技术攻关700天！抽水蓄能用上“中国芯”

　　创新成效

　　为有效解决我国抽水蓄能电站关键控制系统“卡脖子”的现状，2021年2月，南方电网储能公司启动了抽水蓄能成套控制系统设备“芯片级”自主可控的技术攻关，最终成功实现了励磁系统和调速器系统的国产化替代，项目成功推进抽水蓄能行业“全国产化”由主机设备向控制系统延伸，有力增强了我国抽水蓄能产业链供应链的竞争力和安全性。项目不仅为我国抽水蓄能机组励磁系统、调速器系统的国产化应用提供了示范样板，还在过程中总结出了一套标准规范，将为我国抽水蓄能电站核心控制系统的规模化国产替代提供重要参考。据悉，该项目后续将在南方电网抽水蓄能机组全面推广应用，可带动国内自主可控产业链相关公司的快速发展，项目成果引领了抽水蓄能行业“中国创造”的技术发展路线，牢牢掌控了创新及发展的主动权，为打造本质安全型电力系统注入强大动力。

研发团队成员在开展励磁系统动态试验        全媒体记者梁鸿杰/摄

　　领衔人说

　　南方电网储能修试公司副总经理巩宇说：“基于国产芯片的调速和励磁系统的成功研制应用，将有效解决抽水蓄能电站关键控制系统‘卡脖子’的现状，打通供给约束的堵点、卡点、脆弱点，有利于我们掌握控制系统核心技术，助力公司业务的发展，确保整个产业链的安全。”

　　近日，安装在广州抽水蓄能电站7号机组的我国首套300MW抽蓄机组“芯片级”自主可控励磁系统和调速器系统实现安全稳定运行40天。记者走访看到，发电机在约500米水头的作用下，正以每分钟500转高速、安静地运转着，源源不断地向电网提供清洁能源，各项指标参数稳定可靠。

　　抽水蓄能电站是目前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源。截至2022年年底，我国抽水蓄能在运总装机容量达到4500万千瓦，稳居世界第一。根据国家能源局发布的《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》，到2030年投产总规模将达到1.2亿千瓦左右。

　　励磁系统和调速器系统均属抽水蓄能机组的核心控制设备，分别承担着电压和无功功率、转速和有功功率的调节任务，直接影响机组发电的可靠性和电网运行的稳定性。实现自主可控的“设备级”“部件级”“芯片级”中，“芯片级”自主可控程度最高，要求整套设备中的关键元器件及控制芯片均实现国产自主可控。而在此前，我国抽水蓄能电厂在运的励磁系统、调速器系统主要元器件均为进口设备，特别是控制系统芯片，均为国外生产，备品备件更新艰难，控制程序均为“黑匣子”，核心功能优化存在“盲区”，关键技术面临“卡脖子”的不利局面。

　　2021年2月，南方电网储能公司启动了抽水蓄能成套控制系统设备“芯片级”自主可控的技术攻关，抽调公司技术专家和骨干成立了攻关团队。700多天的攻关过程中，项目团队先后完成了国内厂家走访调研、国产化替代方案制定、系统研发设计、控制程序源代码编写、设备生产组装、成品检测试验、现场施工调试等工作，每一个环节都在历经多次“考验”之后达到精益求精。

改造后的抽水蓄能机组单导叶调速系统主体结构        单位供图

　　励磁系统方面，以设备生产组装为例，团队创新性地采用全柜TCP传输，成套设备的数据采集和检测性能得到了大幅提高，得到了行业专家评审组的一致肯定。励磁专家闫文斌说：“创新，从来就是前无古人做的事,没有经验可借鉴，只能自己摸索，不断完善和改进。”为确保励磁系统各项性能符合要求，他在励磁系统生产厂家驻厂100余日，白天就守在炎热的车间与厂家一起组装和调试，晚上还得抽时间对各项数据进行对比总结。

　　调速器系统方面，以系统研发设计为例，团队不断优化完善控制逻辑，经过研发小组100余天的不懈努力，重新开发了控制程序源代码、攻克了多项技术难题，制造成品最终顺利通过了安全性、抗干扰能力等多项性能测试。在调速器系统联合调试的关键环节，团队发现调速器工况转换过程不能按设计的逻辑完成有序切换。为彻底查清原因消除隐患，团队在公司网络安全班班长于亚雄的组织下，经过多个不眠之夜上百次的模拟试验及真机验证，终于找到了解决方案，成功实现了调速器系统功能的正常运行。“越是艰难，才越能体现我们的价值，相信自主可控之路将越走越开阔。”于亚雄说。

　　（来源：南方工报 作者：全媒体记者梁鸿杰 通讯员陈强 马宗鹏）

　　责任编辑：张苑