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核心提示：抽水蓄能電站是目前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源。
我國抽水蓄能核心系統(tǒng)首次實現(xiàn)“芯片級”自主可控
日前，安裝在廣州抽水蓄能電站7號機組的我國首套300兆瓦抽蓄機組“芯片級”自主可控勵磁系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)已安全穩(wěn)定運行30天。這標志著南方電網(wǎng)在抽水蓄能成套控制系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用上取得了重大突破，成功推進抽水蓄能行業(yè)“全國產(chǎn)化”由主機設(shè)備向控制系統(tǒng)延伸，有力增強我國抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的競爭力和安全性。
抽水蓄能電站是目前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源。勵磁系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)均屬抽水蓄能機組的核心控制設(shè)備，分別承擔著電壓和無功功率、轉(zhuǎn)速和有功功率的調(diào)節(jié)任務(wù)，直接影響機組發(fā)電的可靠性和電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。
控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化水平大致可分為“設(shè)備級”“部件級”“芯片級”，其中“芯片級”的自主可控程度最高，要求整套設(shè)備中的關(guān)鍵元器件及控制芯片均實現(xiàn)國產(chǎn)自主可控。而在此前，我國抽水蓄能電廠在運的勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)主要元器件均為進口設(shè)備，特別是控制系統(tǒng)芯片，均為國外生產(chǎn)，備品備件更新艱難，控制程序均為“黑匣子”，核心功能優(yōu)化存在“盲區(qū)”，關(guān)鍵技術(shù)面臨“卡脖子”的不利局面。
2021年2月，南網(wǎng)儲能公司啟動了抽水蓄能成套控制系統(tǒng)設(shè)備“芯片級”自主可控的技術(shù)攻關(guān)，先行先試研究應(yīng)用國產(chǎn)芯片的勵磁、調(diào)速控制設(shè)備，內(nèi)容涵蓋選型、設(shè)計、生產(chǎn)、驗收、安裝及調(diào)試等各個環(huán)節(jié)。“基于國產(chǎn)芯片的勵磁和調(diào)速系統(tǒng)的成功研制應(yīng)用，將有效解決抽水蓄能電站關(guān)鍵控制系統(tǒng)‘卡脖子’的現(xiàn)狀，打通供給約束的堵點、卡點、脆弱點，有利于我們掌握控制系統(tǒng)核心技術(shù)，助力公司業(yè)務(wù)的發(fā)展，確保整個產(chǎn)業(yè)鏈的安全。控制系統(tǒng)設(shè)備‘芯片級’自主可控攻關(guān)涉及系統(tǒng)所有控制程序都將重新設(shè)計編寫，會遇到很多困難和風險，但總得有人邁出這一步。”南網(wǎng)儲能修試公司副總經(jīng)理鞏宇說道。
700多天的攻關(guān)過程中，項目團隊先后完成了國內(nèi)廠家走訪調(diào)研、國產(chǎn)化替代方案制定、系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計、控制程序源代碼編寫、設(shè)備生產(chǎn)組裝、成品檢測試驗、現(xiàn)場施工調(diào)試等工作，每一個環(huán)節(jié)都在歷經(jīng)多次“考驗”之后達到精益求精。勵磁系統(tǒng)方面，團隊嚴格依據(jù)數(shù)據(jù)手冊對國產(chǎn)晶閘管進行壓接和檢測，依規(guī)依標開展國產(chǎn)直流滅磁開關(guān)的裝配以及型式試驗，通過帶發(fā)電機空載滅磁、交流滅磁、甩負荷等嚴苛試驗考核了國產(chǎn)直流滅磁開關(guān)和滅磁電阻的性能，創(chuàng)新性地采用全柜TCP傳輸，成套設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和檢測性能得到了大幅提高，得到了行業(yè)專家評審組的一致肯定。調(diào)速器系統(tǒng)方面，以系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計為例，團隊不斷優(yōu)化完善控制邏輯，重新開發(fā)了控制程序源代碼、攻克了關(guān)鍵軟硬件計時器異常、CPU發(fā)熱、多導葉調(diào)節(jié)等多項技術(shù)難題，制造成品最終順利通過了安全性、抗干擾能力、連續(xù)運行穩(wěn)定性等多項性能測試。
截至2022年底，我國抽水蓄能在運總裝機容量達到4500萬千瓦，穩(wěn)居世界第一。根據(jù)我國抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年），到2030年投產(chǎn)總規(guī)模將達到1.2億千瓦左右。“通過實施本次自主可控應(yīng)用，我們在掌握相關(guān)核心技術(shù)上贏得了主動。項目不僅為我國抽水蓄能機組勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)的國產(chǎn)化應(yīng)用提供了示范樣板，還在過程中總結(jié)出了一套標準規(guī)范，將為我國抽水蓄能電站核心控制系統(tǒng)的規(guī)模化國產(chǎn)替代提供重要參考。”南網(wǎng)儲能修試公司電氣二次檢修部主任陳強表示。
日前，安裝在廣州抽水蓄能電站7號機組的我國首套300兆瓦抽蓄機組“芯片級”自主可控勵磁系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)已安全穩(wěn)定運行30天。這標志著南方電網(wǎng)在抽水蓄能成套控制系統(tǒng)設(shè)備國產(chǎn)化的關(guān)鍵技術(shù)研究應(yīng)用上取得了重大突破，成功推進抽水蓄能行業(yè)“全國產(chǎn)化”由主機設(shè)備向控制系統(tǒng)延伸，有力增強我國抽水蓄能產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈的競爭力和安全性。
抽水蓄能電站是目前技術(shù)最成熟、經(jīng)濟性最優(yōu)、最具大規(guī)模開發(fā)條件的電力系統(tǒng)綠色低碳清潔靈活調(diào)節(jié)電源。勵磁系統(tǒng)和調(diào)速器系統(tǒng)均屬抽水蓄能機組的核心控制設(shè)備，分別承擔著電壓和無功功率、轉(zhuǎn)速和有功功率的調(diào)節(jié)任務(wù)，直接影響機組發(fā)電的可靠性和電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性。
控制系統(tǒng)的國產(chǎn)化水平大致可分為“設(shè)備級”“部件級”“芯片級”，其中“芯片級”的自主可控程度最高，要求整套設(shè)備中的關(guān)鍵元器件及控制芯片均實現(xiàn)國產(chǎn)自主可控。而在此前，我國抽水蓄能電廠在運的勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)主要元器件均為進口設(shè)備，特別是控制系統(tǒng)芯片，均為國外生產(chǎn)，備品備件更新艱難，控制程序均為“黑匣子”，核心功能優(yōu)化存在“盲區(qū)”，關(guān)鍵技術(shù)面臨“卡脖子”的不利局面。
2021年2月，南網(wǎng)儲能公司啟動了抽水蓄能成套控制系統(tǒng)設(shè)備“芯片級”自主可控的技術(shù)攻關(guān)，先行先試研究應(yīng)用國產(chǎn)芯片的勵磁、調(diào)速控制設(shè)備，內(nèi)容涵蓋選型、設(shè)計、生產(chǎn)、驗收、安裝及調(diào)試等各個環(huán)節(jié)。“基于國產(chǎn)芯片的勵磁和調(diào)速系統(tǒng)的成功研制應(yīng)用，將有效解決抽水蓄能電站關(guān)鍵控制系統(tǒng)‘卡脖子’的現(xiàn)狀，打通供給約束的堵點、卡點、脆弱點，有利于我們掌握控制系統(tǒng)核心技術(shù)，助力公司業(yè)務(wù)的發(fā)展，確保整個產(chǎn)業(yè)鏈的安全。控制系統(tǒng)設(shè)備‘芯片級’自主可控攻關(guān)涉及系統(tǒng)所有控制程序都將重新設(shè)計編寫，會遇到很多困難和風險，但總得有人邁出這一步。”南網(wǎng)儲能修試公司副總經(jīng)理鞏宇說道。
700多天的攻關(guān)過程中，項目團隊先后完成了國內(nèi)廠家走訪調(diào)研、國產(chǎn)化替代方案制定、系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計、控制程序源代碼編寫、設(shè)備生產(chǎn)組裝、成品檢測試驗、現(xiàn)場施工調(diào)試等工作，每一個環(huán)節(jié)都在歷經(jīng)多次“考驗”之后達到精益求精。勵磁系統(tǒng)方面，團隊嚴格依據(jù)數(shù)據(jù)手冊對國產(chǎn)晶閘管進行壓接和檢測，依規(guī)依標開展國產(chǎn)直流滅磁開關(guān)的裝配以及型式試驗，通過帶發(fā)電機空載滅磁、交流滅磁、甩負荷等嚴苛試驗考核了國產(chǎn)直流滅磁開關(guān)和滅磁電阻的性能，創(chuàng)新性地采用全柜TCP傳輸，成套設(shè)備的數(shù)據(jù)采集和檢測性能得到了大幅提高，得到了行業(yè)專家評審組的一致肯定。調(diào)速器系統(tǒng)方面，以系統(tǒng)研發(fā)設(shè)計為例，團隊不斷優(yōu)化完善控制邏輯，重新開發(fā)了控制程序源代碼、攻克了關(guān)鍵軟硬件計時器異常、CPU發(fā)熱、多導葉調(diào)節(jié)等多項技術(shù)難題，制造成品最終順利通過了安全性、抗干擾能力、連續(xù)運行穩(wěn)定性等多項性能測試。
截至2022年底，我國抽水蓄能在運總裝機容量達到4500萬千瓦，穩(wěn)居世界第一。根據(jù)我國抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年），到2030年投產(chǎn)總規(guī)模將達到1.2億千瓦左右。“通過實施本次自主可控應(yīng)用，我們在掌握相關(guān)核心技術(shù)上贏得了主動。項目不僅為我國抽水蓄能機組勵磁系統(tǒng)、調(diào)速器系統(tǒng)的國產(chǎn)化應(yīng)用提供了示范樣板，還在過程中總結(jié)出了一套標準規(guī)范，將為我國抽水蓄能電站核心控制系統(tǒng)的規(guī)模化國產(chǎn)替代提供重要參考。”南網(wǎng)儲能修試公司電氣二次檢修部主任陳強表示。
