解密我國單機容量最大抽水蓄能機組

浙江天臺抽水蓄能電站是國家“十四五”重點實施項目，電站總裝機容量170萬千瓦，共安裝4臺單機容量42.5萬千瓦可逆式水泵水輪發電機組，是我國單機容量最大的抽水蓄能電站。

“目前國內已投運單機容量最大抽水蓄能機組為40萬千瓦，天臺抽蓄選擇42.5萬千瓦的單機容量，能夠適度突破現有國內抽蓄機組容量水平，也能夠引領抽蓄行業發展和關鍵設備革新。”三峽建工所屬浙江天臺抽蓄公司副總經理姚亮說。

難題拋出以來，天臺抽蓄公司聯合華東院、哈爾濱電機廠、水電十四局等參建單位，秉承“精品機組、美麗機電”的理念，在機組設計、制造、安裝等環節，取得一次又一次新的突破。

第一步｜機組制造安裝需要標準可循

面對超高水頭、更大容量的挑戰，首先要解決機組制造安裝無標準可循的問題。

抽水蓄能機組是一種可逆式水泵水輪發電機組，其核心部件包括轉輪、主軸、導水機構和定子、轉子、軸承等。在抽水模式下，機組旋轉發揮水泵作用，將下水庫的水抽至上水庫，轉化為勢能存儲；在發電模式下，上水庫的水流向下水庫，推動機組反方向旋轉發揮發電機作用，從而產生電能。

浙江天臺抽蓄電站機組示意圖

三峽建工作為三峽集團大水電和抽水蓄能建設實施主體，研發、制造、安裝了當今世界單機容量最大的百萬千瓦水輪發電機組，全球70萬千瓦以上的水輪機組三分之二由三峽建工建設投產。

“依托大水電、長龍山等抽蓄電站機組制造安裝積累的經驗，三峽建工組織制定了《浙江天臺抽水蓄能電站機組制造質量檢測標準》《浙江天臺抽水蓄能電站機組安裝質量檢測標準》等質量控制標準，為天臺抽蓄機組制造安裝提供了基本遵循。”三峽建工機電技術中心主任李海軍說。

第二步｜克服機組設計制造多重考驗

盡管已制定了相關標準，但機組的生產制造仍面臨諸多挑戰。首先，機組更大容量意味著機組零部件需要更新升級。比如導水機構體積增大、重量變重，進水球閥活門變形量增大，水發聯軸長度變長，電機的電壓等級升高等。

為及時解決這些難題，三峽建工聯合機組制造廠商哈爾濱電機廠，定期召開機組設計聯絡會，對難點問題進行深入探討，提出解決方案。

浙江天臺抽蓄電站機組設計聯絡會

導水機構是機組水力通道的核心部件之一。天臺抽蓄電站機組導水機構高約4.3米，裝配外圓直徑6.96米，裝配總重量254.2噸。由于天臺抽蓄機組的額定水頭達到724米，為世界在建抽蓄最高，導水機構的核心部件頂蓋承受壓力也隨之增大，這給頂蓋及其與座環連接的設計帶來了很大難度。

浙江天臺抽蓄電站1號機組水車室

“為滿足高壓力的使用要求，機組在頂蓋與座環連接螺栓制造上，首次采用了屈服強度達到1000兆帕級的鍛件材料，證明了其在高壓環境下的可靠性。”哈爾濱電機廠天臺抽蓄項目負責人孫文介紹。

除此之外，在進水球閥、水發聯軸等設計制造方面，三峽建工機電技術中心、天臺抽蓄公司聯合哈爾濱電機廠，持續進行優化設計。根據國家相關規程規范和三峽企業標準，機組外觀尺寸、結合面間隙以及各部位的跳動等關鍵指標均符合技術標準要求，出廠驗收結果全面達到了優良標準。

第三步｜機組安裝的“完美”控制法

機組完成制造出廠后，需要在電站現場進行組裝、吊裝等安裝工作。天臺抽蓄1號機組安裝節點共有10余個，持續時間約為15個月。

“從座環蝸殼吊裝開始，廠房就是我們的家。”天臺抽蓄公司工程管理部副主任專業師馬志忠打趣道，“機組安裝就像拼積木，每一個零部件都必須環環相扣、落在指定位置，偏差都是用毫米計算的。”

在機組安裝開始前，天臺抽蓄公司便秉持“精品機組、美麗機電”的要求，高起點推進前期準備工作。

以往模式下，地下廠房土建工程與機電設備安裝工程交叉施工，對機電設備安裝的精細化、無塵化要求影響較大。天臺抽蓄公司創新提出“先裝修、后機電”模式，先完成地下廠房安裝間和端副廠房裝修，為機電安裝營造美觀整潔的施工環境，提升設備安裝運行質量。

浙江天臺抽蓄電站地下廠房安裝間示意圖

2023年12月，天臺抽蓄1號機組埋件安裝工作正式啟動。

首個需要吊裝的大部件是座環蝸殼。通常情況下，一般先將座環、蝸殼在安裝間組裝焊接后吊入機坑，再將蝸殼延伸段吊入機坑與蝸殼連接完成組焊。天臺抽蓄另辟蹊徑，將座環、蝸殼與蝸殼延伸段在安裝間焊接成一個整體，再進行一次性吊裝。

浙江天臺抽蓄電站1號機組座環蝸殼焊接

“這種吊裝方法在國內抽水蓄能領域尚屬首次，與傳統方法相比，至少節省了十天工期。”天臺抽蓄公司工程管理部副主任專業師強林林說。

另一個需要吊裝的“大塊頭”便是抽水蓄能機組最核心部件之一——轉子。天臺抽蓄電站機組轉子直徑4.996米、重481噸，是機組安裝過程中吊裝重量最大的部件。

在吊裝前，工程團隊通過采用三維激光定位、電測法等先進技術，成功將轉子中心偏差控制在0.1毫米以內，水平偏差更是精確至0.02毫米，相當于頭發絲直徑的三分之一。

浙江天臺抽蓄電站1號機組轉子吊裝（攝影/寧彬彬）

“轉子吊裝是機組安裝的關鍵環節，我們必須保證萬無一失。”水電十四局天臺抽蓄項目經理張自敏說。

2025年8月31日，天臺抽蓄1號機組總裝工作全面完成。10月16日，1號機組有水調試全面啟動，為試運行做充足準備。

4年以來，面向國內單機容量最大抽水蓄能機組挑戰，三峽建工從未停止過探索與攀登。2025年9月，三峽建工榮獲中國質量領域最高榮譽——“中國質量獎”。在打造精品工程之路上，“千年大計、質量第一”的質量理念一直鐫刻在每位建設者心中，并朝著更高目標不斷前進。