数字储能网讯：单台装机容量375兆瓦，国网新源仙居抽水蓄能电站开创400兆瓦级超大容量抽水蓄能电站建设先河；最大扬程712米，吉林敦化投运我国首个700米级超高水头大型抽水蓄能机组；总装机容量3600兆瓦，国网新源河北丰宁抽水蓄能电站创下全球装机规模之最……一个个“之最”、一次次“首创”见证了我国抽水蓄能自主化发展的漫漫长路。

抽水蓄能是当前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统灵活调节电源，是新型电力系统的重要组成部分。二十年来，国网新源集团有限公司坚持创新驱动发展，以需求为牵引联合产业链上下游协同创新，从探索起步、消化成长到规模应用，走出了一条大型抽水蓄能成套设备自主化发展之路，实现了大型抽水蓄能从依赖进口到自主创新再到技术引领的跨越。

摘取水电领域“皇冠上的明珠”，实现成套设备自主化

2003年以前，我国抽水蓄能领域相关技术研究还未起步，设备全是“舶来品”。进口设备价格高昂，核心机电设备投资占总投资的一半以上，关键部件的供货周期有时需要3～6个月。

与高昂的投资成本、滞后的技术服务相对的，是建设抽水蓄能电站的迫切需要。进入21世纪，经济社会快速发展，用电需求持续攀升，电力峰谷差逐渐拉大。2001年年底，全国发电装机容量达3.38亿千瓦，其中火力发电占比75%，系统调峰问题日益突出。

开展大型抽水蓄能机组及成套设备自主化工作迫在眉睫。2003年，在国家发展改革委、国家能源局的组织协调下，国家电网有限公司和各有关单位共同研究，确定了采用技贸结合方式，以工程与科研协同推进，通过技术引进、掌握优化和自主创新三个阶段，逐步实现我国大型抽水蓄能机组自主化的策略。

水泵水轮机是自主化要迈过的第一道门槛。抽水蓄能机组集水泵与水轮机于一体，正向抽水储能，反向放水发电。“双向运行听上去简单，做起来极难。水泵和水轮机的水力特性完全相反，常规设计难以兼顾稳定性和效率。有人把水泵水轮机水力设计比喻为水电技术领域‘皇冠上的明珠’。”“大型抽水蓄能机组水泵水轮机研制”课题负责人覃大清解释。

为了摘取这颗“皇冠上的明珠”，研究人员对几十个水泵水轮机模型和上百种设计方案进行分析、试验，最终采取以水泵与水轮机特性并行迭代的水力优化设计方法，从根本上保障了双向运行的稳定性，破解了这一世界性难题。

此后，研究人员相继创新发电电动机转子机构安全性方法、降低水泵水轮机无叶区压力脉动方法等，我国逐渐掌握了大型抽水蓄能机组关键技术。

抽水蓄能机组设备繁多、运行工况复杂、转换频繁，如何指挥、协调、控制电站所有设备？控制保护系统承担着大脑和中枢神经的职责。控制保护系统模型和参数设计极其复杂，对安全可靠性要求极高，当时核心技术被国外企业控制，技术引进无从谈起。为了打破技术垄断，公司先后多次立项开展自主科研攻关。

在国网新源集团牵头组织下，经过6年攻关，研究人员厘清了抽水蓄能电站控制逻辑关系，研发了具有完全自主知识产权的大型抽水蓄能电站计算机监控、励磁、调速和保护系统。

2012年11月18日，机组轰鸣启动，水流奔涌激荡，国网新源安徽响水涧抽水蓄能电站最后一台机组投入商业运行。这是我国第一座全面实现设备国产化的大型抽水蓄能电站，标志着我国抽水蓄能电站步入主辅设备设计制造国产化阶段，我国逐步实现300兆瓦级以下机组及成套设备自主化，显著提升了我国高端装备技术实力，形成了抽水蓄能装备中国制造新格局。

适应新型电力系统需求，向着400兆瓦级、700米级机组国产化迈进

在浙江仙居县群山环抱之中，坐落着我国自主研发、制造、安装、调试的大型抽水蓄能电站——国网新源仙居抽水蓄能电站。电站地下厂房深藏于地下450米，4台375兆瓦的巨型机组平稳运行。在仙居抽水蓄能电站这块“试验田”上，我国开展了400兆瓦级抽水蓄能机组研发制造，推动国产化装备上台阶。

国网新源集团联合科研院所、制造厂家等多方组建研发团队，攻克了推力轴承、刚强度、大直径球阀等方面一系列世界级技术难题。2016年4月，仙居抽水蓄能电站1号机组并网发电，填补了国内400兆瓦级抽水蓄能机组设计制造的技术空白。

进入“十三五”，我国新能源发电装机爆发式增长，风电、太阳能发电的波动性、随机性给电网安全运行带来挑战。为了进一步提高抽水蓄能电站的经济性，抽水蓄能向着高水头、高转速、大容量方向发展。

国家能源局《水电发展“十三五”规划》提出，全面实现高性能大容量水电机组和高水头大容量抽水蓄能机组成套设备设计和制造的自主化。

2021年6月4日，国网新源吉林敦化抽水蓄能电站1号机组投产发电。700米水头的高压水流倾泻而下，冲击转轮，9片合金叶片在20个精密导叶的调控下高速旋转，机组瞬间达到每分钟500转的额定转速。

该电站是我国首座700米级水头抽水蓄能电站，机组最高扬程达712米。“机组试运行时，振动、摆度及瓦温等关键指标表现优异，稳定运行时各部导轴承摆度均小于0.1毫米。”敦化抽水蓄能电站副总经理张德浩说。

项目成功打破了国外的技术垄断，使我国成为第三个拥有700米级超高水头大型抽水蓄能关键技术的国家，700米级350兆瓦抽水蓄能机组成套设备入选国家能源局2021年度能源领域首台（套）重大技术装备项目。

高水头、高转速、大容量抽水蓄能技术研究带来巨大的社会效益和经济效益，相关技术在国网新源安徽绩溪、河北丰宁、重庆蟠龙等大型抽水蓄能电站实现工程应用，为新能源灵活并网、高效消纳提供裕度。同时，国产化设备建设成本大幅降低。

当前新型电力系统加快建设，抽水蓄能功能定位由调峰、系统备用为主转变为调峰、调频、调相、储能、系统备用、黑启动等。截至2024年年底，我国新能源发电装机规模达到14.5亿千瓦，超过火电。要形成与新能源发展相适应的系统调节能力，需要具备更广泛调节能力的变速抽水蓄能技术。

国网新源丰宁抽水蓄能电站在国内首次采用交流励磁变速机组——2台采用自启动方式的300兆瓦交流励磁变速抽水蓄能机组，与张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程配套运行，支撑京津电网及冀北电网灵活调用需求，为后续我国实现大型变速抽水蓄能机组自主化打下基础。

“在加快构建新型电力系统背景下，我国抽水蓄能行业逐步掌握了大型抽水蓄能机组的水力开发、电磁设计、机电网控制等关键核心技术，实现了国内抽水蓄能产业的技术跨越，促进了我国电力装备制造业的科技进步。”中国工程院院士陈厚群表示。

创新建设运营实践，让中国经验成世界标准

截至2024年年底，公司有在运在建抽水蓄能电站75座，是全球运营抽水蓄能规模最大的企业。作为专业化开发建设绿色调节电源的服务运营商，国网新源集团在设计制造、建设施工和运行维护等方面积累了丰富经验，推动了抽水蓄能电站高质量建设、高效率运行。

如果将抽水蓄能电站地下厂房比作心房，那么输水系统就是上下水库水双向流动的血管，输水系统中的引水斜井就是动脉。国网新源河南洛宁抽水蓄能电站1号引水斜井长927米，开挖直径7.23米，高差近560米，是国内抽水蓄能电站最长斜井，具有掘进倾角大、长度长、高差大的特点。

2024年9月9日，伴随着轰鸣声，斜井硬岩隧道掘进机（TBM）“永宁号”在洛宁抽水蓄能电站2号引水斜井开挖面破土而出，标志着斜井TBM在抽水蓄能行业首次应用取得成功。掘进过程中，“永宁号”最大单日进尺16.086米，最大月进尺171米，提升了开挖质量和工艺水平。

大坝填筑应用无人驾驶振动碾施工技术，岩石边坡开挖采用无爆破切割技术，输水系统压力钢管安装采用自动焊接技术……机械化技术手段的广泛应用提升了建设速度、安全和质量水平。

当下，抽水蓄能提质开发、批量建设、集中投产、高频运行高度叠加，如何确保已投运机组随调随启、稳定运行？一套精心操作、精细维护、精准评价、精益管控的生产管理体系让电站发挥最大效能。

今年上半年，国网新源北京十三陵抽水蓄能电站发电量6.68亿千瓦时，较2024年同期增长61.7%。自1995年投产发电以来，该电站担负着华北地区调频调峰、事故备用、新能源消纳等责任。“机组运行强度大，我们精心运维、操作，今年上半年还完成3台机组C修及4台机组定检工作，让30年的老机组随调随启，保持100%启动成功率。”该电站运行部主任邹志伟说。

标准助推创新发展，标准引领时代进步。“依托在抽水蓄能技术研发和工程应用中的实践积累，我们联合产业链上下游编制了涵盖规划设计、设备制造、工程施工、安装调试和运维检修等方面的抽水蓄能全生命周期技术标准。”国网新源集团科信部主任常玉红说。截至5月，该集团共主编、参编标准474项，其中国际标准4项、国家标准36项、行业标准94项，基本实现了抽水蓄能技术标准全业务覆盖，推动了行业安全、快速、健康发展。

“十四五”时期，《抽水蓄能中长期发展规划（2021～2035年）》《抽水蓄能电站开发建设管理暂行办法》等先后发布，推动抽水蓄能从“提速增量”向“提质有序”发展。《抽水蓄能中长期发展规划（2021～2035年）》明确，到2035年，形成满足新能源高比例大规模发展需求的，技术先进、管理优质、国际竞争力强的抽水蓄能现代化产业。

中国水力发电工程学会抽水蓄能行业分会副秘书长余贤华认为，抽水蓄能功能已演变为电力系统安全稳定的调节单元、清洁高效的调节资源，“调”的功能日益凸显。“为适应系统日益复杂和丰富多样的灵活调节需求，抽水蓄能行业需要主动创新求变，发展新一代抽水蓄能。这是一项前瞻性、系统性工程，需要从理论研究、规划设计、装备制造和调控运维等全环节发力。”他说。

随着“双碳”目标深入推进和新能源发电装机规模持续扩大，抽水蓄能将迎来更广阔发展空间。从最初的设备引进、技术消化到如今的自主创新、标准输出，二十余年来，我国抽水蓄能行业不仅实现了技术能力的跨越式提升，更积累了深厚的工程实践经验和人才储备。技术创新和产业升级，将续写中国抽水蓄能自主创新的故事。

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