我國抽水蓄能核心系統首次實現“芯片級”自主可控

日前，安裝在廣州抽水蓄能電站7號機組的我國首套300兆瓦抽蓄機組“芯片級”自主可控勵磁系統和調速器系統已安全穩定運行30天。這標志著南方電網在抽水蓄能成套控制系統設備國產化的關鍵技術研究應用上取得了重大突破，成功推進抽水蓄能行業“全國產化”由主機設備向控制系統延伸，有力增強我國抽水蓄能產業鏈供應鏈的競爭力和安全性。

抽水蓄能電站是目前技術最成熟、經濟性最優、最具大規模開發條件的電力系統綠色低碳清潔靈活調節電源。勵磁系統和調速器系統均屬抽水蓄能機組的核心控制設備，分別承擔著電壓和無功功率、轉速和有功功率的調節任務，直接影響機組發電的可靠性和電網運行的穩定性。

控制系統的國產化水平大致可分為“設備級”“部件級”“芯片級”，其中“芯片級”的自主可控程度最高，要求整套設備中的關鍵元器件及控制芯片均實現國產自主可控。而在此前，我國抽水蓄能電廠在運的勵磁系統、調速器系統主要元器件均為進口設備，特別是控制系統芯片，均為國外生產，備品備件更新艱難，控制程序均為“黑匣子”，核心功能優化存在“盲區”，關鍵技術面臨“卡脖子”的不利局面。

2021年2月，南網儲能公司啟動了抽水蓄能成套控制系統設備“芯片級”自主可控的技術攻關，先行先試研究應用國產芯片的勵磁、調速控制設備，內容涵蓋選型、設計、生產、驗收、安裝及調試等各個環節。“基于國產芯片的勵磁和調速系統的成功研制應用，將有效解決抽水蓄能電站關鍵控制系統‘卡脖子’的現狀，打通供給約束的堵點、卡點、脆弱點，有利于我們掌握控制系統核心技術，助力公司業務的發展，確保整個產業鏈的安全。控制系統設備‘芯片級’自主可控攻關涉及系統所有控制程序都將重新設計編寫，會遇到很多困難和風險，但總得有人邁出這一步。”南網儲能修試公司副總經理鞏宇說道。

700多天的攻關過程中，項目團隊先后完成了國內廠家走訪調研、國產化替代方案制定、系統研發設計、控制程序源代碼編寫、設備生產組裝、成品檢測試驗、現場施工調試等工作，每一個環節都在歷經多次“考驗”之后達到精益求精。勵磁系統方面，團隊嚴格依據數據手冊對國產晶閘管進行壓接和檢測，依規依標開展國產直流滅磁開關的裝配以及型式試驗，通過帶發電機空載滅磁、交流滅磁、甩負荷等嚴苛試驗考核了國產直流滅磁開關和滅磁電阻的性能，創新性地采用全柜TCP傳輸，成套設備的數據采集和檢測性能得到了大幅提高，得到了行業專家評審組的一致肯定。調速器系統方面，以系統研發設計為例，團隊不斷優化完善控制邏輯，重新開發了控制程序源代碼、攻克了關鍵軟硬件計時器異常、CPU發熱、多導葉調節等多項技術難題，制造成品最終順利通過了安全性、抗干擾能力、連續運行穩定性等多項性能測試。

截至2022年底，我國抽水蓄能在運總裝機容量達到4500萬千瓦，穩居世界第一。根據我國抽水蓄能中長期發展規劃（2021-2035年），到2030年投產總規模將達到1.2億千瓦左右。“通過實施本次自主可控應用，我們在掌握相關核心技術上贏得了主動。項目不僅為我國抽水蓄能機組勵磁系統、調速器系統的國產化應用提供了示范樣板，還在過程中總結出了一套標準規范，將為我國抽水蓄能電站核心控制系統的規模化國產替代提供重要參考。”南網儲能修試公司電氣二次檢修部主任陳強表示。