我国水力发电装备实现跨越式发展

        2010年8月25日，我国水电装机迎来历史性时刻，装机总量突破2亿千瓦，高居世界第一。从中华人民共和国成立时的36万千瓦到2004年我国水电装机总量突破1亿千瓦大关，历时约55年；而从1亿千瓦到2亿千瓦，仅仅历时约6年，且从2004年以来，装机总量持续位居世界第一。
        水电设备是实现节能减排、减少环境污染所重点发展的装备之一，其技术趋势是向大容量、高水头、高效率、高稳定性和高可靠性方向发展。我国水电装备的快速发展，是在依托国家重点建设工程的基础上，通过引进技术，实现消化吸收、再创新，走出一条跨越发展道路。
        一、依托三峡工程发展我国大型混流式水电机组
        三峡电站是目前世界上最大的水电站，最高水头113米，共安装了32台70万千瓦的混流式水电机组，其中左岸电厂14台，由外国供货并转让技术进行合作制造，于2005年投运发电。右岸电厂12台，国外负责4台，国内自行研制8台，也在2008年投入正常运行。地下电厂6台由国外负责2台，国内自行研制4台。
        三峡机组额定功率70万千瓦，最大功率75.6万千瓦，是目前世界上容量最大的混流式水电机组。三峡机组是国家“八五”、“九五”、“十五”期间的重大技术装备研制项目。哈尔滨电机厂有限责任公司、东方电机股份有限公司等有关单位从前期科技攻关、引进消化吸收先进技术、合作制造左岸机组，到自主创新独立设计、制造右岸机组，其性能和质量达到世界先进水平。
        二、引进技术、消化吸收，实现关键技术再创新
      （一）水力设计技术
        水轮机的水力设计技术是水轮机的核心技术。原国内企业研制水轮机水力模型最高效率为93%，水平较低，三峡左岸电厂70万千瓦机组在引进技术的基础上实现了自主创新，目前自行开发的右岸电厂70万千瓦混流式水轮机转轮模型的水力性能，经过与国外水轮机水力性能同台对比实验和真机实测，模型最高效率为94.5%以上，提高了机组的稳定性，优于三峡左岸机组，达到世界先进水平。
      （二）发电机冷却技术
        国外厂商对70万千瓦机组都采用定子绕组水内冷技术进行冷却，其结构、工艺、安装和运行维护都较复杂。哈尔滨电机厂有限责任公司在三峡右岸电厂70万千瓦机组中，经过自主创新，采用了定子绕组空冷技术，代替了水内冷技术。该技术开创了国内外70万千瓦机组定子绕组首次采用空冷技术的历史，目前已在60万千瓦及以上机组上得到应用。东方电机股份有限公司在三峡地下电厂70万千瓦机组中采用了我国自主知识产权的蒸发冷却技术，代替了水内冷技术。该技术为今后更大容量机组提供了新的冷却技术。
      （三）发电机推力轴承制造能力
        原国内发电机轴承最大承载能力为4000吨，国外电站机组最大承载能力为4700吨。而三峡工程发电机推力轴承承载能力已达到5500吨，是世界上承载能力最大的发电机推力轴承，目前运行稳定。
      （四）水轮机转轮制造技术
        通过科技攻关和技术改造，水轮机转轮制造领域攻克了超低碳纯净不锈钢铸件质量、组焊工艺、数控叶型加工、整体运输等重大技术。三峡右岸水轮机转轮直径达10米，重500吨，采用了不锈钢材质，是世界上最大的转轮。目前，国内制造厂商的制造能力要优于国外。
      （五）电渣熔铸新技术
        采用具有自主知识产权的电渣熔铸新技术代替砂型铸造工艺，研制出三峡水轮机导叶的铸件毛坯，提高了铸件质量，受到国内外厂商的青睐，已应用于国内外大型水电机组中。该技术提升了国内制造企业的研发与竞争能力，目前，国内60万千瓦及以上的大型混流式机组在招标竞争中主要由国内制造企业承担。
        三、能源结构调整需要继续大力发展高端水电设备
        当前，中国政府已向社会承诺，到2020年非化石能源占一次能源的比重将提高到15%。兑现这一承诺，水电要唱主角，水电要出大力。正如专家所言，水电是中国目前可开发程度最高、技术相对成熟的清洁可再生能源。据有关方面介绍，按到2020年我国能源消费总量达到45亿吨标准煤设计，为实现非化石能源达到15%的目标，水电装机应达到3.5亿千瓦甚至更高一点。目前，全国水电在建规模约7000万千瓦（含抽水蓄能），还有约1亿千瓦需要建设，如果未来三年水电建设连续开工，再次实现快速发展，2020年完成3.5亿千瓦的目标是完全可以实现的。
        要完成这个目标，水电装备及其关键技术还需继续大力发展。一是要深入百万千瓦级水电机组的关键技术研究工作。针对金沙江白鹤滩水电站（水头235米、14台100万千瓦机组）和乌东德水电站（水头163米、10台100万千瓦机组）工程建设，研制世界上超大容量的高端产品，比现在三峡电站（单机70万千瓦）机组容量提高近50%。有些技术在国内外都没有成熟的技术可借鉴，目前国家水力发电设备工程技术研究中心、东方电机股份有限公司等单位正进行可行性研究。二是针对水电机组的基础技术、共性技术等水力技术展开深入研究，这是实现水电设备持续、跨越式发展的核心，同时要适应多机型的水电机组（高水头冲击式、中水头混流式、中低水头混流式、中低水头轴流式和低水头贯流式），这是一项持续提升水电设备制造业技术水平和创新能力的战略性工作。
                                                            （中国机械工业联合会重大技术装备办公室供稿）