【壓縮機網(wǎng)】打破國外長期技術(shù)壟斷

　　我國自主研制首臺套抽蓄電站空壓機，成功投入使用

　　筆者從南方電網(wǎng)儲能有限公司(以下簡稱“南方電網(wǎng)儲能公司”)了解到，9月8日，安裝在廣東梅蓄電站二期工程的國產(chǎn)抽水蓄能電站空氣壓縮機“VM160”通過廣州科技成果鑒定，達到國際領(lǐng)先水平。這標志著中國自主研發(fā)的第一套抽水蓄電站空氣壓縮機的成功應(yīng)用，打破了設(shè)備領(lǐng)域國外的長期技術(shù)壟斷，有效促進了國內(nèi)關(guān)鍵能源技術(shù)設(shè)備向高端、綠色、智能化升級的加速。

　　▲由南網(wǎng)儲能公司牽頭開發(fā)的國產(chǎn)抽水蓄能電站空壓機“VM160”在廣東梅蓄電站二期工程中成功投入使用。李冕祺照片

　　當(dāng)電力系統(tǒng)負荷低時，抽水電站用電抽水，負荷高峰時排水發(fā)電，幫助風(fēng)電、光伏等波動性新能源穩(wěn)定接入電網(wǎng)，是電力系統(tǒng)負荷調(diào)節(jié)和清潔能源消耗的重要設(shè)施。隨著新能源在新電力系統(tǒng)中的滲透率不斷提高，抽水電站的啟動和呼叫越來越頻繁。

　　空氣壓縮機作為為機組啟動制動、調(diào)速系統(tǒng)控制、調(diào)相運行等關(guān)鍵運行環(huán)節(jié)提供空氣壓力的關(guān)鍵設(shè)備，在確保電力系統(tǒng)安全方面發(fā)揮著重要作用。然而，受以往行業(yè)對空氣壓縮機行業(yè)發(fā)展前景的限制，中國抽蓄電站空氣壓縮機市場長期以來一直被外國品牌占據(jù)，核心技術(shù)依賴進口。存在許多問題，如采購和運維成本高、備件采購周期長、技術(shù)無法獨立控制等。

　　2021年6月，南網(wǎng)儲能公司廣州啟安中智公司與湖南啟軒機電設(shè)備有限公司、常州豐易達流體設(shè)備有限公司合作，正式啟動國內(nèi)抽水蓄能電站空氣壓縮機研發(fā)?！霸缭?018年，我們就對國內(nèi)空氣壓縮機市場進行了持續(xù)深入的研究，為國內(nèi)設(shè)備開發(fā)項目的實施奠定了基礎(chǔ)。“雙碳”目標戰(zhàn)略的提出，為我們加快國內(nèi)抽水蓄電站空氣壓縮機的發(fā)展提供了‘令槍’?！蹦暇W(wǎng)儲能公司廣州啟安中智公司總經(jīng)理劉濤表示。

　　▲南網(wǎng)儲能公司運營商在梅蓄電站啟動了中國首臺國產(chǎn)抽蓄電站空壓機。李冕祺拍攝

　　在四年多的開發(fā)過程中，團隊完成了技術(shù)路線選擇、結(jié)構(gòu)性能設(shè)計、設(shè)備研發(fā)制造、產(chǎn)品工程應(yīng)用等關(guān)鍵任務(wù)?！蔽覀兊男聶C器開發(fā)不僅要解決外國技術(shù)的問題，而且要優(yōu)化和提高設(shè)備的綜合性能。這要求每個環(huán)節(jié)都在不斷改進?！蹦暇W(wǎng)儲能公司廣州啟安中智公司項目管理中心副總經(jīng)理張超介紹。以技術(shù)路線的選擇為例，經(jīng)過各方面、多維度的反復(fù)比較，團隊最終選擇了“中壓無油”的技術(shù)路線。該新路線不僅不需要潤滑油參與空氣壓縮過程，消除了設(shè)備運行后的除油環(huán)節(jié)，而且簡化了冷凝廢水的處理，消除了環(huán)境污染。

　　結(jié)構(gòu)性能設(shè)計是蓄電站空氣壓縮機開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，直接決定了國產(chǎn)設(shè)備的運行效果。與進口蓄電站空氣壓縮機采用帶式傳動驅(qū)動方式不同，團隊創(chuàng)新設(shè)計并應(yīng)用了“同軸直驅(qū)一體化結(jié)構(gòu)”。節(jié)省軸承帶的國產(chǎn)空氣壓縮機不僅將設(shè)備的傳動效率提高到100%，而且大大降低了設(shè)備的維護成本。

　　▲與進口抽蓄電站空壓機(左二)相比，國產(chǎn)空壓機的關(guān)鍵性能指標更好。李冕祺攝

　　據(jù)了解，團隊開發(fā)的國產(chǎn)抽蓄電站空氣壓縮機氣壓和壓縮速度分別達到8.5兆帕和每分鐘11.5立方米，相當(dāng)于承受425輛汽車堆放在一平方米面積的壓力。

　　這意味著空氣壓縮機的結(jié)構(gòu)應(yīng)力和密封性能應(yīng)接受極其嚴格的測試。通過不斷優(yōu)化空氣壓縮機的缸徑比和閥組結(jié)構(gòu)，團隊獨立開發(fā)了滿足指標要求、高效運行的三級壓縮機。2024年11月，研發(fā)團隊在廣東梅州二期和廣西南寧安裝了4臺國內(nèi)空氣壓縮機，成功實現(xiàn)了新設(shè)備的工程應(yīng)用。

　　同時，團隊還與新型空氣壓縮機相匹配，開發(fā)了運行智能診斷和電站協(xié)同控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了空氣壓縮機“健康狀態(tài)”的在線診斷“與進口同型號空氣壓縮機相比，我們開發(fā)的空氣壓縮機的關(guān)鍵性能指標更好，噪聲分貝、氣缸振動和電機振動分別同比下降約14%、32%、72%?！蹦暇W(wǎng)儲能公司廣州啟安中智公司生產(chǎn)研發(fā)中心副總經(jīng)理王文輝告訴筆者。據(jù)估計，這種空氣壓縮機的國產(chǎn)替代可在30年的使用周期內(nèi)創(chuàng)造8100萬元的經(jīng)濟效益。

　　到2030年，我國抽水蓄能運輸規(guī)模將超過1.2億千瓦，接近現(xiàn)有規(guī)模的兩倍，產(chǎn)業(yè)發(fā)展將繼續(xù)加快。抽水蓄電站空氣壓縮機在設(shè)計、制造、試驗和服務(wù)全過程中具有顯著的經(jīng)濟和環(huán)保效益，具有廣闊的市場推廣和應(yīng)用前景。