都是難點。
2021年7月1日,長龍山抽水蓄能電站首臺機組投產發電。
面對前所未有挑戰,東方電氣集團依托在抽水蓄能行業30多年的實力和經驗,發揚精益求精、勇攀高峰、無私奉獻的精神,團結協作、攻堅克難,向著抽水蓄能領域的“珠穆朗瑪峰”勇敢邁進。
“長龍山抽水蓄能機組的研發成功,意味著中國自主研發的抽水蓄能成套設備已達國際水平,且擁有完全自主的知識產權,打破了長期以來高水頭段抽水蓄能關鍵技術被國外壟斷的局面,全面增強了我國在國際抽蓄領域的影響力和話語權。”王軍自豪地說,同時也標志著東方電氣集團形成了獨立、完整,具有完全自主知識產權和“東方特色”抽水蓄能機組技術體系,成功培養了涵蓋研發、設計、制造、成套、安裝、調試等年輕有為的技術研發和項目管理隊伍。
黨的十八大以來,東方電氣集團引領抽水蓄能技術實現了“三級跳”:新建了兩座抽水蓄能水力試驗臺、建立了高速重載雙向軸承試驗臺、建立了大比例抽水蓄能機組通風模型試驗裝置;抽水蓄能綜合技術實現了三次飛躍:機組參數水平達到世界先進水平;機組穩定性、安全性指標達到世界先進水平;機組機型成功擴展至800米高水頭段范圍。
2021年3月29日,我國700米級超高水頭段抽水蓄能機組敦化抽蓄機組首次并網抽水。
十年奮楫,滄桑巨變;十載春秋,碩果累累。十年來,一臺臺“大國重器”在這片土地“橫空出世”。十年來,“東電造”抽水蓄能機組從四川走向全國,從“東方”走向世界,實現了“中國裝備,裝備世界”的夙愿。
黨的十八大以來,東方電氣集團在思想上行動上堅決同以習近平同志為核心的黨中央保持高度一致,按照“五位一體”總體布局和“四個全面”戰略布局,做強做大做優國有企業。走創新路,闖改革關,推動我國電力工業蓬勃發展,日益走近世界電力裝備制造業舞臺的中央。
根據規劃,到2025年,我國抽水蓄能投產總規模達到6200萬千瓦以上;到2030年,抽水蓄能投產總規模達到1.2億千瓦左右;到2035年,抽水蓄能投產總規模達到3億千瓦以上。抽水蓄能產業迎來了前所未有的戰略機遇期,同時技術發展的新趨勢、機組運行的新要求也為抽蓄技術發展帶來了新的挑戰。
“一是產業爆發式增長,對裝備制造企業的技術能力、供貨能力、服務能力等提出了巨大的挑戰;二是電站設備新的運行模式,對機組的設計、制造帶來了巨大的挑戰,尤其是穩定性和安全性挑戰;三是抽水蓄能技術發展的新方向,對企業新產品新技術研發能力提出了更高要求;四是數字化智能化成為整個產業發展的時代背景,多學科交叉融合對與時俱進的創新能力提出了新的挑戰。”王軍介紹。
東方電氣集團正錨定到2024年實現年產40臺套、到2025年實現年產50臺套以上的抽水蓄能機組交付目標,通過技術創新、工藝優化、智造轉型等有效措施,將抽水蓄能重大部件的制造、安裝周期縮短了約10~90天,全面提升產出效率。提出打造“433、443、653”系列精品機組,大力開展抽蓄產品的標準化、系列化,豐富和完善現有各水頭段型譜密度,以產品數字化研發創新平臺為載體,將數字化手段與產品標準化、設計參數化相結合開展三維協同設計,實現快速產出并有效提升產品性能、質量、數字化交付水平。
2020年12月18日,世界首臺“6+6”長短葉片轉輪成功應用于國內首個抽水蓄能改造項目黑麋峰抽水蓄能機組。
站在新的歷史起點,東方電氣集團加大了變速抽水蓄能、混合式抽水蓄能、三機式抽水蓄能、中小型“雙百”抽水蓄能、海水抽水蓄能等新機型的研究開發力度,重點開發大型變速抽水蓄能關鍵核心技術。全力研發具備智能診斷、全息監測、智能調節和數字運行新型功能特征為一體的新一代智能化發電設備。
在行業內率先建成首個定子線圈模塊化柔性生產車間、首條自主研發轉子線圈銑孔自動線、行業首個定子沖片綠色“無人車間”、建設融合機器人智能焊接、機加工、裝配一體的大型清潔能源裝備重型制造數字化車間,初步建成磁極裝配數字化車間,實現了重型裝備制造的革命性變革,成為國內發電設備行業智能制造新模式的典范。
面向未來,東方電氣集團將堅決融入能源轉型發展大局,充分發揮抽水蓄能裝備研制優勢,當好抽水蓄能開發建設的“主力軍”,全力構建合作共贏的“生態圈”,為推動抽水蓄能高質量發展,服務新型電力系統建設,實現“雙碳”目標作出積極貢獻。