我国抽水蓄能核心系统首次实现“芯片级”自主可控

日前，安装在广州抽水蓄能电站7号机组的我国首套300MW抽蓄机组“芯片级”自主可控励磁系统和调速器系统已安全稳定运行30天。这标志着南方电网在抽水蓄能成套控制系统设备国产化的关键技术研究应用上取得了重大突破，成功推进抽水蓄能行业“全国产化”由主机设备向控制系统延伸，有力增强我国抽水蓄能产业链供应链的竞争力和安全性。

抽水蓄能电站是目前技术最成熟、经济性最优、最具大规模开发条件的电力系统绿色低碳清洁灵活调节电源。励磁系统和调速器系统均属抽水蓄能机组的核心控制设备，分别承担着电压和无功功率、转速和有功功率的调节任务，直接影响机组发电的可靠性和电网运行的稳定性。

控制系统的国产化水平大致可分为“设备级”“部件级”“芯片级”，其中“芯片级”的自主可控程度最高，要求整套设备中的关键元器件及控制芯片均实现国产自主可控。而在此前，我国抽水蓄能电厂在运的励磁系统、调速器系统主要元器件均为进口设备，特别是控制系统芯片，均为国外生产，备品备件更新艰难，控制程序均为“黑匣子”，核心功能优化存在“盲区”，关键技术面临“卡脖子”的不利局面。

2021年2月，南网储能公司启动了抽水蓄能成套控制系统设备“芯片级”自主可控的技术攻关，先行先试研究应用国产芯片的励磁、调速控制设备，内容涵盖选型、设计、生产、验收、安装及调试等各个环节。“基于国产芯片的励磁和调速系统的成功研制应用，将有效解决抽水蓄能电站关键控制系统‘卡脖子’的现状，打通供给约束的堵点、卡点、脆弱点，有利于我们掌握控制系统核心技术，助力公司业务的发展，确保整个产业链的安全。控制系统设备‘芯片级’自主可控攻关涉及系统所有控制程序都将重新设计编写，会遇到很多困难和风险，但总得有人迈出这一步。”南网储能修试公司副总经理巩宇说道。

700多天的攻关过程中，项目团队先后完成了国内厂家走访调研、国产化替代方案制定、系统研发设计、控制程序源代码编写、设备生产组装、成品检测试验、现场施工调试等工作，每一个环节都在历经多次“考验”之后达到精益求精。励磁系统方面，团队严格依据数据手册对国产晶闸管进行压接和检测，依规依标开展国产直流灭磁开关的装配以及型式试验，通过带发电机空载灭磁、交流灭磁、甩负荷等严苛试验考核了国产直流灭磁开关和灭磁电阻的性能，创新性地采用全柜TCP传输，成套设备的数据采集和检测性能得到了大幅提高，得到了行业专家评审组的一致肯定。调速器系统方面，以系统研发设计为例，团队不断优化完善控制逻辑，重新开发了控制程序源代码、攻克了以关键软硬件计时器异常、CPU发热、多导叶调节等多项技术难题，制造成品最终顺利通过了安全性、抗干扰能力、连续运行稳定性等多项性能测试。

截至2022年底，我国抽水蓄能在运总装机容量达到4500万千瓦，稳居世界第一。根据我国抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年），到2030年投产总规模将达到1.2亿千瓦左右。“通过实施本次自主可控应用，我们在掌握相关核心技术上赢得了主动。项目不仅为我国抽水蓄能机组励磁系统、调速器系统的国产化应用提供了示范样板，还在过程中总结出了一套标准规范，将为我国抽水蓄能电站核心控制系统的规模化国产替代提供重要参考。”南网储能修试公司电气二次检修部主任陈强表示。（黄昉）