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东方电机研制的长龙山抽水蓄能电站首台机组转子吊装

作者:中国储能网新闻中心 来源:中国电力报 发布时间:2020-10-29 浏览:
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中国储能网讯:在习近平总书记“两山”理念的提出地——浙江省湖州市安吉县,国内最高水头长龙山抽水蓄能电站首台机组转子缓缓落下,被喻为水电设备制造行业“皇冠上的明珠”,牢牢地镶嵌在“绿水青山”之中……东方电机正在向世界抽水蓄能技术研发的极限发起挑战。

10月17日12时6分,由东方电气集团东方电机有限公司(简称“东方电机”)自主研制的国内最高水头抽水蓄能电站——浙江长龙山抽水蓄能电站首台机组转子吊装就位,标志着长龙山电站首台机组安装工作完成又一重大里程碑节点。

“长龙山抽水蓄能电站践行了习近平总书记‘绿水青山就是金山银山’理念。该机组的设计开发综合难度系数属世界等级,一是国内最高水头达756米,二是单机容量达35万千瓦,三是转速达500转/分,四是技术性能参数高。东方电机将大国重器核心技术掌握在自己手中。”东方电机有限公司副总经理张天鹏在吊装现场接受中国电力报记者采访时说。

打造世界一流抽水蓄能电站

长龙山抽水蓄能电站属于超高水头、高转速、大容量抽水蓄能电站,最高水头达到756米,是世界第二、中国第一高水头抽蓄电站。东方电机承担该电站4台35万千瓦抽水蓄能机组研制任务,着力打造长龙山精品机组。

东方电机有限公司党委书记、董事长刘辉不止一次强调:“要将长龙山抽水蓄能项目执行作为东方电机的核心工程,打造成为东方电机‘抽水蓄能2.0版’的全新标杆,配合三峡集团把长龙山抽水蓄能电站建设成示范电站、标杆电站,建设成世界一流抽水蓄能电站。”

自获得长龙山电站4台35万千瓦抽水蓄能机组研制任务以来,东方电机以建设“绿色、精品、典范、和谐、创新”的美丽长龙山工程为目标,在产品研发设计、项目管理、质量控制、生产制造、安装调试、售后服务等各环节,抽调精兵强将,确保严格履行合同和技术文件,确保过程受控,确保按期交货,确保质量优良,确保服务优质,着力打造长龙山精品机组。

转子是抽水蓄能发电电动机重要部件,也是机组安装过程中单件起吊重量最大的关键核心部件。东方电机研制的长龙山500转/分、35万千瓦发电电动机,转子采用一根轴、整圆磁轭结构,整体高10.9米,直径4.7米,整体起吊重量约413吨(不含吊具)。在参建各方的共同努力下,转子各项技术指标均达到优良标准,其中,转子整体圆柱度0.40毫米,同心度0.11毫米,垂直度0.15毫米,均优于三峡集团制定的长龙山机组安装质量检测精品标准。

“本次转子吊装完成后,下一阶段将进行机组轴线调整和分部系统安装、调试工作,力争在年底前完成机组总装,为明年首批机组投产发电、向建党一百周年献礼奠定坚实基础。”张天鹏告诉中国电力报记者。

挑战世界抽水蓄能技术研发极限

长龙山机组的性能和设计都达到了全新高度,是当之无愧的“大国重器”。该机组的成功研制意味着中国自主研发的抽水蓄能成套设备已达国际领先水平,且拥有完全自主的知识产权,全面增强了我国在国际抽蓄领域的影响力和话语权。

浙江长龙山抽水蓄能电站共安装6台35万千瓦可逆式水轮发电机组,属800米水头段,该机组设计制造难度在世界水力发电设备发展史上也绝无仅有。中国长江三峡集团有限公司机电工程局局长张成平曾将长龙山抽水蓄能电站称为“五超”工程:“超高水头、超高转速、超大容量、超大难度的超大工程”。在许多水电专家眼里,长龙山抽水蓄能机组的设计制造已经到达了世界抽水蓄能技术研发的极限。

“长龙山抽水蓄能项目是一项当之无愧的‘五超’工程。”张天鹏告诉中国电力报记者,一是水头高。该机组额定水头710米,最高水头756米,最大升压水头1200米,强度试验水头1800米,是国内水头最高、世界水头第二的抽水蓄能电站;二是容量大。单机出力为35万千瓦,位列国内第二;三是转速高。转速达500转/分,属国际、国内大型抽蓄电站最高转速等级;四是要求高。要求机组运行高效率、高稳定性、高可靠性、高均衡性;五是难度高。设计开发难度属世界最高等级,是国内设计和制造难度最大的发电电动机。

之所以说长龙山抽水蓄能机组是在挑战世界抽水蓄能技术研发的极限,主要体现在两方面:一方面是双向、高速、重载等特点使推力轴承运行温度、损耗以及支撑结构承载问题突出。另一方面是每极容量达32兆伏安以上,线速度达182米/秒以上,旋转部件的应力交变、疲劳及散热都是难点。面对前所未有挑战,东方电机依托在抽水蓄能行业三十多年的实力和经验,不断攻坚克难,向着抽水蓄能领域的“珠穆朗玛峰”勇敢迈进。

转轮是水轮发电机组的心脏,其质量、性能直接影响到机组的安全稳定运行。转轮研制也是整个长龙山抽水蓄能机组中研发难度最大,制造难题最多的部件。面对800米水头段抽水蓄能转轮技术被国外垄断的现实,东方电机长龙山转轮研发团队精心组织、刻苦攻关,研发出水力性能极优的转轮模型,并创造性采用分叶盘制造结构,解决了狭长窄流道转轮的焊接制造难题,在保证质量的前提下大大缩短了转轮制造周期。

长龙山抽水蓄能机组的研发成功,标志着东方电机达到了世界抽水蓄能机组领先水平,形成了独立、完整,具有完全自主知识产权和“东方特色”抽水蓄能机组技术体系,成功培养了涵盖研发、设计、制造、成套、安装、调试等年轻有为的技术研发和项目管理队伍。

东方电机抽水蓄能技术“三级跳”

从惠州、黑麋峰、呼和浩特机组的国产化研制,到仙游、仙居、深圳机组技术指标达世界先进水平,从绩溪、敦化、长龙山超高水头段大容量机组的攻关,到丰宁、沂蒙、永泰、蟠龙项目的全面开花……东方电机不断标注世界抽水蓄能机组研制新高度。

抽水蓄能机组的设计和制造,一直被喻为是水电设备制造领域“皇冠上的明珠”,是水力发电行业中最复杂、最难啃的一块“硬骨头”。

2003年,国家发展改革委决定以惠州抽水蓄能电站为依托工程之一,逐步实现我国抽水蓄能电站机组设备制造的国产化。东方电机承担了惠州电站A厂4号机组制造工作。2005年,东方电机又获得了湖南黑糜峰、内蒙古呼和浩特两个抽水蓄能电站机组设备国产化后续工作的依托项目。

随着抽水蓄能装备国产化推进,东方电机进一步攻克了抽水蓄能机组涉及到的S型特性、驼峰、效率、稳定性等难题。东方电机研制的福建仙游4台30万千瓦机抽水蓄能机组标志着我国已具备大型抽水蓄能机组的自主研制能力,打破了国外的技术壁垒;自主研发的已投运单机容量最大的37.5万千瓦浙江仙居抽水蓄能机组,标志着我国抽水蓄能机组闯进了世界一流行列,提高了我国在抽水蓄能领域的影响力和话语权。

2015年,东方电机获得了安徽绩溪6台30万千瓦和吉林敦化两台35万千瓦两个抽水蓄能项目合同,均是国内乃至世界范围内超高水头段的大容量项目,且机组转速均为每分钟500转,标志着东方电机抽水蓄能技术及研制能力都达到了世界新高度。2017年,东方电机又一举中标浙江长龙山抽水蓄能电站4台35万千瓦抽水蓄能机组及其辅助设备采购合同,它的水头高度位居世界第二,这也意味着该机组技术难度达到了世界顶级。

深耕抽水蓄能三十余年,东方电机完成了抽水蓄能技术的“三级跳”——机组参数水平达到世界先进水平;机组稳定性、安全性指标达到世界先进水平;机组机型成功扩展至800米的高水头段。随着河北丰宁二期、山东沂蒙、福建永泰、重庆蟠龙等一大批抽水蓄能机组相继中标,东方电机抽水蓄能“2.0版本”正在全面开花,至此,东方电机已成为国际抽水蓄能机组最全、业绩最好的企业之一。

记者手记

不断超越 永不止步

于海江

在世界抽水蓄能领域,她或许不是单机容量最大的一个,也并非水头最高的一支,但却是综合技术难度最高的一座。长龙山抽水蓄能机组的研制成功,意味着我国自主研发的抽水蓄能成套设备已达国际领先水平,打破了长期以来高水头段抽水蓄能关键技术被国外垄断的局面,提高了我国在国际抽蓄领域的影响力和话语权。

抽水蓄能电站具有调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等多种功能,运行灵活、反应快速,是电力系统中的特殊电源。尤其在以风电和光伏为代表的可再生能源高比例发展的电力系统中,其平抑风光电波动性、反调峰特性的优势愈发凸显,是调峰调频不可或缺的手段。

无论是“2030年我国非化石能源发电比重力争达到50%”还是“争取2060年前实现碳中和”,以风电和光伏为代表的可再生能源占比将呈几何式增长,这对抽水蓄能电站的数量和质量都提出了前所未有的迫切需求。国家能源局也将于近期启动全国新一轮抽水蓄能中长期规划编制工作,足见其必要性和紧迫性。

过去,我国抽水蓄能机组的关键技术受制于人,尤其是大容量、高水头复杂抽水蓄能机组核心技术成了“难啃的骨头”。长龙山抽水蓄能机组的研制成功,使我国抽水蓄能技术研发到达了世界极限,将“大国重器”核心关键技术牢牢地掌握在自己手中。未来,越来越多的国产化抽水蓄能机组将会被安装在祖国的大江南北,“中国制造”的抽水蓄能机组也将成为中国的一张新名片被世界熟知。

作者:于海江 王媛 邬明俊

关键字:长龙山抽水蓄能电站

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