2013-06-20新聞來源：188BETApp
資料：中國水電裝備步入世界先進行列
（188BETApp吳義航）
1．概述
水電是中國第二大常規能源資源。開發利用豐富的水力資源對提高清潔能源利用比重、改善能源結構、保證國家能源安全，滿足電力增長需求和減少溫室氣體排放、保護環境等方麵具有重要意義。我國水電發展成就巨大，其中水電裝備水平不斷提高和突破的作用是不可或缺的。水輪發電機組（簡稱水電機組）是將水能轉換為電能的水電站核心設備，是國家水電裝備水平的集中體現。因此，雖然水電裝備還包括電力變壓器、電器開關、計算機監控和金屬結構設備等，但限於篇幅可以水電機組為代表對我國水電裝備的發展水平進行評述。
新中國成立以來，伴隨著中國188體育官網app 取得的巨大成就，中國水電裝備行業從無到有、從小到大、從弱到強，不斷壯大。特別是改革開放以來，水電裝備技術水平進步迅速，取得了許多重大成就。1949年全國水電總裝機容量僅16.3萬kW，而且機組設備全是國外製造的“洋貨”。1951年哈爾濱電機廠(現為哈爾濱電機廠有限責任公司)成立，並自主開發成功製造了新中國第一台水輪發電機組；1958年東方電機廠(現為東方電氣集團東方電機有限公司)成立，至此，奠定了中國水電裝備製造的基礎。1960年4月，我國自行設計、自製設備、自主建設的第一座大型水力發電工程新安江水電站建成發電；1981年7月，長江上第一座大型水電站，也是世界上最大的低水頭大流量水電工程葛洲壩水利樞紐建成發電，總裝機容量271.5萬千瓦，電站安裝的2台17萬千瓦和19台12.5萬千瓦機組全部由哈爾濱和東方兩大電機廠製造，榮獲國家科技進步特等獎和國家級質量金牌獎；1978年改革開放以後，我國水力發電建設快速發展。劉家峽、龍羊峽、岩灘等一批單機容量30萬kW以上的大型水輪發電機組相繼投產發電；通過引進消化國外先進技術，單機容量70萬kW的三峽、龍灘機組順利投產；水電裝備製造技術不斷突破，並且技術水平的突破又極大地推動了中國民族製造業的發展。至2012年底，我國水電總裝機容量達到24900萬kW，其中的水輪發電機組絕大多數由國內廠家製造。
除了大中型水電站之外，伴隨我國小水電的發展中小型水電設備生產也取得了舉世矚目的成績。20世紀50年代，隨著我國農業和農村水利建設的發展，小水電得到了很大的發展。到1960年底，全國500kW以下小水電裝機容量發展到25萬kW。上個世紀60年代，小水電發展速度逐漸加快，平均每年新增3000kW以下小水電裝機約5萬kW，全國形成了十幾家小型水輪發電機專業生產廠家，年生產能力達到10萬kW。1969年底，全國有60多個水輪機及配套設備的專業生產廠家，年生產能力100萬kW，水輪機完成了產品係列化，形成了從250kW到12000kW的係列產品。到1979年底，全國1.2萬kW以下小水電裝機達到633萬kW。改革開放以後，小水電發展受到黨和政府的高度重視和大力支持，國務院分別在1983年、1990年、1996年批複水利部組織建設“七五”第一批100個、“八五”第二批200個、“九五”第三批300個農村水電初級電氣化縣建設。水電裝備製造企業以此為契機，不僅是生產規模和能力大幅提高，而且產品質量也發生了質的變化。全國小水電設備製造廠家達100多家，除滿足國內需求外，還出口到世界50多個國家。到2011年底，全國建成5萬kW以下小水電站45000多座，總裝機容量6000多萬kW，在促進我國中、西部地區特別是老少邊窮地區農村經濟社會全麵發展中發揮了巨大作用。
目前，我國水電裝備中的水輪發電機組製造水平總體上居於世界前列。到2010年底，已經投運的額定功率70萬kW及以上水輪發電機組達到了41台，包括三峽左、右岸電站26台和龍灘水電站9台和拉西瓦6台；在2015年前，預計還有39台額定功率為70萬kW及以上的水輪發電機組將投產發電，其中最大額定功率的為向家壩水電站的8台80萬kW水輪發電機組和溪洛渡水電站的18台77萬kW水輪發電機組。以上電站機組全部投產後，中國將有80台70萬kW及以上的水輪發電機組投入運行。
我國水電裝備各種機型機組與世界先進水平的比較情況見表1。從表1可見，我國的混流式、軸流轉槳式和燈泡貫流式水電機組的製造水平已經達到世界先進水平，但應用水頭方麵尚有差距；衝擊式水電機組較世界先進水平有較大差距。從總體上看，我國水電裝備水平已步入世界先進行列。
*由我國東方電機自主設計製造的巴西傑瑞電站（共22台）單機容量75MW、轉輪直徑7.9m的燈泡貫流式機組計劃於2013年投入運行。屆時，我國大型骨幹企業在燈泡貫流式機組最大容量、最大轉輪直徑的製造業績將超過目前世界紀錄。
2．中國水電裝備生產和企業情況
我國大中型水電機組製造廠家包括各類所有製形式的生產企業共十餘家。其中，哈爾濱電機廠有限責任公司（簡稱哈電）和東方電機股份有限公司（簡稱東電）規模最大，是我國研製大型發電設備的基地。他們建廠曆史久遠，綜合能力強，設計和科研水平高，為我國大多數大中型水電工程提供了高質量的水電裝備，屬全國大型發電設備製造的重點骨幹企業。中外合資企業中的上海福依特水電設備有限公司（簡稱上海福依特）、東芝水電設備（杭州）有限公司（簡稱“東芝水電”）和天津阿爾斯通水電設備有限公司（簡稱天津ALSTOM）規模也比較大，設計製造技術水平高，在我國水電裝備市場上有著很強的競爭力。其他企業如：浙江富春江水電設備股份有限公司（簡稱浙富）、天津市天發重型水電設備製造有限公司（簡稱天重）、福建南電股份有限公司（簡稱南電）、重慶水輪機廠有限責任公司（簡稱重水）等，則各具特色，在我國水電裝備市場(特別是中小型水電裝備市場)上，也具有一定的競爭力，是我國眾多中小型水電工程優質、可靠發電機組設備的主要來源。至2011年底，以上所述水電裝備製造企業從業人數已超過20000人，年銷售額約180億元，年生產能力超過4000萬千瓦。
我國主要水電裝備製造企業基本情況見表2。
據不完全統計，我國主要水電裝備製造企業2010年總產值和產量分別約為120億元和2000萬千瓦，2011年的總產值和產量分別為130億元和2450萬千瓦。我國水電裝備製造企業產品質量較好，近年來未發生重大質量事故和用戶投訴。
需要指出，目前我國水電裝備中的機組價格偏低，企業創新和技術進步的動力不足，應引起重視。近年來，由於水電裝備製造企業產能充足，市場競爭激烈，一些投資方僅從眼前降低項目建設成本出發，推行“低價中標”，導致產品價格持續走低，機組設備在水電項目中的投資比重（剔除移民投資後）持續下降，這一現象從表3也可窺見一斑（機組設備銷售價格平均每千瓦僅為人民幣500~600元，甚至更低）。盡管單憑設備單位千瓦價格進行分析並不科學，但結合對有關企業的調查這一現象確實存在。因此，為支持我國水電裝備企業的長遠發展，建議從完善市場機製和招標評標辦法等方麵采取措施，予以解決。
3．中國水電裝備科技進步情況
我國水電裝備科技進步選擇了一條引進先進設備和引進核心技術並舉的發展方針，依托國家重大工程，引進、消化、吸收、再創新。經過多年的努力，實現了跨越式發展，已具備了自主研製大型水電裝備的能力，核心技術的開發和關鍵部件的製造達到了國外同等水平。具體是，已生產的混流式機組最大單機容量達800MW，轉輪直徑超過
目前，188金寶搏官網注冊賬號 裝備最大額定功率水電機組為70萬kW，分別安裝在美國的大古力Ⅲ水電站和巴西與烏拉圭交界的伊泰普水電站，共計23台。隨著中國188體育官網app 的飛速發展，水電機組單機容量逐步增大，國內已有水電工程設計、建設及運行經驗的容量最大的水電機組功率在70萬kW，正在建設中的向家壩水電站額定功率80萬kW，其單台機組額定功率位居世界第一，均已達到了世界先進水平。世界上已建和在建特大型機組的水電站情況詳見表4。
從表4可以看到，目前世界上已應用或將要應用的70萬kW及以上容量水電機組的8座特大型電站中有6座在中國。這6座水電工程設計全部由國內水電設計單位承擔，在水電機組製造方麵，通過三峽電站左岸水輪發電機組技術轉讓，我國大型水電裝備製造企業基本完成了由引進技術、合作開發到自行設計的過程，取得了獨立製造70萬kW級水電機組的工程業績，表明中國大型水電機組的開發和製造能力達到了與當今世界先進水平同步的位置。並且，國內骨幹水電設備製造企業已走上自主創新之路，具備了自主開發研製更大單機容量機組的技術基礎。這是中國水電裝備技術已位於世界先進行列的重要標誌之一。
由於我國水力資源中裝機容量30萬kW及以上的大型水電站技術可開發裝機容量和年發電量分別占全國總量的71.76%和72.43%。其中特大型水電站裝機容量大，相應單機容量也大，對機組的性能要求也高，在我國水電裝備科技進步中具有十分重要的地位。世界上70萬kW及以上的特大型水輪發電機大部分在中國，在今後的幾十年時間裏，特大型水輪發電機的市場也在中國。到2025年，中國投入運行的70萬kW及以上額定容量的水電機組將達到100台以上。未來大型水電機組單機容量將從70萬kW向著80萬kW至100萬kW發展，提高和發展中國水電設備製造行業特大型水電機組設計和製造水平具有現實的意義和緊迫的時間要求。在特大型水輪發電機設計和製造以及現場組裝方麵，特別是單機100萬kW級水輪發電機研製方麵還將麵臨新的挑戰。因此，研究解決高性能、大容量水電機組的各項關鍵技術問題，將對我國水力資源的科學和合理開發起到重要的促進作用。
我國水電裝備研發平台在行業技術攻關和行業技術發展中有著重要的作用。1959年,國家機械工業部依托哈爾濱電機廠成立了哈爾濱大電機研究所，形成了我國機械工業方麵唯一的水輪機、大電機行業的行業歸口研究所。此後，作為水電裝備研發歸口單位，以哈爾濱大電機研究所為主，帶動國內水輪機、發電機製造企業及相關的大專院校，承擔並開展了很多國家重點攻關課題研究，其中的130多項成果獲國家及省、部（行業）級科技進步獎。這些研究成果大部分直接用於國家重點工程項目，例如，葛洲壩、岩灘、水口、龍灘、三峽、構皮灘、小灣、拉西瓦、溪洛渡、向家壩等大型水電工程。同時，依托這些科研成果和工程實踐製定了多項國家和行業標準，在我國水電裝備技術進步方麵起到了非常積極的作用。
中國水電裝備的製造水平取得了較快的發展，目前在建最大單機容量達到80萬kW。根據中國水電的開發規劃，到2020年，我國將開工建設裝機容量100萬kW及以上的常規電站50座。隨著西藏水電的開發，除常見水頭段的特大型水電站外，還將有4座運行水頭超過400米的千萬千瓦級水電站投入建設。屆時，超高水頭、超大容量水電機組將在我國水電工程中獲得應用。這些在建和尚未開工的特大型水電站都坐落在崇山峻嶺之中，電站運行水頭高，樞紐布置條件也受到較大的製約。采用特大型水電機組將會為電站樞紐布置帶來有利的條件，但是特大型機組的采用，也受到運輸條件的限製。鑒於現有水電機組設計、製造的技術水平以及應用材料的限製與製造超高水頭、超大容量機組的要求尚有一定差距，為了適應中國遠期188體育官網app 發展的需要，需要適時開展有針對性的基礎研究工作以及新型水輪發電機組的創新性研究工作。
超高水頭、超大容量水電機組研發以1000MW級機組為標誌。由於1000MW級水電機組的工程技術難度大，有許多關鍵技術超過了現有的技術水平，而如何攻克這些關鍵技術目前在國內外都沒有成熟的經驗可以借鑒。為達到工程應用的目標，我國隻能依靠自己的技術力量開展研究，通過科學技術創新，開發應用新技術、新結構、新材料，自主設計製造1000MW級水電機組。需要攻克的關鍵技術主要包括：混流式水輪機水力設計技術、穩定運行技術等；水輪發電機的電磁技術、通風冷卻技術、推力軸承技術、絕緣技術等。這些關鍵技術的研究構成了一係列具有前瞻性的應用技術研究開發課題。
為做好1000MW水電機組工程應用的前期論證工作，在我國政府有關部門支持下，國內哈電、東電與相關工程建設、設計等單位相互配合，對單機容量1000MW水電機組方案進行了長期論證研究，選擇了白鶴灘、烏東德兩水電站為研究論證依托，開展了工程應用1000MW級水電機組總體技術研究、機組主要技術參數選擇及結構設計分析論證，並開展了大量模型、材料及工藝試驗。2006年，國家科技部計劃司依托哈爾濱電機廠有限責任公司和哈爾濱大電機研究所設立了國家水力發電設備工程技術研究中心。2008年國家科技部基礎司依托哈爾濱電機廠有限責任公司在哈爾濱大電機研究所設立了水力發電設備國家重點實驗室。這兩個國家級的水電設備研發平台，承擔了我國巨型水電機組的很多重點研究任務。2012年，由國家水力發電設備工程技術研究中心為項目承擔單位，完成了1000MW水力發電機組研究的國家科技支撐計劃的7個課題，為白鶴攤水電站1000MW水輪發電機組研製做好了前期論證和科學研究的技術準備。水力發電設備國家重點實驗室成立之後承擔了二項國家973課題，即“水電設備前沿技術研究”和“水輪發電機電磁性能綜合模擬試驗係統的研究”。
這些技術難題的解決依賴於中國科技自主創新能力的提高，有賴於中國188體育官網app 關鍵技術的提升，隻有建立健全能源科技自主創新體係，完善科技自主創新的體製機製，切實提高科技自主創新能力，才能更好地為中國水電裝備提供強有力的科技支撐。未來，隨著水電裝備技術向更深、更細、更廣的方向發展，單靠一廠、一企、一個基地的力量將無法完成行業技術的研發任務。因此，我國除需要進一步加強已有國家級的水電研發平台和基地的建設外，還需加強國家級的研發平台和各企業研發平台之間的聯合建設，以已有的硬件設施為基礎，建設更廣泛的水電設備研發平台，特別是建立網絡研發平台。通過網絡研發平台，構建分布式的協同網絡設計和研發環境，建成能實現科技研發成果共創共享的知識雲和信息雲，從而打破空間、時間和能力的限製，利用各研發平台之所長開展重點技術、關鍵技術研究和產品創新設計研究，提高研發效率，加速技術成果產出和專利申請、標準製定步伐，形成技術壁壘，增強我國企業在國內外市場上同國外企業進行競爭的能力。
4．中國水電裝備中的抽水蓄能機組
抽水蓄能電站是我國電力係統的一個重要組成部分，在電力係統中承擔調峰、填穀、調頻、調相和事故備用等多種功能。自抽水蓄能機組誕生至今已經有100多年的曆史，其動力設備也由當時的四機（由發電機、電動機、水輪機和水泵四個主要部件組成）發展到至今的兩機（由發電電動機和水泵水輪機兩個主要部件組成）和多級水泵水輪機（由發電電動機和多級水泵水輪機兩個主要部件組成）時代。抽水蓄能機組不同於常規水電機組的最大區別是存在運行工況轉換，水力特性複雜、設計難度大，而且主機和輔機的技術關聯度高，成套性強。
我國水電裝備中的抽水蓄能機組開發方麵起步較晚，2000年以前國內在自主設計、製造和運行大型抽水蓄能機組方麵的經驗和技術都很少。國內已投產的大型抽水蓄能電站如廣蓄、十三陵、天荒坪、桐柏、琅琊山、泰安、宜興、張河灣、寶泉、西龍池、惠州、白蓮河等，其主機及其配套設備基本上都是采用國際招標采購方式由國外廠家製造供貨。21世紀初，隨著我國電網容量逐步增大，峰穀差加大，調峰能力越來越不能滿足現實需要。再加上大量的新能源發電入網，電網結構壓力增大，安全運行麵臨挑戰。因此，加快發展抽水蓄能電站是大勢所趨，而突破抽水蓄能機組製造技術是關鍵所在。
為了使我國水電裝備骨幹製造企業掌握抽水蓄能機組的設計、製造技術，推進抽水蓄能機組設備的國產化，用自主開發的抽水蓄能設備裝備我國電力市場，國家推出了“抽水蓄能打捆招標”，以市場換技術的發展戰略。經曆了國外優秀企業向中國企業進行抽水蓄能機組技術轉讓，中國企業分包製造任務；國外企業參與國內企業的抽水蓄能機組開發、設計、製造、安裝和調試；國內企業自主進行抽水蓄能機組開發、設計、製造、安裝和調試三個階段。2003年國家發改委決定惠州、寶泉及白蓮河三個抽水蓄能電站項目的主機設備進行打捆統一招標，在正常的設備采購範圍及技術服務範圍之外，增加技術轉讓的招標內容，要求中標的國外廠商向我國哈電、東電兩大設備製造廠轉讓抽水蓄能機組的設計、製造技術。三個項目共16台300MW機組捆綁在一起進行統一招標。2003-2004年，經過技術引進評標、設備采購評標兩階段，最後確定ALSTOM為中標人，2004年8月合同生效。惠州、白蓮河、寶泉三個項目除部件分包外，由哈電、東電各負責製造的一套整機，其中惠州和白蓮河電站於2010年投產，寶泉電站機組於2011年投產。為了支持哈電、東電全麵掌握、吸收和應用已經引進的技術，鞏固技術引進成果，實現抽水蓄能電站機組設備國產化目標，國家發改委又明確了後續六個抽水蓄能電站項目（蒲石河、桓仁、深圳、呼和浩特、仙遊、黑麋峰）作為抽水蓄能電站機組設備國產化後續工作的扶持和依托項目。
2011年底，由哈電自主設計製造的我國首台國產化大型抽水蓄能機組（250MW）安徽響水澗抽水蓄能機組正式發電；2012年12月，由東電自主研製的300MW福建仙遊機組正式投產，填補了我國高水頭、國產化抽水蓄能機組的空白。2012年哈電和東電分別中標運行水頭
目前，我國已建成抽水蓄能電站總裝機容量為2000萬kW左右。根據我國的能源規劃，到2020年，我國抽水蓄能機組總容量將達到7000萬kW，其中要興建一批采用超高水頭（
5．結語
我國幅員遼闊，蘊藏著豐富的水力資源。根據最新的調查成果，中國大陸水力資源理論蘊藏量100kW及以上的水電站技術可開發裝機容量達6億kW，年發電量2.71萬億kWh，開發和利用我國豐富的水力資源、加快水電開發步伐是滿足我國能源增長需要和實現可持續發展的重要措施。截至2012年，我國水電已開發裝機容量2.49億kW，居世界第一位。水力資源作為可再生能源資源，在發達國家已經基本實現了資源的較充分開發。而在我國，按技術可開發量統計2012年水電開發率僅為41.5%，與發達國家相比，我國的水電開發利用程度還處於較低水平。因此，未來我國水電開發和水電裝備行業還有較大的發展潛力。
為了滿足未來我國水電工程建設需要，特別是西藏水電開發的需要，新型超高水頭和超大容量的高性能水電機組研製將成為我國水電設備科研及製造業的主攻方向。重點是全麵掌握1000MW級混流式水電機組、400MW級高水頭抽水蓄能機組、100MW級大型燈泡貫流式水電機組、200MW級大型衝擊式水電機組等的核心關鍵技術，實現高性能大容量水電機組及相應配套的自主設計、製造與安裝。
水電裝備水平是衡量一個國家水電發展科技水平和工業實力的重要指標。目前我國水電裝備大型水電機組和其他關鍵設備製造基本上實現國產化，並且在技術上已躋身世界先進行列，製造能力不但能夠滿足國內188體育官網app 市場的需要，而且，由於產品質量可靠、性價比高，出口國際市場的數量逐年增加，已逐步邁進國際水電機組設備供貨大國行列，彰顯了中國水電發展的雄厚實力和廣泛的國際影響力。
（本文係根據188BETApp 為國家發改委組織編纂的《中國能源裝備年鑒》提供的稿件修改）
