據南方電網儲能股份有限公司（南網儲能）微信公眾號12月8日消息，日前，我國自主研制的抽水蓄能成套核心控制系統(tǒng)安全啟動超過1500次、累計運行時長超過17000小時，標志抽水蓄能機組4大類核心控制子系統(tǒng)均成功實現了全面國產化。也意味著，我國在抽水蓄能領域達到了關鍵核心技術的完全自主可控，有力增強了我國能源產業(yè)鏈供應鏈的安全性。

抽水蓄能成套核心控制系統(tǒng)由計算機監(jiān)控、調速、勵磁、繼電保護等4大類子系統(tǒng)組成，被喻為抽水蓄能電站和機組的“大腦”和“神經系統(tǒng)”，其中，計算機監(jiān)控系統(tǒng)相當于“中樞神經”，調速器和勵磁系統(tǒng)是保障電壓和頻率穩(wěn)定的“周圍神經”，而繼電保護系統(tǒng)則是保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的“免疫系統(tǒng)”。

這套系統(tǒng)國產化水平大致可分為“設備級”“部件級”和“芯片級”，其中“芯片級”自主可控水平最高，要求整套設備中的關鍵技術芯片全部國產。而在此前，我國抽水蓄能電站核心控制系統(tǒng)主要元器件均為進口設備，特別是芯片，均為國外生產，備品備件更新艱難，控制程序均為“黑匣子”，核心功能優(yōu)化存在“盲區(qū)”，關鍵技術面臨“卡脖子”的不利局面。

2021年2月，南網儲能公司牽頭組建聯合研發(fā)團隊，正式啟動抽水蓄能核心控制系統(tǒng)“芯片級”自主可控的研發(fā)攻關，全面對抽水蓄能核心控制系統(tǒng)開展元件比選適配、技術功能研發(fā)、控制邏輯優(yōu)化、調試試驗等工作；2022年5月，“芯片級”自主可控的繼電保護系統(tǒng)率先在惠州抽水蓄能電站5號機組并網試運行；2023年1月，“芯片級”自主可控的調速系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)在廣州抽水蓄能電站7號機組并網試運行；2023年7月，“芯片級”自主可控的計算機監(jiān)控系統(tǒng)在惠州抽水蓄能電站并網試運行；2023年4月、9月，調速系統(tǒng)和勵磁系統(tǒng)先后通過科技成果鑒定，設備關鍵性能達到國際領先水平……截至目前，研發(fā)團隊累計完成重大技術創(chuàng)新40項，其中21項技術填補國內空白。

2023年1月，我國首套全國產化抽水蓄能調速器系統(tǒng)在廣蓄抽水蓄能電站機組投用

設備選型：堅信“中國制造”

一定能徹底打破“卡脖子”現狀

據統(tǒng)計，抽水蓄能機組4大類核心控制系統(tǒng)，涵蓋核心控制器、調節(jié)器等206種設備，包含各類元器件近12萬個。研發(fā)我國完全自主可控的抽水蓄能核心控制系統(tǒng)，無疑是一項“工程浩瀚”的集成創(chuàng)新。設備選型是整個研發(fā)工作的第一步，也是決定后續(xù)研發(fā)環(huán)節(jié)能否順利實施的關鍵一步。

“整個攻關不是別人要我們做，而是我們主動要做，總得有人邁出這一步，支撐我們前行的動力是堅信抽水蓄能領域的‘中國制造’最終一定能徹底打破‘卡脖子’現狀”，項目攻關團隊總負責人、南網儲能檢修試驗分公司副總經理鞏宇感慨地說道。調研技術領域的制造業(yè)現狀，選擇能達到研發(fā)合作要求的設備供應商，成為研發(fā)初期各攻關小組的共同任務。

計算機監(jiān)控系統(tǒng)方面，團隊對國內可編程控制邏輯器產品的核心處理單元、信號輸入輸出模塊、核心應用服務器等部件進行全方位比選，最終選擇了基于龍芯2K1000芯片的NJ600系列可編程控制邏輯器，確保關鍵元器件充分滿足抽水蓄能機組監(jiān)控系統(tǒng)響應需求。

調速系統(tǒng)方面，面對我國新能源大規(guī)模加快并網對抽水蓄能機組提出的更高調速要求，團隊聚焦“頻率采樣精度”這一影響系統(tǒng)核心功能的關鍵要素，開發(fā)研制出比現有進口“0.001Hz”分辨率調速器更高精度等級的“0.0001Hz”分辨率國產調速器。而這“精度前移一個小數點”的背后，是團隊解析測頻回路解析、設計采樣方案、理論驗證、比選元器件、設備配合組裝及工程驗證等歷時500余天的技術攻關。

勵磁系統(tǒng)方面，直流滅磁開關是勵磁系統(tǒng)的核心部件，而此前國內沒有適用于300MW抽水蓄能機組的開關產品。團隊協(xié)同上海立新電器公司組建生產聯合攻關小組，從開關絕緣材料選取、模具制作、生產工藝運用等方面全環(huán)節(jié)把控產品質量，最終研制出LXDM9型開關，各項試驗數據達標。

繼電保護系統(tǒng)方面，為了讓抽水蓄能繼保設備芯片依賴進口成為歷史，團隊成員聯合設備廠家深入開展自主可控保護裝置的可靠性驗證，經過性能測試、動模測試、型式試驗、模塊化設計，研制出搭載國產自研芯片的PCS-985GM-G自主可控抽水蓄能發(fā)電機繼電保護裝置。

走進項目攻關團隊總負責人、南網儲能檢修試驗分公司副總經理鞏宇的辦公室，國家杰出貢獻科學家錢學森的相片醒目入眼，而錢老那句“外國人能搞，我們中國人就不能搞？”也成為了兩年多來他與團隊成員共勉最多的“加油令”。正是基于“這口氣”，核心技術攻關不斷取得突破，關鍵技術部件從無到有，產品核心性能迭代升級。

2023年，在廣州、惠州兩座抽水蓄能電站，各核心控制子系統(tǒng)成功調試投用后的歡呼聲一次又一次響徹廠房上空；運行均超過10年的抽水蓄能機組旁，一套套嶄新的國產化控制保護系統(tǒng)屏柜穩(wěn)固安立，與四周進口設備形成鮮明對比……這些都成為科技自立自強在我國抽水蓄能領域鐫刻下的難忘印記。南網儲能檢修試驗分公司黨委書記郭小濤表示，“此次關鍵技術攻關徹底解決了抽水蓄能核心控制系統(tǒng)‘卡脖子’難題，大大提高了設備運行的可靠性和安全性，為新型電力系統(tǒng)建設提供有力支撐?！?

截至2023年9月底，我國抽水蓄能在運總裝機容量達到5000萬千瓦，到2030年投產總規(guī)模將達到1.2億千瓦左右，在運和在建抽水蓄能規(guī)模均居世界首位。按照“1臺機組1套系統(tǒng)”估算，這套抽水蓄能“國產大腦”的市場容量將達到2500套，市場規(guī)模將超過370億，推廣應用空間廣闊。