辽宁蒲石河抽水蓄能有限公司 辽宁丹东 118216
摘要：我国抽水蓄能设备主要通过进口成套采购，随着近年我国抽水蓄能电站的建设，通过打捆招标，技术引进等途径，主机制造水平得到较大提升，基于此，本文主要对抽水蓄能电站保护设备的国产化进行分析探讨。
关键词：抽水蓄能电站；保护设备；国产化
1、我国抽水蓄能电站国产化技术现状分析
目前国内利用外资的已建和在建抽水蓄能电站主要机电设备均采用国际公开竞标方式进行采购或国外厂家直接供货，国内集资兴建的几座中型抽水蓄能电站的关键技术和部件也是进口或部分进口。根据水规院提供的研究成果,国家电网公司所属各区域(省)电网和南方电网在2010年、2015年和加20年3个水平年的抽水蓄能电站需建设的参考数量见表1
表1
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抽水蓄能机组设备国产化能力不足加大了电站的投资，影响了抽水蓄能电站的发展。由于备品备件供应问题和技术服务问题，影响了抽水蓄能电站的高效运行。因此，抽水蓄能电站设备国产化势在必行。抽水蓄能电站的主要设备包括主机和二次控制保护设备两大部分。
1.1主机设备方面
主机设备包括水泵水轮机、发电电动机等部件。抽水蓄能机组需完成抽水和发电两项任务，且工况转换频繁，在水力设计、结构设计、部件制造、质量控制和调试等方面比常规水电机组都要复杂。我国尚不具备独立设计和制造大型抽水蓄能主机的能力，但从厂房、设备、制造和运输等条件分析，东方电机股份公司、哈尔滨电机厂和上海希科水电设备公司等单位都具备加工、制造高水头、大容量抽水蓄能机组的硬件条件。国家有关部门正在组织进行抽水蓄能一次设备的国产化攻关工作。相信在不远的将来就会出现国产的抽水蓄能机组。
1.2二次控制保护设备方面
控制保护设备包括调速器、励磁系统、变频启动装置、继电保护和计算机监控系统等。我国已建和在建的抽水蓄能电站的调速、励磁和计算机监控等系统基本都是随机组捆绑进口。国外抽水蓄能机组的制造厂家，其二次设备和控制系统并不是国际最高水平，基本属于配套销售。从已建项目的运行情况看，大都存在着抽水蓄能机组控制方式不完全符合中国电网安全稳定运行的需要、技术服务跟不上、备品价格高等问题。由于经济利益关系，国外厂家在引进技术或安装设备时，在技术上对中国实行技术封锁。此外，技术捆绑进口的国内依托单位主要是机组一次设备的制造厂家，由于专业领域的不同，也在客观上限制了对二次设备和控制系统在技术、制造工艺等方面做深入的研究，使二次设备的技术也达不到国内最好水平。目前国内所有的大型抽水蓄能电站控制系统都是引进外国公司的产品，国产化的大型抽水蓄能电站控制系统还没有应用实例。调速器是水轮发电机组的主要辅机之一，国内已具备水轮发电机组用调速器的设计、研究、开发和制造的完整体系，在产业上也已形成一定的规模。此外，我国调速器在性能指标方面与国外没有太大差别，并且在控制理论和方法上具有一定的独到之处。
励磁系统由励磁调节器、功率柜、励磁变压器和过电压保护及灭磁柜等装置组成。励磁系统也是水轮发电机组的主要辅助设备之一。国外励磁调节器所具备的各种控制、保护、限制、监视、记录等功能在国产微机励磁调节器的技术上实现没有难度，从控制原理和功能而言，国产微机励磁调节器优于国外。
继电保护主要由线路保护、母线保护、主变压器保护和发电一电动机组保护四个部分组成。
2、抽水蓄能电站计算机监控系统及其国产化
计算机监控系统是电站控制的核心，除完成监视和控制功能外，还要实现对上一级调度自动化系统的数据传输，准确无误地执行上一级系统发来的控制命令。抽水蓄能电站计算机监控系统结构与常规水电厂计算机监控系统的结构基本相同，一般由现地层和电站层构成，现地层和电站层之间通过计算机网络连接并进行监控数据交换。现地层由带有人机界面的现地控制单元(可能含有分布式I、O)构成，电站层由操作员站、站级主机(可能包含实时数据服务器、历史数据服务器)、通信站、维护站、培训站等构成。完成的主要功能有:
1)数据采集和处理:包括现地各传感器、变送器、智能测量装置的信号和数据以及调速、励磁、保护、变频器控制装置等传送的数据。
2)运行监视:包括数据库处理，电站的主要设备及辅助设备、公用设备的运行工况、运行状态、运行参数、运行操作的实时监视，高压母线电压、频率监视，各种自动过程监视，输电线潮流监视等运行参数监视和异常报警，通过屏幕显示，打印或拷贝输出，事故或故障的音响、语音、电话报警，模拟屏或大屏幕投影显示等给运行人员提供足够的手段和信息。
3)控制和调节:完成水泵水轮机组的各种方式的启动(同步变频器启动、同步背靠背启动、异步全压或降压启动等)、停止以及发电、抽水等各种运行工况的转换。完成在发电、抽水不同工况下的自动调节功能和优化控制。完成站内开关站、变压器、厂用电、油、水、风系统等主辅设备的自动控制操作。
4)历史数据和运行管理:完成电站运行数据的统计、归档，提供历史数据查询、报表生成等功能。
5)通信功能:实现与站内通信(调速、励磁、保护、电能量采集、MIS等)以及与上级调度通信。
比较来看，国内外厂商监控系统软硬件结构基本相同，所提供系统的硬件在可靠性方面没有明显差别，从软件方面看，国内厂家具有明显的优势。国产的抽水蓄能电站自动化监控系统，在设计时充分考虑和采用了现代计算机控制的各种先进技术，如开放性和可扩展性好，分层分布结构，多重冗余技术及现场总线技术等，充分满足抽水蓄能电站对生产设备全面监视和控制的要求，能实现容错功能和系统冗余功能，最大程度地保证电厂的安全和高效率生产;全面地实现“五遥”功能，具有人机界面完全汉化、符合国内运行习惯等特点。
3、积极创造外部条件.尽快推动国产化的抽水蓄能电站控制系统的应用
为了我国抽水蓄能事业的健康发展，为了保证电站长期稳定运行;为了将重要关键技术掌握在国人手中，为了打破国外技术的垄断，降低抽水蓄能电站造价，尽快实现抽水蓄能电站设备的国产化非常必要。针对抽水蓄能电站建设和发展的现状，在广泛吸收国外先进科学技术成果的基础上，完全可以在具有相对优势的关键技术领域取得突破，并形成具有自主知识产权的核心技术，逐步占据抽水蓄能电站关键技术的制高点。根据对二次控制设备方面的技术分析，我国已经完全有能力实现抽水蓄能电站二次控制设备的国产化。有关方面已开始安排国产化的工作并建议:
1)克服崇洋心理，应对国产化的抽水蓄能电站二次控制设备充满信心，我国在常规机组的实践已经证明了这一点。
2)新建电站一次二次设备应分开招标。为了提高我国机电装备工业的水平，促进我国抽水蓄能电站建设的健康发展，国家发改委已经决定以河南宝泉和广东惠州抽水蓄能电站为依托工程，通过统一招标和技贸结合的方式，引进抽水蓄能电站机组设计和制造技术，逐步实现我国机组设备制造的自主化。鉴于国产抽水蓄能电站二次设备现有的技术水平，国产二次设备最有可能首先应用于实际工程，彻底打破国外技术的垄断，大大降低抽水蓄能电站造价。建议国内大型抽水蓄能电站设备应该将一次设备与部分二次设备分开招标，使国内具有相关大型水电站或抽水蓄能电站的制造经验和运行业绩的单位均可以参加投标。
3)已建成电站的国产化改造。国内早期引进的抽水蓄能电站自动化监控系统都存在着系统老化，备件不足，功能不足等问题，急需改造升级。
参考文献：
[1]周建为．抽水蓄能电站的效益分析[J]．水力发电，2008，(2)．
[2]王楠．我国抽水蓄能电站发展现状与前景分析[J]．电力技术经济，2008，(2)．