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我國水力發電設備實現了跨越式發展

內容摘要:水電設備是充分利用清潔可再生能源實現節能減排、減少環境汙染的重要設備,其技術發展趨勢是向大容量、高水頭、高效率、高穩定性和高可靠性方向發展。改革開放以來,我國水電設備得到迅速的發展與提高,走出了一條具有中國特色的科技創新道路。

水電設備是充分利用清潔可再生能源實現節能減排、減少環境汙染的重要設備,其技術發展趨勢是向大容量、高水頭、高效率、高穩定性和高可靠性方向發展。改革開放以來,我國水電設備得到迅速的發展與提高,走出了一條具有中國特色的科技創新道路。  

截止目前,全國水電裝機總量突破2億千瓦,穩居世界第一,有力地推動了能源供應結構的調整。我國能源供應為經濟高速平穩增長提供了重要保障和支撐,但是,長期以來,我國能源供應主要以化石能源為主。經濟轉型升級需要低碳發展,需要清潔能源,而發展水電正順應了這一曆史趨勢。2004年我國水電裝機總量已經突破1億千瓦大關,幾年來,持續位居世界第一。當前,中國政府已向社會承諾,到2020年非化石能源占一次能源的比重將提高到15%。兌現這一承諾,水電要唱主角。水電是中國目前可開發程度最高、技術相對成熟的清潔可再生能源。相對於我國水力資源蘊藏量(占世界首位),其發展空間巨大。  

現以三峽電站為例,剖析我國水電設備的跨越式發展。  

一、三峽機組的技術引進消化吸收與創新,實現了大型混流式水電機組的跨越式發展。  

三峽電站是目前世界上最大的水電站,最高水頭113米,共安裝32台70萬KW混流式水電機組,其中左岸電廠14台,由外國供貨並轉讓技術合作製造,於2005年投運發電。右岸電廠12台,國外負責4台,國內自行研製8台,也在2008年投入正常運行。地下電廠6台由國外負責2台,國內自行研製4台。  三峽機組額定功率70萬KW,最大功率75.6萬KW,是目前世界上容量最大的混流式水電機組,它的技術性能代表著當今世界先進水平。三峽機組是國家“八五”、“九五”、“十五”期間的重大技術裝備研製項目。哈爾濱電機廠有限責任公司、東方電機廠股份公司等有關單位由前期科技攻關、引進消化吸收先進技術、合作製造左岸機組,到自主創新*設計、製造右岸機組,性能和質量達到世界先進水平,對很多重大技術關鍵問題取得突破與創新。  

二、三峽機組的重大技術突破與創新實現了大型水電機組的跨越式發展。主要表現在:  

1、水力設計技術達到世界先進水平。 

水輪機的水力設計技術是水輪機的核心技術。原國內企業研製水輪機水力模型最高效率為93%,水平較低,經過三峽左岸電廠70萬KW機組引進技術的基礎上自主創新,目前自行開發的右岸電廠70萬KW混流式水輪機轉輪模型的水力性能,經過與國外水輪機水力性能同台對比實驗和真機實測,模型最高效率為94.5%以上,提高了穩定性,優於三峽左岸機組,達到世界先進水平。

2、發電機冷卻技術處於國際領先水平  

國外廠商對70萬千瓦機組都采用定子繞組水內冷技術進行冷卻。它的結構、工藝、安裝和運行維護都較複雜。  哈爾濱電機廠有限責任公司在三峽右岸電廠70萬千瓦機組中,經過自主創新,采用定子繞組空冷技術,代替水內冷技術已在電廠安全運行。突破了目前國內外70萬千瓦機組定子繞組首次采用空冷技術的曆史。獲機械工業科技進步特等獎,並已在60萬千瓦及以上機組上得到應用。  

東方電機股份公司在三峽地下電廠70萬千瓦機組中采用我國自主知識產權的蒸發冷卻技術代替水內冷技術。為今後更大容量機組提供新的冷卻技術。  

3、發電機推力軸承承載能力已達到5500噸,是世界上承載能力最大的發電機推力軸承。目前運行穩定,原國內最大承載為4000噸,國外電站機組最大承載能力為4700噸。  

4、水輪機轉輪直徑10米,重500噸,采用不鏽鋼材質,是目前世界上最大的轉輪。通過科技攻關和技術改造,攻克了超低碳純淨不鏽鋼鑄件質量、組焊工藝、數控葉型加工、整體運輸等重大技術,目前,國內製造廠的製造能力優於國外。

5、采用具有自主知識產權的電渣熔鑄新技術代替砂型鑄造工藝,研製三峽水輪機導葉的鑄件毛坯;提高了鑄件質量,受到國內外廠商的青睞,已在國內外大型水電機組中應用。  

通過科技攻關與創新提升了國內製造企業的研發能力和競爭能力。目前國內60萬千瓦及以上的大型混流式機組在招標競爭中主要由國內製造企業承擔。  

三、水力發電設備的跨越式發展是“十二五”計劃的重要內容  據有關方麵介紹,按到2020年我國能源消費總量達到45億噸標準煤設計,為實現非化石能源達到15%的目標,水電裝機應達到3.5億千瓦。自雲南省小灣水電站最後一台機組投產發電後,中國的水電裝機總容量突破了2億千瓦,居世界首位。目前全國水電在建規模約7000萬千瓦(含抽水蓄能)還有約1億千瓦需要建設,如果未來三年水電建設連續開工,再次實現跨越式發展,2020年完成3.5億千瓦的目標是完全可以實現的,這樣,我國能源的供應結構將得到相當程度的改善。同時,將對百萬千瓦級水電機組的關鍵技術進行研究並得以提升。僻如,針對金沙江白鶴灘水電站(水頭235米、14台100萬千瓦機組)和烏東德水電站(水頭163米、10台100萬千瓦機組)工程建設,提出百萬千瓦水電機組的需求,將是世界上超大容量的高端產品,比現在三峽(單機70萬千瓦)機組容量又大幅度提高,技術難度增加,研製周期更長,有些技術要求和設計規範已超出了現有技術水平和規範,國內外都沒有成熟的技術可以借鑒。目前國家水力發電設備工程技術研究中心、東方電機股份有限公司等單位正進行可行性研究;又僻如:針對水電機組的基礎技術、共性技術等等水力技術展開深入研究是實現水電設備跨越式發展的核心技術。並且要適應多機型的水電機組(高水頭衝擊式、中水頭混流式、中低水頭混流式、中低水頭軸流式和低水頭貫流式)展開核心技術研究,這是一項提升水電設備製造業技術水平和創新能力的戰略性工作。  

綜上所述,從中華人民共和國成立時36萬千瓦到現在的2億千瓦,中國水電建設發展迅猛,中國水電設備實現了跨越式發展,展望“十二五”乃至以後,我國水電設備可持續的跨越式發展前景廣闊。


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