2014年4月5日，國產(chǎn)首套300兆瓦級抽水蓄能機組用變頻啟動裝置在安徽響水澗電站投入運行，截至目前已安全穩(wěn)定運行超過兩年。該系統(tǒng)的成功應用，標志著我國已具備大型抽水蓄能電站變頻啟動裝置(SFC)的自主設計和制造能力，打破了國外少數(shù)廠家在該領域的長期壟斷，為全面實現(xiàn)抽蓄電站設備國產(chǎn)化注入強勁動力。

目前，我國大型抽蓄電站初具規(guī)模，規(guī)劃到2025年總裝機約1億千瓦，占整個電源結(jié)構(gòu)的4%。“新能源的快速發(fā)展使抽水蓄能的作用愈加突出，對抽蓄電站的建設提出了更高要求。”中國水力發(fā)電工程學會秘書長李菊根在5月20日召開的大型抽水蓄能電站變頻啟動裝置國產(chǎn)化及應用研討會上表示，“關(guān)鍵設備不僅要研制出來，而且還要推廣普及應用，進而實現(xiàn)與項目配套出口，打造自己的民族品牌。”

迫切需要國產(chǎn)化

SFC是抽水蓄能電站的關(guān)鍵設備，其作用是在水泵工況運行時，向電機定子注入變頻電流，拖動機組平穩(wěn)加速直至并網(wǎng)。

在我國抽水蓄能發(fā)展進程中，雖然包括機組在內(nèi)的主要機電設備在逐步實現(xiàn)自主化，但SFC長期依賴進口，使得抽水蓄能電站建設項目的設備選型、SFC設備的采購、運行維護、技術(shù)改造費用居高不下，影響了我國抽水蓄能事業(yè)的健康發(fā)展。

目前，在運行單機300兆瓦等級抽蓄電站中，除安徽響水澗電站外，SFC全部采用進口設備。“SFC長期被ABB、Converteam、西門子這些國外企業(yè)所壟斷。進口設備一旦出現(xiàn)故障，技術(shù)服務無法及時響應;在進行升級改造時選型因為受限而十分被動。此外，現(xiàn)有進口設備仍然存在啟動失敗的問題。”南瑞繼保柔性輸電研究所所長劉為群稱。

SFC迫切需要實現(xiàn)國產(chǎn)化，但研制技術(shù)門檻較高。劉為群表示，國產(chǎn)SFC研制對生產(chǎn)廠家的要求很高，不僅需要具備控制及保護等二次設備開發(fā)能力，還要具備高壓串聯(lián)閥組設計制造、驅(qū)動設計等一次設備研制的經(jīng)驗。

第一個“吃螃蟹”

依靠完備的理論研究、試驗測試和技術(shù)積累，南瑞繼保于2008年開始SFC動模系統(tǒng)研究。2012年，50兆瓦機組SFC系統(tǒng)研制成功，并應用于江蘇沙河抽蓄電站，通過替代原有進口設備，有效解決了啟動可靠性問題。

劉為群表示：“沙河電站雖然只有10萬千瓦裝機，機組容量不大，屬于前期摸索階段，卻為之后的研究積累了寶貴經(jīng)驗。”

2013年，南瑞繼保與國網(wǎng)新源公司共同承擔百兆瓦級抽水蓄能機組SFC關(guān)鍵技術(shù)研究，首套國產(chǎn)300兆瓦級抽蓄SFC系統(tǒng)于2014年4 月5日在安徽響水澗抽蓄電站正式投入運行。該電站位于安徽省蕪湖市峨橋鎮(zhèn)境內(nèi)，安裝有4臺單機容量為250兆瓦的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型國產(chǎn)化抽蓄機組，總裝機1000兆瓦。

據(jù)了解，國產(chǎn)SFC系統(tǒng)投運至今已運行兩年多，自出廠驗收、現(xiàn)場安裝調(diào)式到運行維護，未發(fā)生元器件損壞現(xiàn)象，累計啟動1409次，啟動成功率100%。“兩年多的運行記錄充分驗證該系統(tǒng)設計合理、運行穩(wěn)定，完全替代了原進口SFC產(chǎn)品，滿足電站機組抽水工況啟動的需要，是電站機組啟動的首選設備。”安徽響水澗抽蓄電站副總經(jīng)理吳衛(wèi)東介紹。

全面推廣阻力大

從安徽響水澗電站兩年來的機組啟停記錄中可以發(fā)現(xiàn)，國產(chǎn)SFC投運前期每月僅啟停3次，隨后啟停頻次越來越多，后來基本維持在一天一次。

“新產(chǎn)品需要有一個認識過程，在初期試用階段相對謹慎，完全熟悉和確定其沒有問題之后才會增加使用次數(shù)。”華東勘測設計院工程設計所所長陸炅稱。

兩年多的實際運行表明，我國大型抽蓄電站SFC研制技術(shù)已經(jīng)達到世界先進水平，下一個目標就是全面推廣應用國產(chǎn)設備，然而現(xiàn)實情況卻是阻力重重。

“國產(chǎn)設備技術(shù)上沒問題，但推廣應用上問題卻不少。國內(nèi)企業(yè)仍傾向于購買進口產(chǎn)品，很多設備研制成功之后根本沒地方可用。我們在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，必須要有民族品牌意識。遇到問題不可怕，但是不去嘗試永遠趕不上國外。”國網(wǎng)新源公司副總經(jīng)理高蘇杰說。

目前，國產(chǎn)300兆瓦級SFC已經(jīng)在250兆瓦抽蓄電站正常工況下得到實際論證，但在特殊工況，甚至是非正常工況下的運行情況尚未形成有效數(shù)據(jù)和成熟經(jīng)驗，全面實現(xiàn)國產(chǎn)化還有很長的路要走。

“隨著大型、超大型水電站的不斷涌現(xiàn)，對更高等級SFC系統(tǒng)的需求將越來越多。300兆瓦級已經(jīng)通過仿真和模擬試驗，下一步應該重點進行正常和特殊工況下的實際應用論證。更高等級的350兆瓦、400兆瓦抽蓄SFC仍需要加大研制力度。”李菊根建議，“國產(chǎn)SFC不僅要在全國范圍內(nèi)推廣，還要出口到國外。”