10月1日上午,广东肇庆,一座山的肚子里。
地下厂房里,吊机的钢缆一点点绷紧,一台高近5.2米、重445吨的转子离开地面。地面指挥盯着仪表,激光定位仪的光点落在基座上,不动。六个小时之后,这台大家伙缓缓落进基坑,误差控制在4.5毫米以内。
4.5毫米,大约是两枚半一元硬币摞起来的高度。
落位的这台转子,是变速抽水蓄能机组最后一个核心部件。它落下去,中国第一台完全国产化的300兆瓦级变速抽水蓄能机组,主体安装就此完成。南方电网给出的说法很干脆,国产化程度达到100%。
这句话放在十年以前,抽水蓄能这个行当里没人敢讲。
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图1|广东肇庆浪江抽水蓄能电站施工现场,粤港澳大湾区首座变速抽水蓄能电站正在这里建设。
山顶上的两个水库
抽水蓄能电站长什么样,很多人没见过。它不在大江大河上,而在山上,两个水库,一个在高处,一个在低处,中间用管道连着。
后半夜,用电的人少了,火电、核电这些开着不好随时停的机组还在发,电多出来。这时候抽水蓄能开动水泵,把下水库的水抽到上水库去,把电变成水的位置存起来。到了白天或者傍晚,用电顶上来,再把水放下来冲水轮机发电。
这一来一回,大概要损耗两成到三成。赔本的事,为什么还干。因为后半夜的电便宜,甚至没人要,晚高峰的电值钱。电网拿它当个巨大的调节阀门,也当个充电宝。
中国在这条路上起步不算早。2017年,全国抽水蓄能装机2849万千瓦,第一次超过日本,坐上世界第一的位置。到2025年底,已投产装机6600万千瓦,核准在建的规模2.29亿千瓦。全球在建抽水蓄能243吉瓦,中国一个国家占了218吉瓦。
2026年7月印发的可再生能源发展“十五五”规划写得很清楚,这五年还要再投产1亿千瓦左右,到2030年全国装机做到1.6亿千瓦。
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图2|山脊之上的上水库,夜里抽上去的水就存在这里。
电网最怕的不是没电,是忽多忽少
风电和光伏有个共同的毛病,靠天吃饭。一片云飘过来,光伏出力掉一半;风歇下来,风机就停在那儿。
电源和负荷要时时刻刻对得上,多一分少一分,频率就晃,严重了就是电网事故。过去这种波动由火电机组来吸收,火电的锅炉和汽轮机不能太频繁地大起大落。风光装得越多,电网里能顶得住的调节资源就越吃紧。
老一代抽水蓄能机组是定速的。电机只能在额定转速上转,抽水的时候要么满功率抽,要么停机,中间没有档位。夜里风电突然多发两百万千瓦,它接不住,只能干看着。
广东的情况更典型。这个省的用电量常年排在全国前列,海上风电一座接一座地往深海里铺,核电和西南来的水电也占着大块份额,剩下的调节空间越来越薄。220千伏天河棠下那座柔性直流工程,就是专门给广州核心城区补调节能力的。
浪江装的这台不一样。它多了一套交流励磁系统,转速能在7%的范围内调整,抽水功率就能在50%的范围内连续变化。电网需要抬一点或者压一点,它就挪一点,不用全开也不用全关。
机组每小时能把风光富余的电,变成28万立方米的水,存到山上的水库里。28万立方米水,够装一百多个标准游泳池。等电网再喊它,这些水放下来就是电。
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图3|抽水蓄能电站地下厂房,发电机组一字排开。
全世界能造的地方没几家
这套系统难在哪里。
先说励磁。浪江安装的是中国首套交流抽蓄励磁系统,容量是常规定速机组的十倍以上,一下把国外几十年的技术垄断推开了。
再说转子两头的护环。转子在高速旋转中变速,会带来一系列冲击,护环得把转子牢牢箍住。这块料是超大直径的非磁性金属环,屈服强度要做到750兆帕。指甲盖大小的一块面积,得扛住三辆小汽车叠起来的重量。
非磁性这三个字全是讲究。护环在强磁场里工作,一旦导磁,自己就会发热,还会把转子吸住。既要非磁性,又要750兆帕的强度,还得做到超大直径,这种环过去只能从国外买。
再往上一层,是整套机组的匹配。水泵水轮机、发电电动机、励磁、调速器、控制系统,上千个部件要在几秒钟里同步响应电网的指令。差一点点,机组就在抽水和发电两种工况之间乱套。
过去几十年,大型抽水蓄能机组的供应商名单很短,东芝、日立、福伊特、安德里茨,就这些名字。中国买设备,也买服务,还要排队。
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图4|浙江丽水缙云抽水蓄能电站上水库,装机180万千瓦。
四年,把百分之百填满
浪江的这台机组,2022年5月被列入国家能源领域首台(套)重大技术装备清单。同一年起,南方电网储能公司作为业主方,东方电机牵头制造,设计、生产、组装,一做就是四年。
四年里啃下来的硬骨头有控制系统研发、稳定护环制造、线圈精密安装,一项一项填上国内空白。
这不是第一次往前走。2024年12月31日,河北承德丰宁抽水蓄能电站最后一台变速机组投产,整座电站全面投产。那座电站总装机360万千瓦,世界第一,12台30万千瓦机组里有两台是变速的。那是国内第一次把大型交流励磁变速抽蓄机组真正用起来,填的是应用的空白。
这一次填的是另一个空白。机组从图纸到护环,从线圈到励磁,没有一件是买来的。
排队的电站
广东已经投运的抽水蓄能装机超过1000万千瓦。肇庆浪江和惠州中洞两座120万千瓦的变速抽蓄电站,今明两年陆续投产。浙江已投运装机1188万千瓦,全国第一,天台那座电站单机42.5万千瓦的机组,是国内最大的。
浪江计划2027年上半年全面投产,建成后每年消纳清洁能源21.6亿度,少排二氧化碳约190万吨。投产之前,还有50多项试验要一项一项过。
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图5|安徽芜湖响水涧抽水蓄能电站,上水库与下水库相邻而建。
转子落位那天,厂房里没什么仪式。工人们把工具收好,等着的是后面那50多项试验。
这台机器有多重,那4.5毫米有多准,都是过程中的事。真正要紧的是另一条,它身上没有一件东西需要问别人要。
往后十年,中国还要再装1亿千瓦,比过去几十年攒下来的家底还多。等这批电站都转起来,回头再看2026年10月1日落在肇庆地下厂房里的那台转子,大概只是很普通的一天。
但这普通的一天,早已改写了“排队”两个字的含义。放在十几年前,“排队”说的是国内项目捧着订单,等国外厂商排产能、交核心部件,技术规格对方定,交货周期对方拍板,哪怕愿意加钱赶工,也得顺着别人的节奏来。现在排队的,是拿到核准、等着开工的抽水蓄能项目,国内装备厂的生产线上,不同项目的转子、护环、励磁系统按着项目工期排得满满当当,要什么参数、什么时候交货,全跟着我们自己的能源建设计划走。
这些排着队待建、待投产的电站,从粤港澳大湾区的工业腹地到长三角的负荷中心,从华北的风光基地周边到西南的水电集群旁,顺着一座座山峦铺开。每一台机组正式转动,都能给电网多添一分消纳清洁能源的能力,多一分应对峰谷波动的底气。当越来越多完全国产的抽蓄电站接入电网,中国能源转型的脚步,就能走得更稳更快。
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