关于抽水蓄能产业装备制造的几点思考
关于抽水蓄能产业装备制造的几点思考
感谢中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会给与机会，一直想撰写一篇关于抽水蓄能行业装备制造方面的文章，与大家分享交流，不当之处，恳请批评指正。
一、历史发展
抽水蓄能的大规模发展，得益于双碳目标的提出及新型电力系统的构建，从装备研制的角度来讲，中国的抽水蓄能发展可以分为三个阶段。
技术引进阶段
起步于早期的十三陵、广蓄的前期研究，白山、回龙、青松的合作制造，技术引进的惠州、宝泉、白莲河，消化吸收的黑糜峰、蒲石河等。
自主研制阶段
国内第一个全国产化的响水涧，第一个独立成套的溧阳，以及自主研制的仙居，深蓄等。
创新提升阶段
以国内制造厂为主，开辟了国内抽水蓄能装备制造的快车道，代表项目有荒沟、敦化、丰宁、文登、周宁、长龙山、梅州一期、阳江等项目，尤其近年来的模型转轮同台对比及真机投产性能对比，也彰显了国内装备制造厂商迈向了高质量发展之路。
文登抽水蓄能机组
二、装备制造行业情况
目前，从国内装备制造具备投标资格的厂家来看，主要有6家，哈电、东电、福伊特、GE、东芝、安德里茨。国内厂家在近年来的抽水蓄能项目上占据了近90%的市场份额，同时也回馈给用户高品质投运的机组。
三、抽水蓄能机组未来发展技术路线
经过近二十年的高质量发展，中国抽水蓄能机组装备制造水平持续跃升、制造成就令人瞩目，能够承担单机容量50MW至425MW的抽水蓄能机组的设计和制造，水头范围从50m覆盖到800m，转轮直径最大可达6m，转速从100r/min到750r/min，实现了单级水泵水轮发电机组水头全覆盖、转速全覆盖、容量全覆盖，为“双碳目标”的实施提供强有力的装备制造支持。
哈电集团首席科学家覃大清总提出了关于抽水蓄能机组技术的未来发展的几个方向，总结起来主要体现在5个方面：“高、低、宽、大、变”。
高水头（最高扬程超过800m）、高海拔；低水头（300m以下，甚至100m以下）；宽水头变幅（最高扬程和最小水头的比值超过统计值）、宽负荷（机组稳定运行范围加宽）；大容量（单机容量超过400MW），大直径（转轮直径超过5m甚至6m以上）；可变速（交流励磁变频、全功率变频），目前国内尚未有投运的大型可变速机组，丰宁二期处于调试阶段，中洞、肇庆、泰安二期处于研制阶段。
四、产能分析
现在来调研的项目单位，最关心的就是国内厂家能不能生产出来、能不能按期交付甚至提前交付。那么就以哈电的产能分析为例：
目前，哈电具备年产30台套的抽水蓄能制造能力。正在执行抽水蓄能合同17个，机组68台，将在2023至2027年进行交付。一般情况下，合同签订后14个月左右交第一批埋件，第一台机组全部供货在36个月左右。按现有合同，哈电平均每年要交付17台左右机组，以哈电目前30台的年产能，是一点问题也没有的。
行业中比较关心的2028至2030年抽水蓄能投产发电高峰年机组供货的保障措施：
目前，哈电考虑在如下几个方面提升抽水蓄能设备供货产能：
1.哈电集团响应国家能源发展战略需求，投资在哈尔滨本部和江苏镇江进行数字化智能化抽水蓄能扩产（附图），将在2025年形成产能，达产后将具备年产不低于自主研制50台套抽水蓄能机组的交付能力。
2.充分考虑裕度，在本部及镇江还留有一定扩产空间，根据未来抽水蓄能发展需要，可进一步扩产，再增加10台产能能力。
3.适当利用社会外委外扩资源，在保证同质化管理前提下，产能会进一步提升。
4.常规水电和火电产能将逐步萎缩，机加设备完全可以用于抽水蓄能进一步扩产，再增加10台交付能力。
据悉，其他装备制造厂家也在多种渠道扩产，在均衡机组高峰投产前提下，我们预期，未来可以具备年产120台套抽水蓄能机组的能力。
五、几点思考
1）瓶颈在哪
行业个别观点认为，抽水蓄能大发展的瓶颈在装备制造产能，其实这个瓶颈的破解之法已逐步明确，国家政策导向、抽水蓄能如何更好的与风光一体化、特高压建设、各省的需求及两部制电价的疏导、装备制造的原材料、勘测设计、机电安装是需要重点关注的问题。
2）标准化
抽水蓄能大发展提倡在机电设备进行标准化工作，抽水蓄能的主机设备主要包括水泵水轮机及其附属设备、发电电动机及其附属设备、进水阀及其附属设备。目前，水泵水轮机比较难标准化，主要体现在水头、容量、转速的不同，尤其体现在不同项目的水泵水轮机的性能要求不同，使得转轮需要多轮研发，而转轮叶片数、叶片型式、直径高度都会对水泵水轮机的整体设计产生影响；发电电动机设计主要和容量、转速有关，也可以做成一定的标准化设计；球阀可以按通径进行一定的标准化设计，建议以脚定鞋，装备制造厂提出合理的性能及控制尺寸，设计单位尽力配合，这样可进一步节省工期。
3）抽水蓄能装备制造的系统集成
近年来，抽水蓄能大发展，带动了整个行业的发展，提倡术业有专攻，专业的人干专业的事，按照成熟的供货模式，建议把抽水蓄能辅助设备放到主机设备当中，不限于调速器、励磁、SFC、计算机监控、状态监测、继电保护、油气水系统等，同时把大件运输、机组的智能运维检修、整组调试也都涵盖进来，一方面所有辅机的接口都是主机来提供，另一方面降低了内部协调的工作量和成本，结果必定是多赢的。
4）关于设备价格
随着火电的小阳春、核电的热销，以及国际形势的变化，导致设备制造的主锻件、特殊厚钢板、硅钢片、铜材等原材料价格上涨，设备制造商本来就是微利，再加上项目概算不高或者限价的影响，主机设备价格近年来稳中略降，尤其投标价格对业主授标有较大影响，设备制造的价格内卷也时有发生。抽水蓄能机组是双向高速旋转的机组，是吃细粮的，是电站投运后最重要的印钞机，应提高合理的概算及限价，一方面会给业主提供更多高品质的机组及配套辅助设备，另一方面，业主建设期的成本略有增加，不仅有益于容量电价的分配，更是抽水蓄能工程百年大计不能省的费用。
5）风险提示
抽水蓄能大批量上马需要全产业链把好质量观，从装备制造的角度考虑，比如铸锻件的质量性能、产品设计的质量、设备分包质量管控、优化合理交货期等，同时建议有关职能部门、行业学会、投资主体、勘察设计、原材料供应、设备制造、机电安装调试、土建施工，不定期座谈，形成行业规范、标准，用于统筹指导抽水蓄能高质量安全可靠的发展之路。
6）促进抽水蓄能大发展的意见和建议
1.国家在政策层面给予更多支持。
2.加大关键材料和配套部件自主化研制力度。
3.抓住抽水蓄能大发展时机，立项开展关键技术开发与国际国内标准制定。
4.掌握项目开工与招标的节奏，避免产品短期集中交付与安装。
5. ……
如上，不再赘述。
大国重器要掌握在我们自己手里！
中国的装备制造业有坚强的信心、绝对的能力为服务国家战略、构建以新能源为主体的新型电力系统作出新的更大贡献！
