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我国水力发电设备实现了跨越式发展

内容摘要:水电设备是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备,其技术发展趋势是向大容量、高水头、高效率、高稳定性和高可靠性方向发展。改革开放以来,我国水电设备得到迅速的发展与提高,走出了一条具有中国特色的科技创新道路。

水电设备是充分利用清洁可再生能源实现节能减排、减少环境污染的重要设备,其技术发展趋势是向大容量、高水头、高效率、高稳定性和高可靠性方向发展。改革开放以来,我国水电设备得到迅速的发展与提高,走出了一条具有中国特色的科技创新道路。  

截止目前,全国水电装机总量突破2亿千瓦,稳居世界第一,有力地推动了能源供应结构的调整。我国能源供应为经济高速平稳增长提供了重要保障和支撑,但是,长期以来,我国能源供应主要以化石能源为主。经济转型升级需要低碳发展,需要清洁能源,而发展水电正顺应了这一历史趋势。2004年我国水电装机总量已经突破1亿千瓦大关,几年来,持续位居世界第一。当前,中国政府已向社会承诺,到2020年非化石能源占一次能源的比重将提高到15%。兑现这一承诺,水电要唱主角。水电是中国目前可开发程度最高、技术相对成熟的清洁可再生能源。相对于我国水力资源蕴藏量(占世界首位),其发展空间巨大。  

现以三峡电站为例,剖析我国水电设备的跨越式发展。  

一、三峡机组的技术引进消化吸收与创新,实现了大型混流式水电机组的跨越式发展。  

三峡电站是目前世界上最大的水电站,最高水头113米,共安装32台70万KW混流式水电机组,其中左岸电厂14台,由外国供货并转让技术合作制造,于2005年投运发电。右岸电厂12台,国外负责4台,国内自行研制8台,也在2008年投入正常运行。地下电厂6台由国外负责2台,国内自行研制4台。  三峡机组额定功率70万KW,最大功率75.6万KW,是目前世界上容量最大的混流式水电机组,它的技术性能代表着当今世界先进水平。三峡机组是国家“八五”、“九五”、“十五”期间的重大技术装备研制项目。哈尔滨电机厂有限责任公司、东方电机厂股份公司等有关单位由前期科技攻关、引进消化吸收先进技术、合作制造左岸机组,到自主创新*设计、制造右岸机组,性能和质量达到世界先进水平,对很多重大技术关键问题取得突破与创新。  

二、三峡机组的重大技术突破与创新实现了大型水电机组的跨越式发展。主要表现在:  

1、水力设计技术达到世界先进水平。 

水轮机的水力设计技术是水轮机的核心技术。原国内企业研制水轮机水力模型最高效率为93%,水平较低,经过三峡左岸电厂70万KW机组引进技术的基础上自主创新,目前自行开发的右岸电厂70万KW混流式水轮机转轮模型的水力性能,经过与国外水轮机水力性能同台对比实验和真机实测,模型最高效率为94.5%以上,提高了稳定性,优于三峡左岸机组,达到世界先进水平。

2、发电机冷却技术处于国际领先水平  

国外厂商对70万千瓦机组都采用定子绕组水内冷技术进行冷却。它的结构、工艺、安装和运行维护都较复杂。  哈尔滨电机厂有限责任公司在三峡右岸电厂70万千瓦机组中,经过自主创新,采用定子绕组空冷技术,代替水内冷技术已在电厂安全运行。突破了目前国内外70万千瓦机组定子绕组首次采用空冷技术的历史。获机械工业科技进步特等奖,并已在60万千瓦及以上机组上得到应用。  

东方电机股份公司在三峡地下电厂70万千瓦机组中采用我国自主知识产权的蒸发冷却技术代替水内冷技术。为今后更大容量机组提供新的冷却技术。  

3、发电机推力轴承承载能力已达到5500吨,是世界上承载能力最大的发电机推力轴承。目前运行稳定,原国内最大承载为4000吨,国外电站机组最大承载能力为4700吨。  

4、水轮机转轮直径10米,重500吨,采用不锈钢材质,是目前世界上最大的转轮。通过科技攻关和技术改造,攻克了超低碳纯净不锈钢铸件质量、组焊工艺、数控叶型加工、整体运输等重大技术,目前,国内制造厂的制造能力优于国外。

5、采用具有自主知识产权的电渣熔铸新技术代替砂型铸造工艺,研制三峡水轮机导叶的铸件毛坯;提高了铸件质量,受到国内外厂商的青睐,已在国内外大型水电机组中应用。  

通过科技攻关与创新提升了国内制造企业的研发能力和竞争能力。目前国内60万千瓦及以上的大型混流式机组在招标竞争中主要由国内制造企业承担。  

三、水力发电设备的跨越式发展是“十二五”计划的重要内容  据有关方面介绍,按到2020年我国能源消费总量达到45亿吨标准煤设计,为实现非化石能源达到15%的目标,水电装机应达到3.5亿千瓦。自云南省小湾水电站最后一台机组投产发电后,中国的水电装机总容量突破了2亿千瓦,居世界首位。目前全国水电在建规模约7000万千瓦(含抽水蓄能)还有约1亿千瓦需要建设,如果未来三年水电建设连续开工,再次实现跨越式发展,2020年完成3.5亿千瓦的目标是完全可以实现的,这样,我国能源的供应结构将得到相当程度的改善。同时,将对百万千瓦级水电机组的关键技术进行研究并得以提升。僻如,针对金沙江白鹤滩水电站(水头235米、14台100万千瓦机组)和乌东德水电站(水头163米、10台100万千瓦机组)工程建设,提出百万千瓦水电机组的需求,将是世界上超大容量的高端产品,比现在三峡(单机70万千瓦)机组容量又大幅度提高,技术难度增加,研制周期更长,有些技术要求和设计规范已超出了现有技术水平和规范,国内外都没有成熟的技术可以借鉴。目前国家水力发电设备工程技术研究中心、东方电机股份有限公司等单位正进行可行性研究;又僻如:针对水电机组的基础技术、共性技术等等水力技术展开深入研究是实现水电设备跨越式发展的核心技术。并且要适应多机型的水电机组(高水头冲击式、中水头混流式、中低水头混流式、中低水头轴流式和低水头贯流式)展开核心技术研究,这是一项提升水电设备制造业技术水平和创新能力的战略性工作。  

综上所述,从中华人民共和国成立时36万千瓦到现在的2亿千瓦,中国水电建设发展迅猛,中国水电设备实现了跨越式发展,展望“十二五”乃至以后,我国水电设备可持续的跨越式发展前景广阔。


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