哈电机抽水蓄能机组国产化实现重大突破-北极星水力发电网

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日前，在业界专家和相关参建方的注视下，我国单机容量最大的抽水蓄能电站机组——浙江仙居电站首台机组成功并网发电。机组各项技术指标均优于设计值。业主做了一个简单直观的实验，将3枚硬币立于高速旋转的机组盖板上，硬币屹立不倒，证明了机组运行的高稳定性。在这座具有完全自主知识产权的375兆瓦国内最大单机容量、447米高水头水轮机的研制中，哈电集团哈尔滨电机厂有限责任公司(简称哈电机)以卓越的技术实力，在助推抽水蓄能机组国产化的征程中又实现了一次重大飞跃。

而在荒沟抽水蓄能项目招标中，哈电机在国内外6家同行企业参与的公开竞标中，凭借国际领先的技术再度赢得用户信任，将4台30万千瓦抽水蓄能机组全部收入囊中。而“分数极路比绕组”技术作为其中的重要研发成果之一，填补了国内技术空白。

哈电机通过半个多世纪努力，参与研发制造了10余座电站的数十台机组，逐步建立了一套我国独有的抽水蓄能机组技术研发体系，稳稳地站在了世界抽水蓄能技术领域的前沿。

创新技术领先世界

“创新是引领发展的第一动力，创新兴则企业兴、创新强则企业强、创新久则企业持续强盛。”哈电集团公司董事长、党委书记邹磊如是说。哈电机积极贯彻集团公司发展战略，依托国家科技支撑计划、企业三年科技赶超计划等，一次次刷新着行业纪录。

一直以来，水泵水轮机稳定性和运行效率兼顾问题，始终是行业研发竞争的焦点。为了提高机组运行的稳定性，传统的办法是，在机组中安装非同步导叶。但这样的做法却是治标不治本，不仅设备结构复杂、整体安全性低，严重时，甚至会导致机组无法并网。面对这一世界性难题，该公司积极革新设计理念，采用独特的优化设计方法，最终实现了机组各工况性能的合理匹配，使“S区”水头安全裕量和“驼峰”区扬程裕量分别高达18.6%和4.7%，极大地满足了机组稳定运行的要求。

此外，研究人员还研发出降低水泵水轮机无叶区压力脉动幅值技术、混流式水泵水轮机长短叶片转轮等独创成果，为水泵水轮机水力稳定性和效率的双向提高增加砝码，达到世界领先水平。

针对抽水蓄能机组转速高的特点，哈电机集中精力，各个突破，开发出了高转速向心式磁极绝缘托板结构，有效阻止了可能出现的绕组接地情况的产生;提出了新的端点迭代法，有效解决了传统的端点迭代法在确定同步电机大功角稳态运行工况过程中收敛慢甚至不收敛的问题;采用“三斜结构”的可逆式同步发电电动机，具有半伞式密闭、自循环、全空气冷却、三相凸极等特点。

与此同时，哈电机还建立了功能强大的双向推力轴承试验台，实现了真机全模拟发电电动机工况的试验，开发出了适用于抽水蓄能机组的双向弹性金属塑料瓦推力轴承，进一步拓宽了双向推力轴承的可选技术范围。先进合理的结构，完全保证了机组结构性能的安全可靠。

通过不懈努力，哈电机早已研制出了适用于大型抽水蓄能机组的智能数字式励磁系统和调速器，牢牢掌握了核心技术，处于国内同行业领先地位。从旁观学习到亲自实践，哈电机逐步掌握了大型抽水蓄能机组现场整体调试技术，打破了以往外方主导该领域的垄断格局。

将技术手段与试验能力珠联璧合，哈电机助推着我国抽水蓄能技术向着高尖端方向迈进。

填补“空白” 完美对接

“哈电机具有自主知识产权的分数极路比绕组技术研究，是非常有意义的一项水电技术创新，填补了国内该类技术的空白。”中国工程院院士张勇传这样评价。

随着抽水蓄能机组容量的不断增加，常出现容量、电压和转速不匹配的问题。为了兼顾其匹配性，设计水泵水轮机时，不得不退而求其次，放弃水力性能优越的转速。若要解决这一矛盾，就必须采用新的定子绕组连接方式。于是，分数极路比绕组技术应运而生。

采用集众多优点于一身的分数极路比绕组关键技术制造的机组，不仅主保护方案简单，占地面积小，而且电站系统技术经济指标更高，除了能够应用在类似的抽水蓄能机组中以外，而且可以推广应用至常规的水火电产品中。这项技术即将应用于黑龙江省首座大型抽水蓄能电站——荒沟电站机组的设计制造中。

镜头推到十年前，国内对于“分数极路比绕组”技术仅处于“听闻”阶段。为了掌握关键技术，哈电机科研人员在最初的两年时间里，尝试了上百种绕组连接方案，遗憾的是，没有一种方案能够适用于实际的生产制造工艺。征程漫漫，阻碍不了他们前进的步伐。为了快速准确地挑选出最佳方案，科研人员提出了分数极路比绕组的评价指标，绘制了上千种绕组接线图。又是一个“两年”过去了，终于选出了最佳的绕组排列方案，并开发出了相关的程序。

将理论付诸实践，新问题再度横亘。在试验样机设计过程中发现，常规的磁极结构根本无法满足电机的性能指标。问题如何破解?科研人员没有放弃，他们继续研究、分析，再次提出了新的磁极结构。付出终有回报，试验样机制造完成，试验结果验证了设计的合理性，最终可以在真机上应用。

“研发要跟得上市场的脚步，市场需要什么，我们就开发什么。”公司董事长兼总经理邱希亮这样说道。从2014年开始，公司便针对可变速抽水蓄能机组的关键技术进行攻关，在这项应用前景十分广阔的抽水蓄能新技术面前，哈电人不断探索、钻研、实践，让新技术落地生根。

回望历史春发夏长

站在新的起点向历史回望：一条引进、消化、吸收、再创新的漂亮轨迹，一道起步、跨越、赶超、腾飞的完美型线……

看似水到渠成，实则来之不易。还记得50年前，成立未满十年的哈电机，便开始了抽水蓄能模型研发的圆梦之旅。从低水头起步，向高水头发展，100米、200米、300米、500米，直至700米水头段的水泵水轮机水力研究，一步一个脚印。

最初的几十年里，研发条件相当艰苦，没有相应的试验设备，没有抽水蓄能项目研发制造的业绩，有的却是技术人员的一腔热血和“不达目标誓不罢休”的实干精神。也就是凭着这种实干精神，为哈电机向着更高、更远目标的迈进奠定了坚实的基础。

战略对接，愿景对接，国家对抽水蓄能项目高瞻远瞩。2001年，通过回龙、白山、青松等项目，哈电机与国际公司合作，引进了中型抽水蓄能机组水力设计成果和原型机关键设计技术。2003年开始，在国家发展改革委、国家能源局、科技部、国家电网公司、南方电网公司等国家部门和业主单位的大力支持下，哈电机开始了大型抽水蓄能机组的自主化研制之路，通过“技术引进、掌握优化、自主创新”，依托宝泉、白莲河、蒲石河、响水涧等抽水蓄能电站的建设，成功实现了大型抽水蓄能机组的自主研制并在核心技术上取得突破。

2011年，由哈电机研制的我国首台具有完全自主知识产权的大型抽水蓄能机组——响水涧抽水蓄能机组成功并网发电，机组无论是效率、压力脉动还是空化等综合特性指标均达到了国际先进水平。而早在响水涧转轮模型同台对比试验之后，哈电机便以优异的机组综合性能指标，一举夺得300米水头段的溧阳、500米水头段的仙居抽水蓄能两个项目的研发制造权。

“哈电机真正具备了自主完成大容量、高转速抽水蓄能机组的研制能力，打破了国外垄断。”国家科技支撑计划负责人、哈电机大电机研究所副所长覃大清如是说。

求木之长，必固其根本，哈电机必须通过自主创新掌握核心技术，解决国外企业没有解决的难题。

从抽水蓄能项目被纳入国家科技支撑计划，到依托项目开展研发制造，再到机组陆续投入商业运行，历时将近5年的时间，哈电机在水泵水轮机、发电电动机、控制系统装置及系统集成技术等方面取得了重大创新成果，获得国家发明专利6项，获得省部级科技进步奖3项。而运行性能始终稳定如一的蒲石河、响水涧抽水蓄能机组，是对哈电机研发制造技术实力的最好肯定，标志着我国已经实现了抽水蓄能机组研发、设计、制造、安装、调试的全面自主化。

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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