我国水电机组单机世界最大100万千瓦，抽水蓄能单机为何才40万？

我国水电机组单机容量世界第一，近期投运的白鹤滩水电站，已经突破单机容量100万千瓦，但是我国抽水蓄能电站机组的单机容量最大仅仅达到40万千瓦，为啥差距这么大？是什么因素限制了抽水蓄能机组的发展？

抽水蓄能电站具有储能容量大、效率高、运行灵活、反应迅速等优点，可承担电网调峰、调频、调相、空载和事故备用等任务，是保障电网安全、经济运行和清洁能源大规模开发的关键。

抽水蓄能电站机组被喻为水电设备领域“皇冠上的明珠”，其研发和制造，被认为是水电行业最复杂、最难啃的“硬骨头”。

40万千瓦是我国在运抽水蓄能电站的最大单机容量。我国首个单机40万千瓦的抽水蓄能电站是广东阳江抽水蓄能电站。

2022年12月23日，我国首个单机40万千瓦变速抽水蓄能工程惠州中洞抽蓄电站全面开工，总装机120万千瓦，将安装3台40万千瓦机组，其中1台为变速机组。

我国风光等新能源发电越来越多，但是发电不稳定，与新能源发电配合时候，如果在抽水蓄能电站安装变速机组，能够实现电站在利用风力、光伏所发电能抽水时，通过改变机组转速实现机组功率灵活调节，更好适应不稳定的新能源接入带给电网负荷的快速变化，从而极大的提高电网稳定性。

同时变速机组还能帮助抽蓄电站发电时根据电网细微的波动精准调整发电功率，使得其调节功能更强。

我国目前抽蓄电站中，30万千瓦变速抽蓄机组应用相对广泛，相对于30万千瓦变速抽蓄机组，40万千瓦的变速抽蓄机组面临着水头高、容量大、转速高等情况。

因此对机组的结构的设计、材料的选择等各方面都提出了更高要求，而且需要电力电子、控制系统等多个方面技术来配套支撑，所以挑战难度变得越来越大，这也成为抽蓄电站机组单机容量的一个限制因素。

在抽蓄电站的水泵水轮机在满足水力设计的条件后，主要就是要面对转轮叶片的应力控制和提高其抗疲劳性能的难题了。

转轮是抽水蓄能机组的核心部件，其主要作用是进行能量转换，机组发电运行时其可将水能转换为旋转的机械能，机组抽水运行时其可将旋转的机械能转换为水流的势能。

转轮作为水轮机的“心脏”，由上冠、下环和叶片三部分组成，这些零部件都是铸造而成，其铸件质量的好坏直接决定了转轮的寿命和机组的安全稳定运行，是水电机组中研发难度最大、制造难题最多的部件。

由于水泵水轮机转轮叶片与导叶之间的干扰大，造成叶片的动应力较常规机组要大。因此，叶片作为这颗“心脏”的核心部件，所要攻克的难点也是前所未有，叶片的设计也直接决定着水轮机的过流能力、水力效率、空蚀性能及整个机组的运行稳定性。

抽蓄电站中的水泵水轮机转轮的叶片通常数量较少，但长而薄，一般为6-10个，9个叶片常见，6+6长短叶片也有应用，13叶片也有应用案例。

黑麋峰抽蓄电站位于湖南长沙，安装4台30万千瓦可逆式抽水蓄能机组，额定水头295米，转速300转/分钟，原机组全部采用国外厂家技术和设计方案。

但是，特定水头限负荷、非同步导叶等一系列问题困扰电站多年，经过国内技术攻关改造，黑麋峰抽蓄电站在世界上首个应用6+6长短叶片转轮，并取得成功，为水泵水轮机设计开辟了一条全新的技术路线。

近期投运的安徽金寨抽水蓄能电站，便是世界首次采用13叶片机组转轮的电站，总装机120万千瓦，装有4台单机30万千瓦的混流可逆式抽水蓄能机组。

国内专家通过水力开发和模型试验，才最终优选出综合性能最优的13叶片和22导叶组合方案，确保了各项性能指标优于合同保证值或同类机组。

据了解，采用13叶片转轮的机组水导摆度和顶盖振动分别达到5道和1道以内（1道为0.01毫米），比一根头发丝还细，有效克服了机组振动大等缺陷，确保机组稳定运行。

我国抽水蓄能机组的研制从无到有，从弱到强，走过了一段极不平凡的历程。其中最关键的是明白了一个道理，那就是要牢牢把关键核心技术掌握在自己手里。

截至2022年9月底，我国抽水蓄能装机0.43亿千瓦，装机容量世界第一，世界规模最大的丰宁抽水蓄能电站也已经投运。根据规划 ,到2025年，我国抽水蓄能投产总规模达到0.62亿千瓦。

在成熟稳定的电网系统中，抽水蓄能的装机占比大约是10%~15%左右，而目前我国抽水蓄能的装机占比仅为1.5%左右。以抽水蓄能作为储能主体，才能更好的推动我国风光等可再生能源的大规模发展。可以预见，我国抽水蓄能产业将迎来更加快速发展的新局面。

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