科技日報(bào)記者 李麗云 通訊員 夏曰濱

12月30日，世界總裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站——豐寧抽水蓄能電站傳來消息，由哈電集團(tuán)哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司研制的豐寧抽蓄1號機(jī)組正式投產(chǎn)發(fā)電。

該機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，振動(dòng)、擺度、溫升數(shù)據(jù)優(yōu)異，穩(wěn)態(tài)工況下上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)軸承擺度僅有0.06毫米，無葉區(qū)壓力脈動(dòng)100千帕，全部指標(biāo)均達(dá)到精品標(biāo)準(zhǔn)，獲得了業(yè)主方的高度評價(jià)。哈電電機(jī)攜手參建各方，以高效清潔能源裝備助力“綠色冬奧”。

豐寧抽蓄電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內(nèi)，電站總裝機(jī)容量3600兆瓦（12臺(tái)機(jī)組），是當(dāng)今世界總裝機(jī)容量最大的抽水蓄能電站，一次蓄滿可儲(chǔ)存新能源電量近4000萬度，全年可以消納新能源87億度，是世界最大的“超級充電寶”，緊急情況下最大可提供相當(dāng)于三分之一個(gè)三峽水電站的調(diào)節(jié)出力。

豐寧項(xiàng)目創(chuàng)造了4項(xiàng)“世界第一”，3個(gè)“首次”：裝機(jī)容量世界第一；儲(chǔ)能能力世界第一；地下廠房規(guī)模世界第一；地下洞室群規(guī)模世界第一；首次實(shí)現(xiàn)抽蓄電站接入柔性直流電網(wǎng)；首次在國內(nèi)采用大型變速抽水蓄能機(jī)組技術(shù)；首次系統(tǒng)性攻克復(fù)雜地質(zhì)條件超大型地下洞室群建造關(guān)鍵技術(shù)。

穩(wěn)定性與效率兼顧

哈電電機(jī)掌握了一套獨(dú)有的抽水蓄能研發(fā)制造體系，在抽水蓄能項(xiàng)目水泵水輪機(jī)“S區(qū)”和“駝峰區(qū)”穩(wěn)定性研究、降低水泵水輪機(jī)無葉區(qū)壓力脈動(dòng)幅值等一系列課題上取得了原創(chuàng)性成果，解決了水泵水輪機(jī)水力穩(wěn)定性和效率難以兼顧的世界性難題，實(shí)現(xiàn)了100%自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，成功站在了世界抽水蓄能技術(shù)領(lǐng)域的前沿。

據(jù)哈電電機(jī)豐寧項(xiàng)目技術(shù)總負(fù)責(zé)人戴然介紹，豐寧水泵水輪機(jī)最大水頭458米，額定轉(zhuǎn)速428.6轉(zhuǎn)/分鐘，是未來十年蓄能項(xiàng)目的主流機(jī)型。哈電電機(jī)從轉(zhuǎn)輪流道優(yōu)化和葉片翼型設(shè)計(jì)創(chuàng)新入手，為豐寧項(xiàng)目開發(fā)了新型高穩(wěn)定水泵水輪機(jī)模型轉(zhuǎn)輪，在保持優(yōu)異能量性能同時(shí)，大大提高了空載工況和額定工況的水力穩(wěn)定性，關(guān)鍵性能指標(biāo)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。該新型轉(zhuǎn)輪設(shè)計(jì)還獲得了國家發(fā)明專利，從本質(zhì)上提升了400米至500米水頭段超大水頭變幅水泵水輪機(jī)水力穩(wěn)定性。

此外，哈電電機(jī)在豐寧水泵水輪機(jī)上還首次使用了具有哈電發(fā)明專利的頂蓋防抬起裝置，進(jìn)一步提高了機(jī)組運(yùn)行的安全可靠性；水導(dǎo)軸承采用小比徑瓦結(jié)構(gòu)，大幅提高了水導(dǎo)軸承的穩(wěn)定性和承載能力。

剛度高、安全穩(wěn)定

在高轉(zhuǎn)速大容量抽蓄機(jī)組中，上機(jī)架支撐結(jié)構(gòu)是關(guān)鍵技術(shù)之一。目前同類機(jī)組實(shí)現(xiàn)高剛度的普遍做法是設(shè)置阻尼器，但阻尼器目前僅有一家國外公司能夠供貨，不僅價(jià)格高、供貨周期長，還可能存在技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)。

哈電電機(jī)豐寧項(xiàng)目設(shè)計(jì)主管領(lǐng)導(dǎo)羅建華介紹說：“為突破技術(shù)壁壘，解決關(guān)鍵難題，哈電電機(jī)相關(guān)專家對彈簧板支撐結(jié)構(gòu)從設(shè)計(jì)原理、結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)、材料選型、強(qiáng)度計(jì)算、成本分析等多方面深入研究，走訪多個(gè)電站進(jìn)行調(diào)研，從多個(gè)方案中討論、審查和優(yōu)化，最終應(yīng)用在豐寧項(xiàng)目上。機(jī)組在調(diào)試期間振動(dòng)、擺度數(shù)據(jù)良好，證明哈電采用的彈簧板結(jié)構(gòu)是完全可行的?！?

除此之外，哈電電機(jī)在該項(xiàng)目發(fā)電電動(dòng)機(jī)上還采用了行業(yè)首創(chuàng)的整體鍛件磁軛結(jié)構(gòu)，具有精度高、剛度好、穩(wěn)定性強(qiáng)等特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了技術(shù)突破；定子線棒主絕緣采用最新優(yōu)化的多膠模壓體系，主絕緣工作場強(qiáng)相較傳統(tǒng)設(shè)計(jì)提高了11%，真機(jī)定子線棒擊穿電壓平均值超過了7.5倍額定電壓，遠(yuǎn)高于6.0倍額定電壓的標(biāo)準(zhǔn)要求；關(guān)鍵部件轉(zhuǎn)子支架成功實(shí)現(xiàn)100%埋弧自動(dòng)焊接。

智能運(yùn)維行業(yè)領(lǐng)先

為助力打造豐寧數(shù)字化、智能化電站，哈電電機(jī)在機(jī)組上增加了多種高端智能監(jiān)測模塊，通過水電機(jī)組設(shè)計(jì)理念與智能傳感、大數(shù)據(jù)分析、人工智能技術(shù)的深度融合，開發(fā)出了行業(yè)領(lǐng)先的機(jī)組智能運(yùn)維系統(tǒng)。

該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)組關(guān)鍵部件在各種運(yùn)行狀態(tài)下的監(jiān)測數(shù)據(jù)整合、在線故障診斷、趨勢分析預(yù)判、機(jī)組健康評估等服務(wù)功能，將為電站機(jī)組運(yùn)行及維護(hù)提供技術(shù)支撐，有效提高檢修效率、縮短停機(jī)時(shí)間、降低運(yùn)維成本，可為機(jī)組提供全生命周期的技術(shù)服務(wù)和管理。

電站分兩期開發(fā)建設(shè)，一期工程6臺(tái)單機(jī)容量300兆瓦的抽水蓄能機(jī)組，全部由哈電電機(jī)供貨。預(yù)計(jì)2023年豐寧一期機(jī)組投運(yùn)。

豐寧抽水蓄能電站主要承擔(dān)所在電網(wǎng)的調(diào)峰、填谷、緊急事故備用任務(wù)，兼有調(diào)頻、調(diào)相和黑啟動(dòng)、儲(chǔ)能功能，對保障2022年北京冬奧綠色能源供應(yīng)，促進(jìn)新能源消納、推動(dòng)能源綠色低碳轉(zhuǎn)型具有重要意義，是河北省區(qū)域電網(wǎng)乃至國家大電網(wǎng)安全的“穩(wěn)定器”“調(diào)節(jié)器”“平衡器”。

該電站12臺(tái)機(jī)組全部投運(yùn)后，每年可消納過剩電能87億千瓦時(shí)，年發(fā)電量66.12億千瓦時(shí)，可滿足260萬戶家庭一年的用電。同時(shí)，每年可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤48萬噸，可減少二氧化碳排放120萬噸，相當(dāng)于造林24萬余畝。