水电装备：追赶、创新到超越 打造强大水电中国心

中国电力报、中电新闻网记者彭源长

水能资源是我国得天独厚的优势，我国是世界第一水电大国。继举世闻名的三峡水电站之后，最近，我国第二大和第三大水电站金沙江溪洛渡、向家坝水电站相继投产。溪洛渡水电站共安装18台单机77万千瓦水轮发电机组，总装机容量为1386万千瓦。向家坝水电站单机80万千瓦水轮发电机组是世界上最大的。

翻开中国水电建设的百年沧桑，从1910年依托国外技术兴建的中国大陆第一座水电站——云南石龙坝水电站，到1971年自主设计建设的世界上最大的低水头大流量、径流式水电站——葛洲坝水电站，到世界第一大水电站——三峡水电站，再到综合科技含量领先国际的西南水电群，我们看到，科技创新正引领着中国水电一步步走向世界之巅。特别是近10年来，我国水电装备科技水平取得跨越式发展。我国通过引进、消化、吸收、再创新，拥有了水轮机水力设计、定子绕阻绝缘、发电机蒸发冷却等具有自主知识产权的核心技术。哈尔滨电机厂和东方电机厂各自设计制造的三峡右岸4台(套)水轮发电机组，运行实践表明其各项主要指标优于左岸进口机组，实现了国产70万千瓦水轮机的突破。目前已建、在建和拟建的单机70万千瓦及以上水轮发电机组超过120台(套)。在建的溪洛渡、向家坝、白鹤滩、乌东德等电站，单机容量从70万千瓦向80万乃至100万千瓦机组发展。我国正开展百万千瓦级大型水轮机组技术研究，实现35万千瓦、500米水头以上大容量、高水头抽水蓄能机组设计制造自主化，研制大型低水头贯流式水轮发电机组等。

我国在成为世界水电第一大国的过程中，水电中国心——水力发电装备也在迅速强大。水电已成为我国最具竞争力的产业之一。记者了解到，国产水电常规产品已经达到国际先进水平，中大型水轮机国内企业已经占据70%~80%的市场份额。从产品价格来看，中国制造至少比欧美日制造便宜20%~30%甚至更多，我国中小型水轮发电机组在国际上的竞争优势已经转变成了具体的海外订单。

追赶：7年跨越30年差距

“我国已经掌握世界上最大容量70万千瓦水电机组制造技术，创新性地采用空冷和蒸发冷却技术，技术水平达到国际领先，且批量生产能力已形成。”在近日举行的2013电力行业竞争情报报告会上，中国电器工业协会副会长郭振岩如是说。

2012年10月15日，在三峡地下电站最后一台70万千瓦机组正式交付投产百日后，中国长江三峡集团公司联合相关设备设计、制造以及安装单位在北京召开了“三峡工程电站重大装备国产化研讨会”。

三峡集团董事长、党组书记曹广晶在研讨会上表示，三峡电站重大装备国产化全面实现，走出了一条依托重大工程实现重大装备国产化之路。目前，水电已成为我国最具竞争力的产业之一。

据了解，三峡工程论证期间，国外已有56台单机容量50万千瓦以上的水电机组在运行，其中单机70万千瓦机组21台。而国内已投运水电最大单机容量仅32万千瓦，设计制造能力为30万至40万千瓦级水轮发电机组的水平，相当于落后国外30年。

为了既确保三峡工程的质量达到一流，又不失时机地扶持民族工业，党中央、国务院果断决策：三峡左岸电站机组实行国际采购，走“技贸结合、技术转让、联合设计、合作生产”之路，明确提出了依托三峡工程，走自主创新与技术引进相结合的道路，逐步实现三峡工程装备国产化。

1996年，三峡左岸电站14台机组国际招标。这场有着“水电奥运”之称的当时世界最大的水电设备采购项目，吸引了全球著名水电设备制造厂商的目光，形成激烈的竞争局面。最终，法国阿尔斯通、瑞士ABB中标8台机组，与哈尔滨电机厂合作;VGS联合体中标6台，与东方电机厂合作。

据中国三峡集团原副总经理杨清介绍，在三峡左岸电站建设中，后期主机国产化率平均已经达到了50%。

2005年9月16日，由中国企业自主制造的三峡左岸电站最后一台机组顺利并网发电，我国重大装备国产化取得阶段性成果，设计制造能力跃升至70万千瓦特大型机组水平。至此，我国水电装备制造业仅用7年时间，跨越了与国外30年的差距。

创新：迈向国际先进水平

“在参与三峡左岸电站建设的过程中，中方企业的技术实力不断提升。哈尔滨电机厂自主研发了全空冷技术，这在70万千瓦级水轮发电机组领域是一个创新;东方电机厂在右岸电站采用了完全重新设计的机型。从三峡右岸电站开始，国内厂家已经具备同国外厂商同台竞技的能力。”中国三峡集团机电工程局局长张成平说。

2004年3月27日，三峡右岸电站12台机组招标采购合同正式签订。东方电机厂、哈尔滨电机厂成为签字席上的“主角”，分别获得4台机组的独立设计制造合同，一举从国外企业的“学生”跃升为其“对手”。2007年7月10日，首台国产化70万千瓦水电机组——哈尔滨电机厂制造的三峡右岸电站26号机组投产发电，其国产化水平达到100%。

此后，三峡地下电站6台70万千瓦机组延续三峡右岸电站合同，其中4台由国内企业供货。2012年7月4日，随着最后一台机组投运，三峡电站装机容量达到2250万千瓦，为世界第一大水电站。

据三峡集团有关人士介绍，除机组实现国产化以外，地下电站在主变压器、GIS方面也都实现了国产化。不光主要设备全面国产，以往长期依赖进口的关键原材料和铸锻件，也深深地打上了“中国制造”的烙印。“全产业链都实现了国内供应。”曹广晶说。

三峡集团总经理陈飞表示，做强三峡品牌，推广三峡标准，使三峡水平成为普遍水平，才能达到引领世界的目的。

目前，单机容量70万千瓦以上水电机组多数在我国。除三峡外，已成功应用于龙滩、小湾、拉西瓦等巨型电站。我国在水电设计、制造、安装、运行方面都已达国际先进或处于领先地位。

同属三峡集团的金沙江溪洛渡、向家坝单机容量则将达77万千瓦和80万千瓦。2008年8月28日，溪洛渡、向家坝水电站26台水轮发电机组招标采购合同在北京签订，中国企业中标19台，再次成为巨型机组的设计制造主力。

2013年7月，由东方 电气集团东方电机有限公司自主研制的溪洛渡电站单机容量77万千瓦巨型水轮发电机组13号机和10号机顺利通过72小时试运行。而哈尔滨电机厂为向家坝提供的80万千瓦空冷水轮发电1号机组、2号机组制造已经完成，并实现自主化生产，其中1号机组于2013年10月投产发电。

“东方 电气溪洛渡77万千瓦混流式水轮机取得成功，在国际同台竞技中技术指标领先;自主开发的大型贯流式水轮机水力模型和仙游混流式水泵水轮机水力模型通过了瑞士洛桑中立试验台的同台对比和业主见证验收;葛洲坝电站增容改造水力模型顺利通过国内专家组的验收，各项水力性能全部满足合同要求，达到了国际先进水平。”东方 电气集团东方电机有限公司副总经理李云军告诉记者。

　　超越：瞄准百万千瓦和抽蓄设备

“百万机组和抽水蓄能机组的研制将继续带动水电重大装备的技术进步。”张成平说。据悉，我国拟在白鹤滩、乌东德等巨型电站采用百万千瓦机组，目前正在开展攻关研究。

这也得到了主要水电设备制造厂商的证实。“新形势下，百万千瓦级水电机组的研制和抽水蓄能机组的优化，将是东方 电气水电技术发展的重点。”李云军表示，随着百万千瓦级水电机组研发课题的进行，新的技术、新的工艺将可以应用到水电设备的设计、制造中，这将提升水电设备总体技术质量水平。哈尔滨电机厂有限责任公司副总经理王国海告诉记者，哈电机公司在水电方面将重点开发超大型空冷100万千瓦级混流式水轮发电机组，继续保持巨型水轮发电机组研制的国际领先地位;在实现大型抽水蓄能机组主机研发制造国产化的基础上，进一步扩大系统集成和辅机配套能力，使我国抽水蓄能机组研发制造和集成能力达到世界先进水平。

专家介绍，百万千瓦混流式水电机组重点发展方向是水轮机及调速器、发电机及励磁等附属设备的系统集成设计技术，水轮机水力设计和模型试验技术，机组刚强度及动力响应技术等。而6万千瓦贯流式水轮发电机组应重点发展水轮机转轮模型水力设计及试验技术、机组刚强度及事故停机转速稳定技术以及机组通风冷却技术等。同时，潮汐发电机组则应着力于适合潮汐特点的水轮机转轮的水力研究，提高适合于双向发电的水轮机转轮的水力研究以及机组防腐、防污的研究。

抽水蓄能机组是水力发电设备制造行业产品中最复杂、最困难的，国内市场一直为国外企业所垄断，在国家发展改革委的大力支持下，结合多年水电设备自主研制的经验，通过近十年的技术攻关，抽水蓄能机组的自主研制取得突出成就。

“东方电机抽水蓄能机组在500米水头段及以下、400兆瓦级已经具备自主研制、成套、安装、调试的能力，自主研制的500米水头段、单机额定容量300兆瓦的福建仙游抽水蓄能电站首台机组已于2013年1月完成安装调试，进入商业运行。500米水头段及以下、400兆瓦级抽水蓄能机组发电电动机正在研制中，目前已经开展600至700米超高水头段抽水蓄能机组技术研发，并在机组稳定性方面形成具有东方 电气特点的技术能力。”李云军介绍说。

伴随着水电中国心的强大，中国水电已编队走出国门，参与全球市场竞争。目前中国水电行业在技术水平和价格上都具有世界一流的竞争力，在非洲、南美、中亚等海外地区，中国水电已经编队，开始走出去。