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我国抽水蓄能机组技术引进工作的十五年回顾
2017/9/8 8:30:52    新闻来源:中国水力发电工程学会
 

我国抽水蓄能机组技术引进工作的十五年回顾

Fifteen Years Review of Technology Import for Pump Storage Units in China

水电水利规划设计总院 李定中(Li Dingzhong

摘要   笔者作为国家发改委"技术引进工作专家组"组长,从2003年开始,参与组织了我国抽水蓄能机组"打捆招标、技术引进"工作的全过程。本文简介了我国蓄能机组技术引进工作概况和打捆招标初步成果,总结了统一招标采购、技术引进和分阶段逐步实现自主化的运作方式和主要经验。在国家发改委的直接指导下,在国家电网公司、南方电网公司和有关业主、设计单位的大力支持下,国内制造厂通过十五年的潜心努力,已逐步具备大型抽水蓄能机组的自主开发、设计和制造能力,基本掌握了相关的核心、关键技术,目前我国抽水蓄能机组自主化设计制造水平已总体达到国际先进水平,更在大容量水泵水轮机"S"特性区和驼峰区运行稳定性、高水头机组刚强度、双向旋转转子通风冷却系统、大负荷(1000t)双向旋转推力轴承热油隔离降温等机组关键技术的世界性难题上处于世界领先水平。表明我们通过"统一招标和技贸结合"的方式引进抽水蓄能机组技术、逐步实现自主化的道路是成功的。

关键词 抽水蓄能机组,打捆招标,技术引进,自主化,设计,制造,水平

1.   蓄能机组打捆招标概况

我国抽水蓄能机组的设计和制造起步较晚,东方电机股份有限公司(简称东电)设计、制造的首台40MW响洪甸电站抽水蓄能机组20003月投运;哈尔滨电机厂有限责任公司(简称哈电)设计、制造的首台60MW回龙电站抽水蓄能机组2004年投运,150MW的白山电站抽水蓄能机组2005年投运(其中一台转轮为日本日立制造)。在"八五"、"九五"期间,东电和哈电承担了原国家经贸委组织的科研攻关课题,并参与了分包制造广蓄、十三陵等项目的抽水蓄能机组部件和中型机组(关键部件进口)的独立承制等工作,但始终缺乏关键的研发技术,没有大型抽水蓄能机组的设计、制造经验和业绩,不具备独立参与投标的资格。

总之,250MW及以上额定容量的抽水蓄能机组的设计和制造在我国还是空白,我国早些年建设的广蓄一二期、天荒坪、羊卓雍湖、十三陵、桐柏、泰安、宜兴、琅琊山、张河湾、西龙池等抽水蓄能电站的主机及其附属设备的设计制造均为国外厂家所垄断,其价格达国产常规机组的2~3倍、甚至更高。为打破国外的垄断,抽水蓄能机组及其附属设备的自主化确实是当务之急。

2003321日,国家发改委能源局召开《宝泉、惠州等抽水蓄能电站机组统一招标启动会》。

2003423日,国家发改委以发改办厅[2003]97号发文指示:"为了提高我国机电装备工业的水平,促进我国抽水蓄能电站建设的健康发展,经研究,现决定以河南宝泉和广东惠州两座抽水蓄能电站为依托工程(注:后增补白莲河蓄能电站),通过统一招标和技贸结合的方式,引进抽水蓄能电站机组设备设计和制造技术,逐步实现我国抽水蓄能电站机组设备制造的自主化"。

该文明确:统一招标的招标代理机构为中电技国际招标公司(简称中电技)和中国技术进出口公司(简称中技);"成立技术引进工作专家组,负责技术引进方面的具体工作和技术引进标书的编制。专家组组长由中国水电工程顾问集团公司李定中副总工程师担任,副组长由哈尔滨电机厂有限责任公司和东方电机股份有限公司各推荐一名技术主管担任"。

当时正值我国"非典"传染病猖狂肆虐的5月,笔者根据发改委的指示和有关单位的推荐,及时着手组建了由中电技、中技、中国机械联合会、哈电、东电、工程业主和设计院等相关单位领导和国内资深专家组成的专家组,其中哈电原董事长兼总经理盛树仁和东电原总工程师樊世英任副组长。该名单报国家发改委打捆招标办公室和发改委有关领导认可。

招标方式如下:由有资质的外商直接投标,国内有资质的厂家联合作为外商的技术转让受让方和合同设备的分包方。中方厂家以"联合设计、参与开发、消化引进、合作制造"的方式,参加抽水蓄能机组分包设计和制造工作。

分标方式为:技术转让包和三个工程的16台抽水蓄能机组及其附属设备包,共一标四包,其中技术受让方为哈电和东电。

通过一年多的艰苦努力,在发改委的直接领导下,与中电技、中技以及哈电、东电、三业主等单位领导和专家们和谐工作,较为成功、圆满地完成了国家发改委交给的宝泉、惠州和白莲河工程"打捆招标、引进技术"在招标和合同谈判阶段的任务。

2004820日于北京钓鱼台国宾馆,由国家发改委能源局主办、中电技和法国阿尔斯通公司承办的《宝泉/惠州/白莲河抽水蓄能电站统一招标项目设备采购合同暨技术转让合同和设备分包合同签字仪式》顺利举行。

2.   蓄能机组打捆招标初步成果

2.1. 技术转让较为先进、全面、彻底

在技术转让招标文件的编制和合同谈判过程中,我们强调并努力做到:转让的技术具有先进性、转让的内容具有完整性、转让的实施具有可操作性。要通过实质性的技术转让,使我国两大厂真正掌握研发、设计、制造抽水蓄能机组所必需的整套技术。

我们为此制定了严密的实施计划。每个子项程序都将经过在国外外商工厂的初步验收和在国内两厂的最终验收,以确保引进技术和软件内容的完整、可靠和实用。

为了实际应用和深化理解所引进的技术以及阿尔斯通公司的相关设计规范和标准,提升国内两厂的设计水平,获得相应的制造资质,两厂负责分包制造三个电站的第4台整机。

通过本次统一招标,哈电、东电顺利地完成合同规定的13个大项、70个子项的技术转让内容,包含大型抽水蓄能机组研发的全部关键核心技术。这些项目主要包括:水泵水轮机水力设计及CFD分析技术以及水泵水轮机模型试验;转轮的可靠性分析、通流部件的可靠性计算分析、各处密封的设计计算、工况转换与过渡过程分析计算、球阀的刚强度分析以及机组轴系稳定性计算分析。发电电动机电磁设计、通风系统和发热计算、推力轴承和导轴承润滑、轴瓦及支撑件变形和循环冷却系统、结构件刚强度和振动计算、起动性能和运行工况转换分析计算等。

应当指出,本次蓄能机组的技术转让在二滩和三峡水电站混流式机组技术转让的基础之上,已进入较高层次:重点在于实质性地掌握关键、核心技术,而不再追求增加分包制造"傻、大、笨、粗"机组部件的份额,以实现自主研发、设计和制造大容量抽水蓄能机组的目的。

2.2. 三个工程的业主比较满意,采购到技术评标排名均为第一的设备

最终的中标商在四个包的技术评分均为最高。

四个包相加的总评标价也最低。

2.3. 哈电和东电在此次技术转让工作中通过对三个电站第四台机组的整机设计和制造取得资质,且技术转让费为零(当年三峡机组的技术引进费为1635万美元)。

3.   打捆招标的主要经验

3.1. 抓好技术转让和设备采购招标文件的编制,是评标和合同谈判的基础

3.1.1.注重落实技术转让的项目、内容等技术引进招标文件的核心条款

哈电和东电作为设备制造商,多以投标人身份参与投标,对投标文件的编制很有经验,但对招标的经验较为欠缺,因此要协助他们尽快由投标进入招标的角色。

(1)对招标文件中技术转让的项目和内容,建议写成较为明确、详细、可操作的条款,包括软件的版本、使用范围、主要内容、数据库等;要求便于评标、便于控制计划和进度、便于分清责任、便于合同的履行、中间检查和验收。

(2)对于设计、计算程序、制造和加工工艺、技术交流和培训等软课题,也建议结合二滩、三峡等工程技术转让的经验、教训,提出较为明确、具体的目的、要求、计划进度、费用支付进度以及相应的违约条款。

(3)招标期间我们排除各种干扰,坚决支持、积极筹备并主持了两厂与国外各制造厂之间的《技术转让和制造分包技术交流会》,目的是做好本次打捆招标中的关键工作——技术引进。

在中外双方交流中,对水泵水轮机和发电电动机的十三项转让内容,按每项的子项逐项讨论,了解外商拟转让软件的名称、版本、属性、使用环境等。为使将来转让的技术更加符合实际,向外商提供了两厂目前使用的设计软件、硬件现状。对机组的设备分包部分,了解外商主要部件的结构、工艺特点、材质要求,重点加工注意项等。此外,中外双方还议定了提供技术图纸资料、材料对照报审以及分包报价的进程表。期间个别外商也介绍了他们的设计开发能力和技术优势。

通过这次与各投标外商较为成功和深入的交流,使技术转让的招、投标双方进一步沟通,统一了各投标方的认识,帮助投标方正确理解标书中技术转让和设备分包的内容,有利于抽水蓄能机组统一招标工作质量的提高和招标工作的顺利进行。

3.1.2.由专家组主持对宝泉、惠州和白莲河等三个电站机组及其附属设备招标文件技术规范的审查

审查的重点如下:

(1)尽可能地将技术转让的主要图纸、计算书、说明书等资料,纳入各工程招标文件必须提交的资料中。事实证明,这既有利于业主更好地了解外商提供设备的设计制造水平、材料和工艺,更有利于国内两厂深入了解各外商技术转让的先进性和深广度;

(2)较为系统地总结和吸取了近年来我国桐柏、泰安、宜兴、琅琊山、张河湾、西龙池等抽水蓄能电站机组招标、评标和合同谈判的经验教训;

(3)技术引进是前提,但基础目标还是要采购技术先进、质量一流的机组及其附属设备。因此,对招标文件技术规范不得放松要求,仍然向国际先进标准看齐,甚至有的还适当提高了要求,如下机架挠度、定子线棒的介损、机组振动和摆度标准等,以确保各项目业主的最大利益;

(4)由于这三个工程招标未经过资格预审阶段,故加强了对机组附属设备和配套设备主要技术参数、型式、结构及其制造厂家的审查。在国际招标允许的规则内,尽可能使业主在招标过程中能控制主机、主要附属设备和主要材质的选型和选厂,采购到质量较好的机电设备。

3.2. 注意协调好两厂和业主的利益

3.2.1.各工程的业主顾全大局,充分认识到技术转让的重要性

各业主从国家的最高利益出发,达成了一致共识:技术转让是本次打捆招标的前提,否则招标工作总体失败。

在拟定和评审中标方案、编制评标总报告的过程中,各工程的项目业主逐步一致地认识到:应当充分鼓励较有诚意、按我国技术转让招标文件要求进行技术转让的投标商的积极性,决不能容忍个别投标商漫天开价、不有效和实质性地响应我招标文件技术转让要求的作法,更不能让其得到与前者同等的制造份额;如开此恶劣的先例,是对我方"以市场换技术、实现抽水蓄能机组设备制造自主化"的挑战,将十分不利于今后蓄能机组自主化长远战略的顺利实施。

3.2.2.从业主、国家电网公司、电力用户的利益出发,充分依靠技术专家组的国内资深专家,技术评标做到客观、公正、公平,要力求三个工程项目采购到质量一流的设备。

3.2.3.强调转让一流技术和采购质量一流设备的目标是一致的,两者是统一的。在评标时,采用发改委批准的综合评分法,价格合理而不是最低。

招标结果较为理想:最终的中标商在四个标的技术评分均为最高,四标相加的总评标价也最低(仅个别项目略高一点)。

3.2.4.鉴于哈电和东电均为技术引进的受让方,故坚决支持该两厂的技术人员有权参与三工程项目全过程评标工作,这并不是违背国际惯例。事实证明,这一作法有利于两厂全面掌握各外商主机设备设计、制造的技术现状和技术引进所需的较全面的技术资料;各项目业主事后也对此点赞,因其更有利于帮助业主和设计院综合评估各外商投标文件的商务和技术状况,提高对蓄能机组设计、制造关键技术和工艺的认识水平。

3.3. 充分发挥专家组的科学决策作用

专家组组建伊始,我们就明确要求:"每个专家不是仅代表本厂和本项目业主,而应代表国家的最高利益、站在大局的立场来考虑问题,自始至终应客观公正、实事求是、出以公心"。

在打捆招标过程中,专家组一共召开了三次全体会议,三次会议纪要均得到全体专家的一致同意。

3.3.1.2003630日至72日,在京召开了技术引进专家组第一次全体会议,发改委能源局史立山处长出席了会议。专家组对宝泉、惠州和白莲河抽水蓄能电站机组统一招标方式、国内厂家技术引进项目和机组关键部件分包制造范围等进行了细致、深入的讨论,达成了一致意见。实践证明,该会议纪要统一了本次打捆招标在招标采购方式和商务、技术方面的总体思路,为引进国外先进技术和三个工程机组及附属设备的采购招标、评标和合同谈判等工作起到了很好的指导作用。

3.3.2.2004210日开标后,,技术引进专家组于14日召开第二次全体会议,进行打捆招标评标第一阶段技术转让评审。专家组全体成员经过客观、公平和公正的评审,一致同意ALSTOM(阿尔斯通)、MITSUBISHI(三菱)和TOSHIBA/HITACHI(东芝-日立)三家公司通过第一阶段评审;同时,一致同意将与招标文件有重大偏差、没有实质性响应技术转让要求并且不充分有效地转让技术的GE-ABB公司在第一阶段淘汰。

3.3.3.2004434日,专家组第三次全体会议,通过认真的评审和协调,技术引进专家组通过了技术引进评标报告,一致同意:

技术转让中标方的排序为:阿尔斯通、东芝-日立、三菱。

建议技术转让的转让方首选阿尔斯通。

3.4. 依靠发改委的直接领导和积极支持

招标代理机构和技术引进工作专家组在各阶段的工作得到发改委有关部门和主管领导的及时指导和有力支持,是本次技术引进工作取得实效的有力保证。

3.4.1.成立了在发改委能源局直接领导下,由全权代表各有关部门和单位的领导组成的发改委打捆招标领导协调小组,在各个关键阶段能根据招标代理机构和技术引进专家组的汇报,集思广益、统一思路,及时决策。

3.4.2.专家组及时向发改委各级领导汇报,随时取得他们的指导和支持,以便从国家全局和长远战略着眼考虑问题。特别是第一阶段评标专家组决议淘汰GE-ABB公司,就得到发改委有关领导的坚决支持和撑腰,有效地维护和保障了专家组在国外投标商眼中客观、公正工作的权威性,为专家组日后技术引进工作的顺利开展开了一个好头。

3.5. 紧密依靠招标代理机构,是打捆招标技术转让商务运作成功的重要保证

3.5.1.开始时,有的业主对指定招标代理机构的权威性及其能力有所怀疑,但中电技和中技公司毕竟对外招投标的经验较为丰富且熟知各种商务运作模式,通过自己为业主服务的诚信和卓有成效的工作深深地打动了各业主单位。到打捆招标末期,大家感情都十分融洽和亲密,减少了内耗。

3.5.2.专家组和招标代理机构核心领导的紧密合作、及时协调和信息互通,达到商务与技术的有机配合,对确保各阶段的正确决策十分重要。

3.6. 作好对外商的工作

3.6.1.用中国长远、巨大的水电市场吸引外商,希望他们公司的决策层着眼于长远的战略利益,达到双赢。

3.6.2.在标前会等各种场合,向各投标外商强调下列要点:

(1)对"技术转让标"招标文件无条件地、全面地响应,是本次打捆招标投标文件实质性响应的基础和前提;

(2)三个电站蓄能机组设备主要参数和性能指标的先进性、运行稳定性和质量水平,不仅影响到电站机组设备本身的评标,同时也应作为评价技术转让标的先进性加以考虑。

(3)中方厂家应至少承担制造宝泉、惠州和白莲河抽水蓄能电站各一整台水泵水轮机和发电电动机。正因为分包是实现技术转让的一个不可分割的部分,因此,中方哈电和东电两厂按招标文件规定的计划"参与外商的机组设计"以及"外商向中方两厂提供整套设计资料"是必须的。

3.6.3.投标人投标文件的商务条款应当为技术转让的顺利进行铺平道路,而不是设置障碍和制造陷阱。技术转让,特别是其专利和许可证,不得受本工程项目的供货范围和时间等的限制。

3.6.4.游戏一定要讲规则,中国政府说话算数。第一阶段我们淘汰了GE-ABB公司,不准其反悔重来,为第二阶段的评标及以后的合同谈判打下了很好的基础,这有利于鼓励带有诚意且遵守游戏规则的外商。

3.7. 作好合同的执行和管理工作,确保技术转让和工程建设的质量和进度

在评标时,我们已注意到阿尔斯通公司近年来财务状况较差、公司管理层处于不稳定期、有经验的项目管理人员不足、本土工厂负荷极为饱和、分包较多、大量加工转到巴西等地等因素,认为该公司向三个项目同时按期供货的风险较大,设备制造和现场服务的质量较难保证。阿尔斯通在当面澄清会上承诺部分重要部件的产地和厂家,在提交修正报价时又推翻其承诺,这已表现出一些不好的兆头。因此,在该公司中标并签订合同后,我们十分重视加大合同执行和管理的力度,努力保障技术转让和三个工程建设的质量和进度。

鉴于技术转让费为零,我们将相当部分的工程主机设备购置费转为技术转让费按计划进度核准支付,以有利于保障技术转让项目的分步进行和全面实施。

2005689日,中电技和专家组与阿尔斯通公司召开了协调会,通过总结宝泉、惠州和白莲河三个电站主机采购合同的执行情况,指出阿尔斯通公司在合同执行中存在的主要问题:如大量的分包更改、未按合同规定的进度要求完成水力设计和模型试验、项目管理力量较薄弱等。明确告诫阿尔斯通公司:对"存在的上述问题如果不及时尽早地纠正和重视,将严重影响三个项目的工程进度和贵公司的信誉,应强调合同执行的严肃性和阿尔斯通公司作为一个世界瞩目跨国公司的诚信"。阿尔斯通公司承认存在以上不足,表示该三个项目对其具有战略意义,承诺一定会按照合同规定执行,并再次承诺保证该三个项目的质量、性能和交货进度。

通过会后的多次检查督促和业主的反映证实,阿尔斯通公司技术转让和设备供货情况总体较好的、可控的。

20061228日,中电技和专家组在北京与哈电、东电召开协调会,主要解决宝泉、惠州项目国产第4台整机的迟交货问题。会议指出:迟交货问题将直接影响到两项目能否如期发电,特别是会对哈电、东电蓄能机组技术引进和国产化在国内外的企业形象产生十分不利的影响。虽然两大厂当时有水、火电机组制造任务十分繁重等客观原因,但主要还是两厂主管领导对我国蓄能机组国产化的重要战略意义认识不足、计划排产未留有适当裕度、对设计制造难度估计不足等主观原因造成的。会议要求两厂对国产整机及所分包部件的制造质量和供货进度,应精细化管理;并应立即提出具体改进措施提交项目业主,尽最大努力挽回影响,力争尽早交货。

4.   国产化后续工作的六个依托项目

200558日,国家发改委又以发改办能源[2005]886号文《国家发改委办公厅关于印发抽水蓄能电站机组设备国产化后续工作安排会议纪要的通知》指示:"为了支持技术转让接受方哈电和东电全面掌握、吸收和应用已经引进的技术,巩固技术引进的成果,实现抽水蓄能电站机组设备国产化目标,经研究,决定将辽宁蒲石河、桓仁、广东深圳、内蒙古呼和浩特、福建仙游和湖南黑糜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哈电和东电之间进行采购。"

"成立招议标工作专家组,对国产化中的重大问题提供技术咨询和支持。专家组组长由中国水电工程顾问集团公司李定中副总工程师担任,专家组成员由哈电和东电各推荐的一名技术主管和有关设计、科研和运行管理方面的专家组成。"

国家采购,首先要保证国内主要骨干企业的利益。这六个抽水蓄能电站主机设备的采购,均以哈电、东方两厂为主进行招议标,有资质的外国厂商作为技术合作方参与技术合作,哈电、东方各提出三个与外商合作的投标方案供业主选择。每个依托项目保证1台整机由外商制造,其他几台机组关键部件的国产化比例将根据投产时间的推移而逐渐增加,最后一至2台整机实现全部国产化。

对于抽水蓄能机组,我们先抓主要矛盾,力促实现主机设备的国产化;第二步,则要抓辅机及其主要附属设备的国产化工作,如调速器、励磁系统、计算机监控系统、变频起动装置(SFC)等关键设备。

按照上述原则,我们专家组分阶段主持了对辽宁蒲石河、广东深圳、内蒙古呼和浩特、福建仙游和湖南黑糜峰等抽水蓄能电站机组及其附属设备招标文件的审查,并确定了机组关键部件的国产化比例和主要辅机设备厂商的投标资质。

5.   从"扶上马、再送一程"到国内公开招标

随后,国家发改委又确定响水涧、溧阳、仙居、敦化和阳江等蓄能电站作为依托工程,对两大厂"扶上马、再送一程"。应当指出,国家电网公司、南方电网公司和有关业主、设计单位都顾全大局、敢于担当,对蓄能机组及其附属设备的自主化,给予了深刻的理解和积极的支持。

当时,专家组对主机及其附属设备的招标方式,有如下建议:

水泵水轮机和发电电动机招标方式:采用招议标方式在哈尔滨电机厂有限责任公司(简称哈电)和东方电机股份有限公司(简称东电)之间进行采购,由哈电或东电独立设计、制造。无论采用自己研发或引进国外公司的转轮均可,由业主通过在第三方试验台的同台对比试验后,根据主机的综合技术参数和性能择优选定主机中标厂家。

进水阀、调速器、励磁、变频启动装置和计算机监控系统等附属设备招标方式:不应局限于某一家的招投标方式,应鼓励国内有相应资质和业绩的厂家参与投标,也允许国内厂家在有资质和业绩的国外厂家的技术支持下参与投标,以加快我国抽水蓄能电站关键辅机设备的自主创新和自主化的进程、并有利于提高我国抽水蓄能电站附属设备自主化的总体水平。对上述附属设备的投标,建议哈电和东电两厂可推荐至少两家,且业主单位有权提出各附属设备投标厂家的建议短名单,两厂不得拒绝其投标。业主单位通过招议标择优选定各附属设备的中标投标商。

按照发改委关于"由哈电或东电独立成套设计、制造和供货"的要求,由业主选定的上述附属设备供货厂家,其合同均仍包含在主机厂的总合同中执行,以保证机组主辅机配合良好、机组调试的顺利进行和明确责任,并逐步提高哈电和东电对抽水蓄能电站主机和附属设备的成套能力和协调水平。

与此同时,自2009年以来,国家发改委已"逐步引入竞争机制,放开机组设备市场",先后对广东清远、洪屏、长龙山等抽水蓄能电站的机组和附属设备,采取国内公开招标的方式,此时哈电和东电均已具备投标资格参与竞争。

6. 实现自主化、勇攀高峰

总的说来,在发改委的直接指导下,我们通过"统一招标和技贸结合"的方式引进蓄能机组技术是成功的。大型蓄能机组的自主化虽然起步较晚,但起点较高,技术转让较为成功、全面和彻底。近年来,通过引进、消化、吸收和创新,目前国内哈电和东电两厂已逐步具备大型抽水蓄能机组的自主开发、设计和制造能力,基本掌握了机组的核心、关键技术,并逐步具备蓄能电站机电设备成套供货和现场协调能力。通过总结和吸取惠州、西龙池等外国制造商设计制造的蓄能机组事故的经验教训,两大厂对发电电动机通风冷却、转子磁极、定子铁心穿心螺杆绝缘等关键部件的设计已有所创新。响水涧、仙居等蓄能电站的国产整机已陆续成功投运。

例如,在水泵水轮机水力设计消除不稳定的"S"特性、留有适当的"驼峰"裕度、保障水轮机工况空载稳定性方面已有重大突破,我国自主研制的溧阳、仙居等电站的水泵水轮机转轮模型经权威的第三方水力试验台复核已达到世界一流水平。

20125月,在洪屏电站蓄能机组的国内公开招标中,评标专家一致认为:国内厂家的水力设计水平已与国际一流水平不相上下。

仙居电站的抽水蓄能机组由哈电和东电联合设计制造。中国水力发电工程学会于20177月在北京组织召开了"400MW级抽水蓄能机组关键技术研究与应用"项目技术鉴定会。认为该项目依托仙居抽水蓄能电站,在引进国外300MW抽水蓄能机组技术的基础上,通过科研攻关,研制成功400m - 500m水头段世界上单机容量最大的抽水蓄能机组,达到400MW级大型抽水蓄能机组整机自主化,该项目总体达到国际领先水平,实现了如下技术上的大跨越:

1)攻克了水泵水轮机动静流道参数匹配设计难关,在大容量水泵水轮机稳定性方面取得重大技术突破。攻克了大容量水泵水轮机 "S"特性区和驼峰区运行稳定性的世界性难题,实现了双向运转稳定性和效率的双最优:"S"特性区安全裕度达18.6%,最优效率水轮机工况达94.21%、水泵工况达94.10%,无叶区压力脉动幅值水轮机工况降低到7.1%、水泵工况降低到3.6%,达到国际领先水平。

2)解决了高水头、大容量机组刚强度设计难题。创造性地将水泵水轮机激振频率预测应用于厂房结构振动设计,错频达到20%以上,有效降低了厂房振动。提出整圆式止推压板结构,彻底解决了水泵水轮机导叶与顶盖刮碰的技术难题。

3)攻克了世界上双向旋转转子通风冷却系统设计难题,研发了转子绕组内外分区冷却专利技术,显著提高转子绕组的冷却效果,有效控制绕组轴向温升均匀度,增大散热面积达到38%,绕组平均温升降低20K,温差从35K降到15K,降温效果和均匀度达到国际领先水平。

4)针对世界上负荷最大(1000t)的双向旋转推力轴承,研发了热油隔离降温技术,轴瓦运行温度(RTD)平均降低12.3 ℃,瓦面最高温度区平均降低8.5℃,主承载区油膜厚度平均增加40%以上,达到国际领先水平。

5)创新采用全封闭隔音降噪减振的发电电动机外罩结构,发电机层噪音平均值73.8dB,优于国标80dB,达到国际领先水平。

该电站的4台机组已分别于2016531日、911日、1031日和1217日投产,迄今运行正常,各项性能指标优秀,机组效率达到国际领先水平。

令人可喜的是,在近期设计开发难度属世界最高等级的长龙山超高水头(764m,世界第二、中国第一)、大容量(350MW)抽水蓄能机组的公开招标中,通过2016年底的第三方同台比试,国内东电开发的水泵水轮机模型以无可争议的综合水力性能指标击败国内外一流企业,获得6台机组中4台的份额。其水泵、水轮机双工况的加权平均效率远高于同转速方案竞争对手,分别高约1.0%0.9%;其各关键测点、关键工况压力脉动水平全面优于国内外竞争对手;很好地均衡了水轮机-水泵特性、高效率水平-高稳定性要求、水泵最小流量-最大入力、S特性-驼峰特性等相互制约的指标;兼具欧洲厂商的高效率和日本厂商高稳定性的优点。

目前,国内抽水蓄能机组的研发水平正处于从国外垄断向自主研发转型的关键时期。通过短短几年来绩溪、敦化、阳江、长龙山和丰宁等为代表的大型抽水蓄能机组的研发工作,我们在高水头大容量抽水蓄能机组稳定性、系统安全性、高效性和调节的灵活性等关键技术方面取得创新性成果,工程应用取得重大突破,实现了质的飞跃,填补了国内空白,彻底打破了高水头大容量抽水蓄能机组研发技术被国外公司长期垄断的局面。

同时,也要清醒地注意到,我国两大厂在蓄能电站水力过渡过程方面的分析能力还有待全面提高、相关工程的实测数据还有待积累、可供实测和分析的工程实例还较少,特别是缺乏500m以上超高水头、大容量蓄能机组设计、制造的经验。希望我国制造厂家进一步博采众长,在消化吸取世界上各制造厂家先进技术的同时不断创新,在材料、质量和工艺上严格把关,确保国产主机设备的长期安全、稳定运行,同时,要努力实现配套辅机和附属设备的自主化,提高对蓄能电站主机及其附属设备成套和协调的能力,继续勇攀高峰,实现"中国装备、装备中国、走向世界"的伟大远景。

    作者简介:李定中,19455月生,男,汉族,重庆人,水电水利规划设计总院,教授级高级工程师,长期从事水电工程机电设计和机电行业技术管理工作。北京德外六铺炕北小街2号,100011、手机:13601094868,传真:01064800222,电子邮箱:lidingzhong@sina.com

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