三峡电站是世界上装机容量最大的电站,同时也是中国机电设备实现自主创新的重要平台。从由左岸电站与阿尔斯通、ABB、VGS等国际巨头联合设计、合作生产,发展到右岸电站的自主设计制造,并与洋老师们同场竞技,通过引进、消化、吸收、再创新的技术路线,中国水电设备制造企业仅用短短几年的时间,将与国外水电设备制造巨头们之间近三十年的技术差距归零,实现了跨越式发展。而在三峡地下电站,国产化的传奇没有停止,中国人不仅实现了机组国产化,更实现了全电站设备的国产化,造就了全面国产化的电站。
左岸―右岸―地下:将国产化进行到底
三峡右岸电站里安全运行着的12台机组中,有8台是中国企业自主设计制造的全国产化机组。但仅仅实现机组国产化,只相当于给这座世界上装机容量最大的电站装上了“中国心”。但是,电站的运行离不开包括机组在内的一系列机电设备。这些电站的其他重要脏器,还需要进一步实现国产化。
据介绍,在三峡地下电站,除了6台发电机组实现了国产化,地下电站的主变压器、GIS方面也都实现了国产化。在右岸电站,东电、哈电就开始自主设计制造发电机组,到了地下电站时期,这两家中国企业设计制造机组的技术更显成熟。而与地下电站机组配套的6台840兆伏安/500千伏主变压器,也是中国企业天威保变公司依托三峡工程,通过在左岸电站与西门子公司的合作生产,依循‘技术转让、消化吸收、自主创新’的路线,自主设计制造的,技术性能指标达到国际领先水平,具有完全自主知识产权。而西电集团,也在引进、消化、吸收三菱和ABB技术的基础上,通过自主创新,独立完成了地下电站550千伏GIS及其控制保护设备的设计制造任务,实现了中国企业在该领域的突破。
关键机电设备全部实现中国企业自主设计制造,大大提升了整个三峡地下电站的国产化水平。从左岸电站机组的合作设计制造,到右岸电站机组国内外企业同场竞技,再到地下电站关键机电设备的全面国产化,每一步的成功,都验证了三峡工程自主创新之路的正确方向,展示了其收获的丰硕成果。
没有三峡,就没有国产硅钢跨越式的发展
硅钢在发电机组和变压器制造中必不可少,且用量极大。在我国,硅钢材料的研究生产已经开展了几十年,宝钢、武钢等企业都有涉足。但中国企业制造的硅钢产品等级低,涉及到大型电站机电设备需要的高牌号无取向硅钢和高磁感取向硅钢,直到几年前,还只能由日本、韩国和欧美厂商生产制造。自己不掌握核心技术的产品,价格上就没有发言权,供货上就受制于人。
三峡电站机电设备对于硅钢的大量市场需求,极大地调动了国内钢铁企业的科研生产的积极性。中国三峡集团从制定标准入手,引导国内钢厂开发产品,提高质量。宝钢、武钢等企业通过自主创新,在短时间内,掌握了高端硅钢产品的生产技术,并具备了小批量生产的能力。三峡地下电站机组和变压器的钢材合同,宝钢和武钢都拿到了手,现在,这批国产材料正应用在地下电站的机电设备上。
很多三峡机电项目的建设者都认为,论及三峡电站国产化中最有意义的一项,当属机组和主变压器制造材料的国产化。当年,宝钢、武钢具备生产高牌号无取向硅钢和高磁感取向硅钢的能力的消息一放出来,国外的相关硅钢产品价格便马上大幅降价。由三峡工程推动的硅钢材料的国产化战役,夺回了被外国厂商垄断已久的中国市场,也实现了民族钢铁产业的突飞猛进。获益的不仅是中国钢铁企业,国产化使硅钢价格回落至合理范围,并有力地保障了市场供应,机电设备制造等相关行业也都将因此受惠。从这个角度讲,三峡工程推动硅钢材料实现国产化,其意义不可估量。”
三峡电站发电机组采用国产硅钢材料,也提升了国内外相关企业对于购买应用中国制造的硅钢产品的信心。国产硅钢产品的品牌确立,三峡这块“活广告”功不可没。
巨型蒸发冷却机组,诞生在三峡
大容量发电机采用何种冷却方式是发电机设计、制造中的重大技术问题,也是制约大型发电机发展的主要因素。随着发电机容量的增大,电机各部分的损耗也明显增加。因此,改进电机的冷却,有效带走各种损耗所产生的热量,降低电机各部分温升,是设计、制造大容量发电机的一个重要课题。
在三峡左岸电站,发电机组采用的是半水冷系统,到了右岸电站,哈电打破国际上关于全空冷系统无法满足60万千瓦以上机组冷却要求的认识,制造出了70万千瓦全空冷水电机组,具备结构布置简单、安装维护方便、运行可靠、成本低等优点。而在地下电站,国产机组的另一制造商――东方电机,把目标放在了70万千瓦的蒸发冷却机组上。
据相关人士介绍,蒸发冷却技术最突出的优点就是在具有水冷同等冷却效果的基础上,消除了由泄漏和氧化物堵塞造成事故的可能性。采用蒸发冷却方式,可使得发电机运行获得高的可靠性及好的维护性,从而获得高的经济性。
三峡地下电站的部分机组采用了定子绕组常温自循环蒸发冷却技术,这一技术在三峡的成功运用,将对更大容量特别是百万千瓦级发电机组的研制形成积极的影响,为金沙江水电开发中巨型机组的设计提供参考,提升我国在巨型水电机组设计制造方面的水平。(作者:谢泽)
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