2014年4月5日，國產首套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，截至目前已安全穩定運行超過兩年。該系統的成功應用，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，打破了國外少數廠家在該領域的長期壟斷，為全面實現抽蓄電站設備國產化注入強勁動力。

目前，我國大型抽蓄電站初具規模，規劃到2025年總裝機約1億千瓦，占整個電源結構的4%。“新能源的快速發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化及應用研討會上表示，“關鍵設備不僅要研制出來，而且還要推廣普及應用，進而實現與項目配套出口，打造自己的民族品牌。”

迫切需要國產化

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

在我國抽水蓄能發展進程中，雖然包括機組在內的主要機電設備在逐步實現自主化，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、技術改造費用居高不下，影響了我國抽水蓄能事業的健康發展。

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所壟斷。進口設備一旦出現故障，技術服務無法及時響應;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迫切需要實現國產化，但研制技術門檻較高。劉為群表示，國產SFC研制對生產廠家的要求很高，不僅需要具備控制及保護等二次設備開發能力，還要具備高壓串聯閥組設計制造、驅動設計等一次設備研制的經驗。

第一個“吃螃蟹”

依靠完備的理論研究、試驗測試和技術積累，南瑞繼保于2008年開始SFC動模系統研究。2012年，50兆瓦機組SFC系統研制成功，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驗。”

2013年，南瑞繼保與國網新源公司共同承擔百兆瓦級抽水蓄能機組SFC關鍵技術研究，首套國產300兆瓦級抽蓄SFC系統于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境內，安裝有4臺單機容量為250兆瓦的具有自主知識產權的大型國產化抽蓄機組，總裝機1000兆瓦。

據了解，國產SFC系統投運至今已運行兩年多，自出廠驗收、現場安裝調式到運行維護，未發生元器件損壞現象，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設計合理、運行穩定，完全替代了原進口SFC產品，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理吳衛東介紹。

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現，國產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。”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研制技術已經達到世界先進水平，下一個目標就是全面推廣應用國產設備，然而現實情況卻是阻力重重。

“國產設備技術上沒問題，但推廣應用上問題卻不少。國內企業仍傾向于購買進口產品，很多設備研制成功之后根本沒地方可用。我們在提高產品質量的同時，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。”國網新源公司副總經理高蘇杰說。

目前，國產300兆瓦級SFC已經在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據和成熟經驗，全面實現國產化還有很長的路要走。

“隨著大型、超大型水電站的不斷涌現，對更高等級SFC系統的需求將越來越多。300兆瓦級已經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SFC不僅要在全國范圍內推廣，還要出口到國外。”