我国首套抽水蓄能核心控制系统实现全面国产化

通讯员 黄芳

广州从化南昆山北侧，绿水青山相得益彰。 我国第一座大型抽水蓄能电站——广州抽水蓄能电站就建在这里。 今年，该电站又增添了投运30年后的新“第一”——首次使用“国产大脑”。

12月7日，记者从南方电网储能有限公司（以下简称“南网储能”）获悉，我国首个自主研发的抽水蓄能核心控制系统在两个抽水蓄能电站投入运行广州和惠州的电站。 此后，截至发稿，已安全启动1500余次，运行时间超过17000小时。 这标志着抽水蓄能电站四类核心控制子系统成功实现全面国产化，有效提升我国能源产业链供应链安全。

改变核心控制系统受制于人的局面

抽水蓄能电站是目前技术最成熟的大型储能方式之一，是保障我国新能源消纳的重要力量。 截至今年9月底，我国投运抽水蓄能总装机容量达到5000万千瓦，位居世界第一，到2030年投产总规模将达到1.2亿千瓦左右。

抽水蓄能机组作为抽水蓄能电站的关键设备，其核心控制系统由计算机监控、调速、励磁、继电保护四大系统组成。 被誉为电站的“大脑”。

此前，这个“大脑”一直是我国的短板。 虽然我国在抽水蓄能主机设备领域实现了全面国产化，多项技术处于世界领先地位，但核心控制系统关键部件仍依赖进口。 备件更新困难。 控制程序是“黑匣子”，核心功能优化存在盲点。

以励磁系统“大脑”中的核心部件——直流励磁开关为例。 国际标准要求开关的机械寿命达到20000次。 “事实上，使用不到一年，开关操作不到3000次，进口件就出现了问题，厂家在再三催促下，出具了一份不明确的故障报告。” 说起这件事，测试公司的南京储能修复有限公司技术专家颜文斌十分无奈。

“核心控制系统受制于人，这是我国抽水蓄能领域实现技术独立、自力更生的最后一个短板。” 南方电网储能检修测试公司副总经理龚宇表示，“我们决心攻克这块‘硬骨头’。”

该系统的国产化级别大致可分为“设备级”、“部件级”和“部件级”。 其中“部件级”自主可控程度最高，要求关键技术部件全部国产化。

2021年2月，南方电网储能牵头成立研发团队，选取广州、惠州两座抽水蓄能电站为平台，开展“组件级”国产设备研发。四大体系。

“排兵布阵”攻克多项关键技术

“虽然我一直期待拥有‘国产大脑’，但当我真正迈出这一步时，我感到非常愧疚。” 南方电网储能检修检测公司自动化部总经理杨明轩告诉记者，毕竟一个“大脑”涵盖了核心控制器和调节器。 等206类设备，涉及零部件近12万个。

设备选型是研发的第一步，也是决定后续步骤能否实施的关键。 “我们必须选出最合格的‘球员’，才能组成一支‘足球队’。” 杨明轩打了个比方。 为此，团队走访了国内70多家相关设备制造商。

“足球队”已经组建。 如何根据“球员”的“体能”和“技术水平”来“排兵布阵”，对球队来说是一个真正的考验。

面对我国大规模新能源并网对抽水蓄能机组更高的调速要求，团队自主研发了分辨率为0.0001赫兹（Hz）的国产调速器，比传统调速器精度等级更高。进口调速器，分辨率0.001Hz。 。 精度之所以前进了一位小数，是团队历时500多天的艰难创新，攻克了测频环路分析等关键技术。

励磁系统是保证电压和无功稳定的关键。 目前，我国直流励磁系统的关键设备——直流励磁开关95%以上是进口设备，国内尚无适用于300MW抽水蓄能机组的产品。

“传统直流励磁开关的机械寿命约为1000次，而抽水蓄能机组至少需要2万次。它对开关体积、磁保持、模块化组装等都有极其严格的技术要求。” 励磁系统研发负责人陈强介绍，该团队与上海立新电气合作，从绝缘材料选择、模具制作、生产工艺应用等各个环节进行质量把控。 历时一年，终于研制出符合要求的直流消磁开关。

整套设备性能达到国际领先水平

安装调试是直流励磁开关投入使用前的“最后一步”。 整个励磁系统定位的成败就取决于这一步。

测试于今年1月11日晚上10点正式开始。 设置好所有测试线路和录波仪器后，团队撤离到远处，“几乎屏住呼吸，提心吊胆”。 当测试数据和器件部件检验结果合格时，团队才敢松一口气。

两年来，团队咬牙切齿，一一实现了40项重大技术创新，21项技术填补了国内空白。 其中调速系统、励磁系统已通过成果鉴定，设备性能达到国际领先水平。

随着继电保护、励磁、调速、计算机监控四大系统的国产设备在两座抽水蓄能电站投入运行，我国抽水蓄能电站终于用上了自主研发的“国产大脑”。 经过应用测试，新系统完全满足机组的运行要求，其性能在很多方面优于进口设备。

“攻克抽水蓄能核心控制系统技术，实现整套设备的独立控制，是我们要主动出击的，必须有人迈出这一步。而支撑我们进步的动力来自于我们的信心” “中国制造”。 宫羽语气坚定。

未来，南方电网将在已投运的7座抽水蓄能电站中的30余台机组中逐步推广使用“国产大脑”。

（科技日报广州12月7日电）