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    中國科技網:哈電助力“綠色冬奧”!世界最大“充電寶”正式投運

    來源: 科技日報 瀏覽次數:1431 發布時間:2021-12-31

    科技日報記者 李麗云 通訊員 夏曰濱

    12月30日,世界總裝機容量最大的抽水蓄能電站——豐寧抽水蓄能電站傳來消息,由哈電集團哈爾濱電機廠有限責任公司研制的豐寧抽蓄1號機組正式投產發電。

    該機組運行平穩,振動、擺度、溫升數據優異,穩態工況下上導、下導、水導軸承擺度僅有0.06毫米,無葉區壓力脈動100千帕,全部指標均達到精品標準,獲得了業主方的高度評價。哈電電機攜手參建各方,以高效清潔能源裝備助力“綠色冬奧”。

    豐寧抽蓄電站位于河北省承德市豐寧滿族自治縣境內,電站總裝機容量3600兆瓦(12臺機組),是當今世界總裝機容量最大的抽水蓄能電站,一次蓄滿可儲存新能源電量近4000萬度,全年可以消納新能源87億度,是世界最大的“超級充電寶”,緊急情況下最大可提供相當于三分之一個三峽水電站的調節出力。

    豐寧項目創造了4項“世界第一”,3個“首次”:裝機容量世界第一;儲能能力世界第一;地下廠房規模世界第一;地下洞室群規模世界第一;首次實現抽蓄電站接入柔性直流電網;首次在國內采用大型變速抽水蓄能機組技術;首次系統性攻克復雜地質條件超大型地下洞室群建造關鍵技術。

    穩定性與效率兼顧

    哈電電機掌握了一套獨有的抽水蓄能研發制造體系,在抽水蓄能項目水泵水輪機“S區”和“駝峰區”穩定性研究、降低水泵水輪機無葉區壓力脈動幅值等一系列課題上取得了原創性成果,解決了水泵水輪機水力穩定性和效率難以兼顧的世界性難題,實現了100%自主知識產權,成功站在了世界抽水蓄能技術領域的前沿。

    據哈電電機豐寧項目技術總負責人戴然介紹,豐寧水泵水輪機最大水頭458米,額定轉速428.6轉/分鐘,是未來十年蓄能項目的主流機型。哈電電機從轉輪流道優化和葉片翼型設計創新入手,為豐寧項目開發了新型高穩定水泵水輪機模型轉輪,在保持優異能量性能同時,大大提高了空載工況和額定工況的水力穩定性,關鍵性能指標達到國際領先水平。該新型轉輪設計還獲得了國家發明專利,從本質上提升了400米至500米水頭段超大水頭變幅水泵水輪機水力穩定性。

    此外,哈電電機在豐寧水泵水輪機上還首次使用了具有哈電發明專利的頂蓋防抬起裝置,進一步提高了機組運行的安全可靠性;水導軸承采用小比徑瓦結構,大幅提高了水導軸承的穩定性和承載能力。

    剛度高、安全穩定

    在高轉速大容量抽蓄機組中,上機架支撐結構是關鍵技術之一。目前同類機組實現高剛度的普遍做法是設置阻尼器,但阻尼器目前僅有一家國外公司能夠供貨,不僅價格高、供貨周期長,還可能存在技術風險。

    哈電電機豐寧項目設計主管領導羅建華介紹說:“為突破技術壁壘,解決關鍵難題,哈電電機相關專家對彈簧板支撐結構從設計原理、結構細節、材料選型、強度計算、成本分析等多方面深入研究,走訪多個電站進行調研,從多個方案中討論、審查和優化,最終應用在豐寧項目上。機組在調試期間振動、擺度數據良好,證明哈電采用的彈簧板結構是完全可行的。”

    除此之外,哈電電機在該項目發電電動機上還采用了行業首創的整體鍛件磁軛結構,具有精度高、剛度好、穩定性強等特點,實現了技術突破;定子線棒主絕緣采用最新優化的多膠模壓體系,主絕緣工作場強相較傳統設計提高了11%,真機定子線棒擊穿電壓平均值超過了7.5倍額定電壓,遠高于6.0倍額定電壓的標準要求;關鍵部件轉子支架成功實現100%埋弧自動焊接。

    智能運維行業領先

    為助力打造豐寧數字化、智能化電站,哈電電機在機組上增加了多種高端智能監測模塊,通過水電機組設計理念與智能傳感、大數據分析、人工智能技術的深度融合,開發出了行業領先的機組智能運維系統。

    該系統實現了機組關鍵部件在各種運行狀態下的監測數據整合、在線故障診斷、趨勢分析預判、機組健康評估等服務功能,將為電站機組運行及維護提供技術支撐,有效提高檢修效率、縮短停機時間、降低運維成本,可為機組提供全生命周期的技術服務和管理。

    電站分兩期開發建設,一期工程6臺單機容量300兆瓦的抽水蓄能機組,全部由哈電電機供貨。預計2023年豐寧一期機組投運。

    豐寧抽水蓄能電站主要承擔所在電網的調峰、填谷、緊急事故備用任務,兼有調頻、調相和黑啟動、儲能功能,對保障2022年北京冬奧綠色能源供應,促進新能源消納、推動能源綠色低碳轉型具有重要意義,是河北省區域電網乃至國家大電網安全的“穩定器”“調節器”“平衡器”。

    該電站12臺機組全部投運后,每年可消納過剩電能87億千瓦時,年發電量66.12億千瓦時,可滿足260萬戶家庭一年的用電。同時,每年可節約標準煤48萬噸,可減少二氧化碳排放120萬噸,相當于造林24萬余畝。

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