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战略新兴产业

我国首台(套)变速抽水蓄能机组加速工程应用步伐

2024-08-16 09:21:00

  8月13日,穿过1600余米的交通洞,记者来到“300兆瓦级变速抽水蓄能机组成套设备”依托工程肇庆浪江抽水蓄能电站工程的“心脏”——地下厂房,一个巨型地宫映入眼帘。

  “新厂房总体积超过27万立方米,相当于108个标准游泳池大小。”南方电网储能股份有限公司(以下简称南网储能)肇庆浪江抽蓄项目部工程管理专责张轩介绍,开挖历时近19个月,今年7月完成了地下厂房的开挖,全面进入机电安装新阶段。

  随着依托工程的加快建设,我国首台(套)变速抽水蓄能机组实现工程应用的脚步正加速迈进。

  加快国产大型变速抽水蓄能机组技术攻关步伐 

  在我国大力构建以新能源为主体的新型电力系统驱动下,抽水蓄能产业发展同步进入“快车道”,在运及在建抽水蓄能电站规模均稳居世界第一。到2027年,我国抽水蓄能电站投运规模将达到8000万千瓦以上。

  “以抽水蓄能与风光发电为代表的非水可再生能源适配性强,联合运行效果好,将成为我国较长时期发展高效率调节电源和储能设施的最优选择。”中国能源研究会抽水蓄能专委会副秘书长陈泓宇表示。

  然而,受装备制造等方面的限制,我国目前开发的抽水蓄能电站基本采用定速抽水蓄能机组。“与定速抽水蓄能机组相比,变速抽水蓄能机组具有功率调节范围更宽、系统响应速度更快、运行稳定性能更好、综合运行效率更优、水力适应能力更强等优势,可有效应对风电、光伏发电等新能源大规模高比例发展对电网带来的挑战,提高电网及联网系统的安全稳定能力,促进新型电力系统的可持续发展。”陈泓宇说。

  我国持续加快了国产大型变速抽水蓄能机组技术攻关步伐。2022年5月,我国正式将“300兆瓦变速抽水蓄能机组成套设备”列为能源领域首台(套)重大技术装备项目,明确肇庆浪江抽水蓄能电站等3个工程为其依托工程。

  据介绍,挖好厂房仅是肇庆浪江300兆瓦级大型抽水蓄能电站工程进入机电安装阶段的开始。要让抽水蓄能机组的抽水和发电两大功能得以发挥,还得开挖总容积近2000万立方米、接近一个半西湖大小的上下水库,以及35个地下隧洞、埋藏大山数百米处的2.8公里长输水水道等。

  目前,一个深度超过500米的长洞直通山体内部,正在进行正井扩挖。其所采用的引水深竖井正井法施工工法,是在我国水电工程领域的首次应用。

  16项攻关任务同时推进上演一场“协奏曲” 

  从研制到应用,并非一蹴而就。“要让一种全新的高端技术装备从无到有,需要技术设计、装备制造、功能验证等一系列调整,充分考虑新装备适应的各种运行环境。更关键的是,必须开展一系列的仿真试验来验证各个方面的技术指标是否合格,确保安全性能万无一失。”陈泓宇表示。

  对此,肇庆浪江300兆瓦级大型抽水蓄能电站成立了5个技术攻关组,联合高校院所、设备厂商同步推进16项攻关任务。

  以其中的“交流励磁和调速器多模式切换协同控制技术”为例,控制策略需要实现近40个逻辑模块的同时控制。“这相当于让40个功能各异的乐器同时演奏,既不能断声,又不能有杂音。”南网储能技术专家彭煜民透露,目前已完成交流励磁系统电压电流设计参数校核、输出电压波形仿真,基本完成整机试验平台设计、机组工况转换流程的编制、数模仿真平台的搭建,正在进行电气细化设计以及联调试验方案编制工作。

  高耐受能力的金属护环是变速机组必不可少的部件。南网储能联合东方电气集团东方电机有限公司攻关团队在材料选择、加工制造、安装工艺等方面开展了一系列研究。经过多轮比选和试验,攻关团队完成了国内首个约5米直径大尺寸金属护环试制。这种新护环的直径达到了普通汽轮发电机的2.5倍,材料屈服强度超过750兆帕,相当于1平方米的面积可承受75吨重物的压力。

  “目前,各项技术攻关和工程建设都在顺利推进中。”彭煜民表示,“我们强烈感受到关键核心技术攻关新型举国体制对高端装备产业链自主化的强大赋能,这也是我们研制大型变速抽水蓄能机组的底气所在。”

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