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抽水蓄能:设备自主20年

日期:2023-11-06    来源:南方能源观察  作者:高亮

国际储能网

2023
11/06
09:16
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关键词: 抽水蓄能 水利枢纽 抽蓄电站

河北岗南水电站位于滹沱河中游平山县境内,它是以防洪、灌溉、发电综合利用的岗南水利枢纽工程的主要组成部分。因为以水定电,设备利用率不高。1968年,水利电力部北京电力勘测设计院决定引入一台日本进口的抽水蓄能机组,将岗南水电站由一座季节性电站改建成了冀南电网的调峰电站,它由此成为我国第一座混合式抽水蓄能电站。

岗南水电站共三台机组,两台常规水电机组外,日本进口的XLN-LJ-250抽水蓄能机组是“抢手货”,它的容量只有1.1万千瓦,原计划是安装到北京市东北部的密云水电厂,因为种种原因才辗转来到岗南站。

错失进口设备的密云水电厂直到1973年才用上了抽水蓄能机组,这次是国产设备。天津发电设备制造厂仿照岗南的进口机组生产了2台同样的蓄能机组,分别于1973年和1975年安装到密云水电厂并实现并网发电。此举不一般,它是国产蓄能机组的开始。2023年9月,密云水电厂成功入选中央企业工业文化遗产(电力行业)名录,很重要的一条,就是它开创了蓄能机组国产化的先河。

从全球范围来看,20世纪70—80年代,正是世界抽水蓄能发展的黄金时期。据统计,全世界蓄能机组总容量由20世纪60年代的125万千瓦增加到20世纪80年代的561万千瓦,全世界抽水蓄能电站的总容量增加了4倍多。

反观国内,当时的抽水蓄能电站建设几乎处于停滞状态。一方面,在计划经济向市场经济转变的过程中,由“4度电换3度电不合算”切换到“经济可行”的理念还需要一个过程。另一方面是现实问题,进口机组昂贵,而当时国产机组的质量又难以达到要求。事实上,密云水电厂安装的机组在1979年因事故停运,直到1986年才恢复发电。由于没有根本消除缺陷,到1991年时两台机组已停止运行。

行业内公认,大型抽水蓄能及成套设备是电工设备领域的高端装备,其设计、制造的复杂性远高于常规水电机组。而当时我国企业对可逆式机组的研究、试验和制造水平与工业化国家相比还存在着较大差距,形势迫使我们奋起直追。

自20世纪90年代开始,随着我国电力工业的发展,河北潘家口、广东广蓄一期、北京十三陵、浙江天荒坪等一批抽水蓄能电站先后建成投运,国家开始有意识地组织抽水蓄能机组及成套设备的科研攻关。国内的设备生产企业开始参与到广东广蓄、北京十三陵等大型抽水蓄能机组的部分部件的分包制造中,但此时承制的多为技术含量和效益附加值低的部件,核心的部件仍然要依靠进口。

不仅如此,由于缺乏设计、制造经验和业绩,国内企业并不具备独立参与大型抽水蓄能项目的投标资格,仅能参与中小型抽水蓄能项目的投标,还只能提供“双低”设备。于是,为了提高综合效率,许多抽水蓄能电站特别是大、中型电站机组几乎全部从国外进口,国外公司因此抬高报价,以致当时的机组投资占电站投资比重较高(表1,表2)。这不仅严重制约着我国抽水蓄能事业的发展,也对我国高端装备制造业的发展极为不利。到世纪之交,抽水蓄能机组及成套设备自主化工作已迫在眉睫。

进入21世纪,经济社会的快速发展使得用电需求持续攀升,随之而来的是电力系统电源容量迅速扩大。到2001年底,全国发电装机容量已达到33800万千瓦,火力发电装机占全部发电装机的比重近75%。这一电源结构致使电力系统调峰问题日益突出,亟需配套建设一定规模的抽水蓄能电站来进行电力资源调配和维护电力系统稳定。

而要发展抽水蓄能,就必须要降低建设成本,减少对进口设备的依赖。

2002年7月,在《国务院关于印发电力体制改革方案的通知》(国发〔2002〕5号)发布不久,原国家发展计划委员会(后改组为国家发展改革委)在北京组织召开了河南宝泉电站抽水蓄能机组国产化专家研讨会。同年11月,中国水力发电工程学会抽水蓄能专业委员会在福州举办“抽水蓄能电站建设经验技术交流会”,中心议题是研讨抽水蓄能机组及成套设备自主化。同年12月,原国家发展计划委员会在四川德阳再次召开抽水蓄能机组自主化专题讨论会,会议邀请了业主、科研院所和厂家等各方代表,提出了“技贸结合、捆绑招标、引进技术”的模式。

2003年3月,国家发展改革委在北京召开宝泉和惠州抽水蓄能电站机组统一招标及组织管理协调会议。这次会议正式提出了中国抽水蓄能机组设备自主化的路线,即以河南宝泉和广东惠州两座抽水蓄能电站为依托工程(后来增补了湖北白莲河抽水蓄能电站),通过统一招标、技贸结合的方式,引进抽水蓄能电站机组设备设计和制造技术,逐步实现中国抽水蓄能机组及成套设备的自主化。

此次招标采取一标四包的方式,技术转让作为一个独立包,三座电站的主机设备为三个包,四个包组成一个完整的标。国内主要厂家——哈尔滨电机厂和东方电机公司是统一招标指定的技术受让方,他们同时也是中标外商的分包商,分别承制三个电站的各一台整机,这样便于消化吸收转让的技术。

正式招标文件于2003年9月发布,三菱、日立、东芝、维奥水电、福伊特西门子、阿尔斯通、GE水电共七家参与投标。经过漫长的谈判,阿尔斯通公司成功中标。2004年8月,国家发展改革委在北京钓鱼台国宾馆举办了签字仪式,阿尔斯通公司与中方制造企业签订了技术转让合同,同时分别与宝泉、惠州、白莲河抽水蓄能电站签订了设备采购合同。历时17个月,在各方配合下,技术引进工作圆满完成。

通过技术引进和人员培训,中方制造企业基本掌握了大型抽水蓄能机组关键技术,并完成了河南宝泉、广东惠州、湖北白莲河抽水蓄能电站其中一台整套机组的制造。

为稳妥起见,国家发展改革委仍然对抽水蓄能电站机组设备国产化的后续工作作出了安排,此举在于让技术转让接受方(中方制造企业)全面掌握、吸收和应用已经引进的技术,巩固技术引进成果。2005年5月8日,国家发展改革委决定将辽宁蒲石河、内蒙古呼和浩特和湖南黑麋峰抽水蓄能电站作为抽水蓄能电站机组设备国产化后续工作的依托项目,机组设备采用招议标方式在中方制造企业之间进行采购。

蒲石河、黑麋峰、呼和浩特这三个抽水蓄能电站主机设备的采购,均以中方制造企业为主包方进行招标和议标,有资质的外国厂商作为技术合作方参与技术合作。其中,每个依托项目保证一台整机由外商制造,其他几台机组的关键部件国产化比例将根据投产时间的推移而逐渐增加,并计划最后一至两台整机全部国产化。

在这一阶段,中方制造企业实现了对引进技术的全面掌握和优化,也是首次作为大型抽水蓄能机组的主承包方全面向业主负责。

此后,为全面实现抽水蓄能设备自主化,国家发展改革委、国家能源局再次明确以安徽响水涧、福建仙游、江苏溧阳等三个抽水蓄能电站为依托工程,进行抽水蓄能成套设备的自主研制,对国内制造企业“扶上马、再送一程”。

在这三个抽水蓄能电站,机组成套设备采用招议标方式在国内制造企业之间进行采购,由国内企业独立进行机组及相关控制设备的设计、制造和成套,并采用基础研究、设备研制、系统集成、试验验证、工程应用相结合的技术路线,全面实现抽水蓄能电站机组设备自主化。

2011年12月26日,安徽响水涧抽水蓄能电站正式投入商业运行,这是我国首台自主研发、自主设计和自主制造的具有自主知识产权的单机容量250MW的抽水蓄能机组,它标志着我国抽水蓄能机组关键技术及成套设备的自主化取得重大突破,具有重要的里程碑意义。

自2003年决定设备自主化以来,20年间,中国抽水蓄能历经技术引进、消化吸收和自主创新三个阶段,无论在抽水蓄能机组及成套设备,还是关键技术和工程应用方面,均已达到国际领先水平,已然为“走出去”打下了坚实基础。

表1:2003年以前国外部分抽水蓄能电站机电投资比例

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来源:《中国抽水蓄能成套设备自主化十年历程与成就》

表2:2003年以前我国部分抽水蓄能电站机电设备投资比例

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来源:《中国抽水蓄能成套设备自主化十年历程与成就》


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