中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：抽水蓄能機(jī)組雙向運(yùn)行，而且工況轉(zhuǎn)換復(fù)雜、運(yùn)行水頭高、設(shè)備轉(zhuǎn)速高，抽水蓄能機(jī)組的設(shè)計(jì)、制造難度遠(yuǎn)高于常規(guī)水電機(jī)組。其研發(fā)和制造，是水力發(fā)電行業(yè)最復(fù)雜、最難啃的“硬骨頭”。
從機(jī)組制造難度的角度來看，目前抽水蓄能機(jī)組設(shè)計(jì)制造技術(shù)已達(dá)到單級(jí) 800m水頭(揚(yáng)程)、單機(jī)容量500MW 的水平。20世紀(jì)90年代，我國建設(shè)了以廣蓄、 天荒坪、十三陵等為代表的第一批大型蓄能電站，單機(jī)容量在 200MW至300MW之間，水頭范圍從200m水頭段到500m水頭段基本已經(jīng)涵蓋。目前國內(nèi)制造廠商已具備自主設(shè)計(jì)和制造水頭/揚(yáng)程達(dá) 700m級(jí)、單機(jī)容量400MW可逆式機(jī)組的能力，并先后獨(dú)立承接了仙游、溧陽、仙居、豐寧、績溪、敦化、長龍山、陽江等大容量、高水頭抽水蓄能機(jī)組設(shè)計(jì)供貨合同。其中績溪抽水蓄能電站單機(jī)容量300MW、 最大揚(yáng)程 650.44m，敦化抽水蓄能電站單機(jī)容量 350MW、最大揚(yáng)程 712.0m，長龍 山抽水蓄能電站單機(jī)容量 350MW、最大揚(yáng)程764.3m，陽江抽水蓄能電站單機(jī)容量 400MW、最大揚(yáng)程 712.46m，均已投產(chǎn)發(fā)電。
1. 水泵水輪機(jī)制造難度
水泵水輪機(jī)制造難度最大的部件為水泵水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，借助水輪機(jī)尺寸利用系數(shù) St(St=Nt/D1)和制造工藝難度系數(shù) TD(TD=HpmaxD1 2 /1000)將國內(nèi)多個(gè)電站水泵水輪機(jī)進(jìn)行比較，并列出了國內(nèi)部分類似水頭段水泵水輪機(jī)的主要參數(shù)及其 St 值和TD值，以便了解當(dāng)今水泵水輪機(jī)設(shè)計(jì)制造水平及我國水泵水輪機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。
根據(jù)上表 已投運(yùn)或在建的類似電站分析，從水泵水輪機(jī)尺寸利用系數(shù) St 值來看，已投運(yùn)或在建同水頭段水泵水輪機(jī) St 值處于 56.2~78.7 之間。從水泵水輪機(jī)制造工藝難度系數(shù)來看，已投運(yùn)或在建同水頭段水泵水輪機(jī) TD 值處于 6.4~11.9 之間。
2. 發(fā)電電動(dòng)機(jī)制造難度
發(fā)電電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)、制造難度通常體現(xiàn)在其機(jī)械強(qiáng)度難度、每極容量與槽電流等方面，國內(nèi)多個(gè)電站發(fā)電電動(dòng)機(jī)進(jìn)行了比較，并列出了國內(nèi)部分相近容量和轉(zhuǎn)速的發(fā)電電動(dòng)機(jī)主要參數(shù)及其機(jī)械強(qiáng)度難度、每極容量與槽電流，以便了解當(dāng)今發(fā)電電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造水平及我國發(fā)電電動(dòng)機(jī)制造行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。
從上面表格看出，機(jī)械強(qiáng)度難度較大的是仙居、長龍山、敦化和陽江電站，從機(jī)械強(qiáng)度難度、每極容量和槽電流等方面的分析，目前我國絕大多數(shù)電站在設(shè)計(jì)、制造難度方面不存在制約因素。后續(xù)天臺(tái)抽水蓄能電站水頭更高、容量更大，有一定挑戰(zhàn)。
目前國內(nèi)抽水蓄能電站共投運(yùn)約150臺(tái)機(jī)組，其中300MW機(jī)組戰(zhàn)占主流。抽水蓄能機(jī)組設(shè)計(jì)制造日趨成熟，已投產(chǎn)陽江400MW、500轉(zhuǎn)、運(yùn)行穩(wěn)定，沂蒙、文登、永泰、周寧等抽蓄機(jī)組穩(wěn)定性整體良好，特別國產(chǎn)化率最高的梅州一期為國內(nèi)抽蓄電站機(jī)組間隔最短紀(jì)錄、同類型電站全投最快記錄抽蓄電站，運(yùn)行效果優(yōu)秀，2023年至今運(yùn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)共啟動(dòng)近3000次，成功率達(dá)99.95%。
3. 新技術(shù)及發(fā)展
（1）高水頭大容量、高轉(zhuǎn)速抽水蓄能
水力研發(fā)：優(yōu)化S特性、保證機(jī)組安全裕度，確保電站運(yùn)行空載穩(wěn)定性。
過渡過程：優(yōu)化模型水力性能、選擇合適的關(guān)閉規(guī)律，使得機(jī)組在過渡過程工況滿足要求。
結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：機(jī)組整體剛度及部件剛度、克服應(yīng)力集中、預(yù)防機(jī)組共振、合理選擇關(guān)鍵部位間隙、材料。
電機(jī)研發(fā)：確保機(jī)組轉(zhuǎn)子安全性及結(jié)構(gòu)可靠性；通風(fēng)冷卻、絕緣設(shè)計(jì)及軸系穩(wěn)定性分析研究等。
（2）寬負(fù)荷與高性能
水輪機(jī)工況更寬廣的高效區(qū)范圍，安全可靠、寬幅錯(cuò)頻。
（3）可變速
變速抽蓄裝備涵蓋水力開發(fā)、流體機(jī)械、交流電機(jī)、電力電子、自動(dòng)控制等多學(xué)科領(lǐng)域知識(shí)。
（4）標(biāo)準(zhǔn)化
標(biāo)準(zhǔn)化、系列化，統(tǒng)一要求、減少差異性。
（5）數(shù)字化與智慧化
運(yùn)行可靠性、運(yùn)維便利性提升 ，故障預(yù)防、決策支持能力，狀態(tài)可調(diào)節(jié)、故障可隔離能力，遠(yuǎn)程可視、可控，優(yōu)秀的人機(jī)交互。
