——哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司

一、案例背景

我国抽水蓄能技术已经经历初期的“打捆招标、引进技术、分包制造”、“国内负责、必要时国外支持”和“国内厂家独立设计制造机组和成套主要辅机和附属设备”的国产化三个阶段，目前已进入完全自主化阶段。国内厂家、设计院也已成功掌握中低水头段抽水蓄能电站和机组的相关关键技术，积累了丰富的经验，电站相继成功投运。

抽水蓄能电站在电网中承担调峰、填谷、紧急事故备用任务，兼有调频、调相和黑启动、储能作用，是电网的“稳定器” “调节器” “充电宝”。阳江抽水蓄能电站装机规模2400MW，一期建设规模1200MW。水泵水轮机额定出力408.16MW，最大扬程705.9m，额定转速500r/min，机组具有超高水头、高转速、国内单机容量最大、技术指标最高、设计制造难度国内最大等特点。

2012年，国家发改委《发改办能源[2012]2972号》文件中将阳江抽水蓄能电站工程列为我国“40万千瓦级抽水蓄能电站机组设备自主化的依托项目”，机组设备按国家国产化部署开展相关前期工作。基于在30万千瓦、500米级水头蓄能机组技术方面的经验积累，结合国外抽蓄技术的发展前沿调研，国内外厂家的技术交流讨论，梳理发现，对于40万千瓦700米级高稳定性抽蓄机组关键技术方面还存在诸多难题。

公司自主研制400兆瓦国内单机容量最大、700米超高水头阳江抽水蓄能电站机组

因此，电机公司依托阳江抽水蓄能电站，深入开展40万千瓦700米级抽水蓄能机组关键技术研究和应用，阳江电站的成功投运将对保障广东省尤其是粤港澳大湾区电网安全、促进阳江海上风电等清洁能源消纳，实现国家“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义。同时，研究成果将为后续超高水头、超大容量抽水蓄能电站的安全、可靠、稳定运行提供技术支撑，促进我国抽水蓄能技术向高、精、尖方向发展，推动我国抽水蓄能技术达到更高水平。

二、主要做法

电机公司历经十年科研攻关，攻克了多项技术难题，形成了多项具有自主知识产权的关键技术，将我国40万千瓦700米级抽水蓄能机组关键技术提升至国际领先水平，创新点如下：

1.“稳定性优先，综合性能最优”的水力设计技术

阳江抽水蓄能电站水泵水轮机采用 “稳定性优先，综合性能最优”的水力设计理念，以追求阳江抽水蓄能电站400MW级超大容量、超高水头水泵水轮机稳定为目标，创新的采用了能够从根本上提高超大容量、超高水头长短叶片水泵水轮机水力稳定性的优化设计方法。从长短叶片水泵水轮机叶片空间位置确定方法、超大容量水泵水轮机叶片翼型创新设计、新型低损耗双列叶栅水力优化设计等方面入手，以转轮水力优化设计、过渡过程仿真计算和动应力准确预测的联合迭代优化为手段，从本质上提升了700m水头400MW级超大容量水泵水轮机额定工况下的水力稳定性，同时具备优异的部分负荷水力稳定性和较高的加权效率水平，形成了新一代水力性能高度稳定、过渡过程高度友好、部件高度安全可靠的超高水头、超大容量长短叶片水泵水轮机，与同类水泵水轮机相比，综合性能最好、主要单项性能指标优秀。总体上达到世界领先水平。

2.先进稳定的水泵水轮机结构设计技术

阳江抽水蓄能电站水轮机型式为竖轴混流式，金属蜗壳，包角约为345o，弯肘型尾水管，水轮机工况旋转方向为俯视顺时针，水泵工况旋转方向为俯视逆时针，用微机电液调速器控制机组运行。机组采用悬式结构，两根轴三导支撑，水泵水轮机主轴与发电电动机主轴直接连接。水轮机主要包括转动部分、导水机构部分、埋入部分和布置部分。机组采用上拆方式，水泵水轮机可拆卸部件如转轮、主轴、主轴密封、水导轴承、顶盖、导叶、导叶操作机构、接力器等均可以利用厂房内的桥式起重机通过发电电动机定子内孔吊出和吊入。在项目的结构设计过程中，为了确保水泵水轮机的各项性能指标优良，达到精品要求，哈电电机公司对主要部件制定了优等品考核指标，采用了先进的计算软件，对水轮机重要部件的刚强度和疲劳强度进行了分析和计算，同时还全面总结和吸取了哈电电机公司以往及国外公司水泵水轮机的设计、制造、安装和运行的经验，并结合了哈电电机公司多年总结的水泵水轮机的反措条款，对阳江电站水泵水轮机结构进行了优化设计。

2021年12月，国内单机容量最大的抽水蓄能机组阳江项目首台400兆瓦精品机组投产发电

3. 高效可靠的发电电动机研发技术

项目组开展了400MW、500r/min抽水蓄能机组的电磁设计、轴系稳定、通风冷却、定转子绝缘体系、推力轴承结构、转动部件刚强度等方面的关键技术研究，研制了具有完全自主知识产权的、满足电网需求的400MW、500r/min抽水蓄能机组，在研制过程中，为保证发电电动机的先进性以及运行可靠性，进行了多方面的创新。

阳江抽水蓄能项目获得授权专利21件（其中发明专利6件），发表论文12篇，研究成果已在依托工程阳江抽水蓄能电站成功应用，并推广至南宁、梅州二期、中洞等抽水蓄能电站，推动了超高水头超大容量高稳定性抽水蓄能机组的技术进步，经济和社会效益显著，推广应用前景广阔。

经过近10年的技术引进、消化吸收、创新，国内抽水蓄能技术自主化已经有着较为坚实的基础，电机公司建立了抽水蓄能机组研发、设计、制造体系，有着世界一流的水力模型试验室、发电电动机通风试验模型装置、大吨位推力轴承试验装置等试验设施，以及世界先进水平的机组设备制造厂房与数控机床设施；掌握了500m水头段的抽水蓄能机组研发、设计和制造技术，也有能力向更高目标挑战；但在设计、制造700米级400MW以上的抽水蓄能电站还是空白，无论是其水力设计难度还是结构设计难度必将上升到一个新的高度。

通过本项目的研究，机组的水力设计、制造工艺水平以及电站过渡过程计算等关键技术均取得重大突破，该成果是我国抽水蓄能技术自主化进程中跨越式发展与赶超的重要节点，也是我国抽水蓄能技术发展的重要里程碑，使我国抽水蓄能开发技术跻身世界领先水平，也必将助力我国抽水蓄能“走出去”，对推动“全球能源互联网”战略的实现具有重要的意义。

三、案例效果

建设阳江抽水蓄能电站，可优化系统电源结构，提高电力系统经济性能。在受端的广东电网建设抽水蓄能电站可提高西电东送电量，降低输电成本，充分发挥西电东送联网效益。建设阳江抽水蓄能电站还可提高联网系统输电极限，增加系统安全稳定裕度，为受端系统提供强有力的调相调压手段，是解决广东电网及联网系统安全稳定问题有力和有效的措施。伴随广东电力系统规模的快速扩大，对事故备用容量的要求也迅速增加，建设阳江抽水蓄能电站，可很大程度上增强系统的事故反应能力，适应西电东送输电网络复杂的运行要求，保证系统安全。

阳江抽水蓄能电站是我国抽水蓄能工程的最高峰。电站最高水头超过700米、机组额定转速500转/分、综合技术难度和技术水平为我国最高，被国家发改委列为40万千瓦级抽水蓄能电站机组设备自主国产化的依托项目。

阳蓄电站一期3台机组，工程设计年发电量12亿千瓦时，已于2022年6月全部投产发电，每年可节约标煤约16.9万吨、减排温室气体总量约51.8万吨，减少二氧化硫及粉尘排放0.35万吨，对保障广东省尤其是粤港澳大湾区电网安全、促进阳江海上风电等清洁能源消纳，实现国家“碳达峰、碳中和”目标具有重要意义。

电机公司依托本项目，成果应用于多个重大工程，创新成果具有较强的移植性和推广性，经济和社会效益明显，应用项目包括尚义4×350MW、易县4×300MW、缙云6×300MW、镇安4×350MW水泵水轮机、阳江3×400MW、潍坊4×300MW、天台4×425MW、南宁4×300MW、抚宁4×300MW、梅州二期4×300MW共41台套机组，合同金额为802308.55万元。

公司研制的阳江抽水蓄能项目首台转子成功吊装

持续引领水电技术的变革升级。电机公司依托抽水蓄能机组开发，创新研发了大扭转翼型长短叶片转轮，率先攻克水泵水轮机“S”特性和“驼峰”特性等世界性难题。哈电电机打破传统混流式水电机组只在45-100%负荷稳定运行的状况，自主研制0-100%全负荷稳定运行的新一代水电机组，具有更宽幅的稳定工况，并在多个重大工程中应用，这其中最为典型的便是被誉为“中国水电之母”的丰满水电站，6台机组投运后，全部实现了“0-100%全负荷范围内稳定运行”，机组水导轴承摆度均控制在0.1毫米以内，大轴摆度数据创下全国最优。与此同时，这一技术还在李家峡电站改造、几内亚苏阿皮蒂等多个重大工程中实践，持续巩固着哈电电机该领域的国际领先地位。

近年来，哈电电机组织制修订各类国际标准8项，特别是在水轮机行业、大型旋转电机行业，分别首次代表我国，作为国际标准召集人，牵头制定了IEC 62882《混流式水轮机压力脉动换算技术规范》、IEC 60034-33《同步水轮发电机和发电电动机基本技术条件》，大大提升了我国在国际大水电领域的影响力和国际标准话语权，对国内企业开发国际市场，参与“一带一路”建设起到重要的推动作用。哈电电机在发电装备领域共获得国家科技进步奖4项、省部级科技奖励60项。其中就包括哈电电机为适应建设新型电力系统需要，研制的抽水蓄能机组。迄今为止，哈电电机共参与了28座电站、100台套抽水蓄能机组的研制，总容量达2932万千瓦，国内市场占有率稳居第一。哈电电机中标的由三峡集团投资建设的浙江天台抽水蓄能电站主机设备，单机容量425兆瓦，为国内之首；额定水头724米，为世界最高；是我国综合难度最大的抽水蓄能电站工程项目。

不断增添着“新动能、新本领”。站在新时代，电机公司更为关注传统元素的现代化表达，将智能制造、数字化制造引入生产。开发的焊接机器人工作站，采用“人机协同遥控焊接技术”，使人工劳动强度下降90%，使生产效率提升一倍左右，焊接质量稳定性大幅提高,并能有效降低耗材，极大改善作业环境。助力我国“智能制造”行稳致远，哈电电机构建了以水电云服务平台为中心，集故障智能诊断、产品维护、售后服务、备品管理及产品优化为一体的水力发电设备智能远程运维新模式支持系统，而今已在国网新源丰满水电站、葛洲坝电站等得到应用，填补了我国在电站远程智能运维方面的长期空白。

电机公司行业影响力持续扩大：100万千瓦水电、100万千瓦火电，125万千瓦核电机组成功研制；引水大泵打破国外垄断，一枝独秀；脉冲发电机填补国内空白，主要指标达到国际先进水平；大型抽水蓄能机组性能先进、指标优良；我国单机容量最大的600千瓦海底式潮流发电机实现了国产化生产。

积极履行社会责任。公司站在助力东北振兴、推动龙江经济发展的全局高度，形成互利共赢的战略合作局面。现有长期供货的本地供应商近200家，紧密合作的外委加工供应商40余家，本地配套率达34%以上，近5年本市配套总额超过40亿元。

加大宣传力度，树立企业良好形象。公司以打造巨型“充电宝”为依托，在新华社、中央广播电视总台、经济日报、科技日报等中央媒体重点栏目、重要版面刊发。人民日报《我们这十年|中国精度》，新华社《奋进新征程 建功新时代 非凡十年|黑龙江：在黑土地上奋力闯新路、开新局》，中国新闻社《今昔对比黑龙江，这些变化“杠杠滴”》，中国电力报《非凡十年|“红色血脉”擎起民族动力之魂》等，央视《大国重器》第三季《动力澎湃》《智造中国》《中国大区域》《了不起的保险》《蓄能新观察》等, 公司案例《打造绿色发展新“名片”》荣获 2023 企业社会责任优质案例奖项、《传承》荣获“大国顶梁柱 奋进新征程”第三届中央企业社会主义核心价值观主题微电影（微视频）优秀作品、《屹立在水电“珠峰”上的奇迹》入选质量强国建设微视频优秀作品名单，并在第五届中国质量（成都）大会上展播。一系列宣传展示了公司高质量发展成果,树立了企业良好形象。

四、展望

电机公司将深入学习贯彻习近平新时代中国特色社会主义、党的二十大精神，持续引领我国水电装备技术水平和实力持续跃升，助力国家实现制造强国和‘双碳’目标。新一轮能源变革蓄势待发，哈电电机将用创新创造驱动能源装备产业转型升级，以实力实干擘画大国重器新蓝图。