以科技创新拓宽抽蓄调节边界

近日，中国电机工程学会2026年度电力科学技术奖评审结果揭晓。由国网电力工程研究院有限公司（以下简称“国网工研院”）牵头，联合国网新源集团有限公司、哈尔滨电机厂有限责任公司、东方电气集团东方电机有限公司、南京南瑞水利水电科技有限公司、中国水利水电科学研究院及清华大学、华中科技大学、中国农业大学等企业和院校共同完成的“抽水蓄能机组宽域运行与灵活调节关键技术及应用”项目，荣获电力科学技术进步奖一等奖。该项目围绕抽蓄机组稳定运行范围、工况转换效率和振动保护技术等方面取得系列突破，为提升新型电力系统调节能力提供了技术支撑。

直面系统需求，推动抽蓄机组从“稳定运行”走向“灵活调节”

新能源发电具有波动性、间歇性等特点，电网不仅需要在用电高峰时增加供给，也需要在新能源出力高峰及时吸纳富余电力。抽水蓄能通过低谷抽水储能、高峰放水发电，承担调峰、调频、调相、储能、事故备用和黑启动等任务，为促进新能源消纳、维护电网安全稳定运行提供坚实支撑。

但随着新能源渗透率提高，抽蓄机组的运行场景发生显著变化：从相对固定的抽发安排，转向日内多次抽发、频繁切换工况和宽负荷连续调节。传统机组稳定运行区间相对有限，转换响应难以进一步提速，复杂工况下的振动保护还面临误动风险，这些问题制约着抽蓄调节潜力的释放。

立足电网运行需求，国网工研院以“机理突破—技术攻关—应用创新”为路径，开展主机装备、控制系统与保护平台全链条攻关，提升机组“调得宽、转得快、保得住”的综合能力，推动抽蓄由容量支撑向灵活性支撑拓展。

贯通创新链条，以三大技术突破提升核心装备自主能力

在主机装备领域，项目团队创新提出多特征点、多目标宽域运行转轮设计理论，围绕额定负荷区间的多个工况点开展加权优化，研发“切向均匀分流长短叶片转轮及转轮—顶盖腔体共振抑制方法”。通过优化水力性能与结构稳定性，机组稳定运行区间由额定负荷的50%—100%拓宽至30%—100%，转轮设计周期缩短20%以上。

在运行控制领域，团队围绕抽发工况快速切换这一关键环节，提出水力制动替代传统电气制动的技术方案，并利用导叶柔性控制抑制水锤效应，在缩短典型工况转换时间的同时，降低电气制动失效风险。

在安全保护领域，团队针对变工况下机组振动特征复杂、保护判断困难的问题，建立性能劣化评估方法，研制全球首套基于反时限原理的全工况振动保护装置，形成覆盖“劣化评估—稳定评价—全工况保护”的技术体系。

该项目成果通过主机装备、控制系统与保护平台三方面的协同创新，实现了新型电力系统下抽水蓄能机组灵活运行与安全稳定的相互支撑，为关键装备自主可控提供了实践路径。

加快成果转化，把技术优势转化为能源转型发展效能

作为该项目牵头攻关力量，国网工研院始终坚持“四个面向”战略导向，紧扣新型电力系统建设国家重大战略需求，立足技术监督、试验测试和工程现场一线，从真问题、实需求中找准攻关方向，以问题为牵引将机理研究、仿真建模、装备研发和运行验证贯通起来，形成产学研用协同创新机制。

目前，该成果已在30余座大型抽水蓄能电站规模化应用，增强了华东、华北等区域电网的调峰、调频和备用能力，有力促进了风电、光伏等清洁能源消纳，取得了显著的经济效益和社会效益。

“团队将持续深化新型抽水蓄能、物理储能及涉网运行调节技术研究，扎根生产一线，进一步提升抽蓄机组调节能力，推动成果在更多工程场景应用，为抽蓄（水电）工程建设运行全过程提供专业支撑。”国网工研院水机专业技术团队负责人张飞表示。

面向未来，随着新能源规模化发展和电力系统运行形态持续演进，抽水蓄能的战略价值将更加突出。国网工研院相关负责人表示，国网工研院正围绕新型抽蓄机组、抽蓄灵活运行、小微水电开发、水机网源协调等方向深化科研布局，引领兆瓦级水力压缩空气储能、三机式抽蓄机组等前沿研究，进一步推动“水—机—电—网”多专业协同，为建设安全可靠、清洁低碳、经济高效的新型电力系统注入更加强劲的科技动能。