三峡工程实现特大型水轮发电机组国产化.docx

1、三峡工程实现特大型水轮发电机组国产化三峡工程实现特大型水轮发电机组国产化一、国家决策：对三峡工程实行重大技术装备国产化国家高瞻远瞩的重大装备设备国产化，早在三峡工程论证阶段已有安排。依托重点工程实现重大装备国产化是我国政府导向行为。在三峡工程开工前，围绕三峡机电设备国产化、国家对民族工业的扶持政策，组织开展了一系列科研攻关，制定了切实可行的支持鼓励的政策及措施，收到良好的效果。三峡工程的重大装备科研攻关列入从“六五”到“十五”连续5个国家“五年”计划，我国相关科研机构、院校及机电设备制造厂为此作了充分准备。从1983年三峡工程可行性审查会后，到国家正式批准三峡工程开工，在这十余年的论证中，三峡

2、工程的重大装备前期科研攻关，包括工程专用施工设备、通航设备、电站水轮发电机组设备以及三峡工程输变电成套设备等各项攻关工作一直没有停止。在上个世纪80年代再次进行三峡工程论证时，原国务院重大装备领导小组办公室将三峡工程机电设备列入国家重大技术装备研制项目，组织哈尔滨大电机研究所、哈尔滨电机厂（哈电）、东方电机厂（东电）、中国水利水电科学研究院、长江水利委员会、东北输变电设备集团公司、西安电力机械设备制造公司、电力部南京自动化院、清华大学、天津大学、河海大学、华中科技大学、武汉大学等单位开展科技攻关，先后建立了高水头水力试验台进行水轮机水力设计与模型试验的研究，建立了1000吨级、3000吨级推力

3、轴承试验台，进行6000吨级推力轴承的计算与试验研究，总结了国内设计制造大型水电机组的经验，配合设计部门和论证小组提出了三峡工程的水轮机和水轮发电机的参数方案，为立足于国内自主设计制造做了大量的技术准备。1993年7月，国务院三峡工程建设委员会批准了长江三峡水利枢纽初步设计报告（枢纽工程），同年11月起先后邀请国外有设计制造大型水轮发电机组业绩的厂家来华技术交流，中方也曾派出各个代表团到国外考察。通过考察，了解掌握了国外大机组的技术水平和运行情况。国内外有制造大型水电机组能力的厂家充分展示自己的独特的优势，都提出了自己的技术方案，力争在竞争中取胜。在国家政策的大力倡导和支持下，三峡工程重大装备

4、前期科研攻关工作取得了丰硕的成果，成为三峡工程可行性论证和初步设计的重要依据，为三峡工程机电设备技术引进和消化吸收奠定了雄厚的基础，也使后来与外国厂商谈判时有了充实的技术支持。二、采用市场化手段，通过技贸结合，在三峡机组采购过程中引进先进技术三峡工程设计装机26台70万千瓦大型机组，加上地下电站的6台，共有32台。在三峡左岸机组采购前，投运的70万千瓦大型水轮机组在全世界也只有21台。当时，中国一无装机，二无技术，三无制造能力，差距巨大。三峡机组是当时世界上容量最大、直径最大、重量最重的机组，其设计和制造难度很高，存在的问题对世界上著名的水轮发电机组制造厂商也具有挑战性。因此，国务院三峡建委果

5、断决策：三峡左岸电站机组实行国际采购，同时引进国外先进技术，提高我国水电装备制造整体水平。面临着三峡工程重大装备的需求和挑战，中国三峡总公司采取实事求是的态度，本着采用成熟技术和加速先进技术成熟化的指导思想，一方面用世界上已有的先进成熟技术和产品装备三峡工程，积极开展国际合作交流；一方面又坚持自力更生的方针，最终立足于国内制造三峡工程装备。在采购国外先进设备的同时，通过引进关键技术、消化吸收创新，为国产化创造条件。经国务院三峡建委同意，决定通过招标使我国最具优势的哈尔滨电机有限责任公司（哈电）和东方电机股份有限公司（东电）作为技术受让方。在招标文件编制阶段，中国三峡总公司专门征求国内专家和两家

6、企业的意见，由其开出“清单”，提出需要通过三峡机组国际招标引进的核心技术项目。然后，在招标文件中明确规定，外商在投标前分别与中方两厂签订技术转让和分包协议，作为投标文件的必要内容。在技术引进上，为了三峡工程右岸电站机组能立足国内供货，需要通过三峡左岸电站机组的国际招标，引进国外的先进技术，提高国内制造厂商的技术水平。同时，为了发挥国内企业制造成本较低的优势，并有利于逐步掌握国外技术，掌握三峡机组制造所需的工艺要求和质量控制体系，要求外方分包给国内厂商一定数量的具有关键部件的实际制造份额。三峡工程的机组招标文件规定：投标者对供货设备的经济和技术负全部责任，投标者必须与中国有资格的制造企业联合设计

7、、合作制造，中国制造企业分包份额的比例不低于总价合同的25；要求投标者必须向中国制造企业转让技术，并培训中方；并且规定，必须由中国制造企业为主制造2台机组。1996年6月，中国三峡总公司对外宣布左岸电站一次采购14台70万千瓦水轮发电机组。这个“世界上最大的水电设备采购项目”一下子吸引了全球著名水电设备制造厂商和跨国公司组成了6个投标体竞争投标，形成激烈的竞争局面。1997年秋，签字仪式在北京举行，时任总理的李鹏出席并对于三峡机组的招标成果予以了充分肯定。三峡左岸电站14台机组中，阿尔斯通和ABB（后并入阿尔斯通发电公司）组成的供货集团中标8台，与挪威克瓦纳（后并入GE水电）和哈电合作；加拿大

8、GE和德国伏依特、西门子（VGS）联合体中标6台，与东电合作。国内两家制造企业分包份额大于合同总价的30。面对三峡工程这个诱人的市场，中标的外国制造厂商完全响应了招标文件提出的有关技术转让的“三个必须”的条件，同时承诺连同机组设计软件源程序一并转让给中国合作企业。三峡工程为实现这个使国内大型水电装备制造厂家受益的技术转让条件共支付了1635万美元的费用。按照技术转让协议，哈电共接受阿尔斯通的设计软件42个，涉及三峡机组设计制造的各项关键技术，包括商业软件和开发软件。东电接受了VGS相似内容的开发软件、计算机硬件和商业软件，并有264人次接受了VGS的技术培训，全面掌握了三峡机组的研制技术。国内

9、企业不仅掌握了以引进的技术、提高了大型水电设备的设计和制造水平、工艺水平，并很好地按期完成分包任务。在加强自主开发的前提下，国内企业依托三峡工程项目引进技术、合作制造，成功走过了“技术转让消化吸收自主创新”三步曲，这一做法成为加快我国重大技术装备发展的一种经验，业界称之为“三峡模式”。通过三峡左岸机组国际采购的实践，提高了我国水电机组制造业的国际竞争力，我国机组制造企业实现了“引进技术，联合设计，合作制造，消化吸收”，大大的提高了国内水电制造业水平，用五六年的时间实现了几十年的跨越，使国内制造企业设计、制造达到了全球水电制造业的先进水平。通过引进技术，联合设计，合作制造，消化吸收，大大的提高了

10、国内水电制造业水平，加快缩短与国外水电制造业的差距。我国水电制造业、输变电制造业得到了提高和发展，培养了一大批技术人才和庞大的科技队伍。通过三峡工程缩短了我国水电制造业与国际水准的差距，机组有的关键技术指标甚至达到国际领先水平。三、消化吸收、自主创新，三峡工程实现了大型水电机组制造的国产化（一）全面深入的技术引进全过程三峡左岸电站引进的主要机电设备要求全面的技术转让。在每一个合同中，都有主包方和分包方的技术转让协议，作为合同的组成部分，并在合同中支付技术转让费用。转让的内容包括协议中规定的合同产品在设计、制造、工艺、试验、测试、安装、维修、质量控制以及项目管理等方面的技术。在技术转让工作中，首

11、先抓关键技术的引进。第二抓关键的、国内比较短缺的设计计算软件，制造工艺的引进和落实。第三抓技术转让培训的内容、时间、人员，保证技术转让落到实处。第四抓与国内有关部门密切配合。第五是利用经济约束条款，根据技术转让的进度和执行情况支付技术转让费用，确保技术转让到位。三峡左岸电站水轮发电机组技术转让的特点是：一是技术转让的目的和要求明确。就是以批量采购巨型机组设备为筹码，提高我国水力发电设备制造水平，逐步实现国产化，提高水电企业的国际竞争力为目的，要求国外厂商必须向国内企业全面转让技术。二是技术转让投入了足够的费用。中国三峡总公司向两个中标联合体支付技术转让费共计1635多万美元。三是技术转让投入了

12、足够的技术力量。四是技术转让贯穿设计制造的全过程。从1997年初步设计到2003年第一台机组投运，引进的技术得到全面的实战考验。五是技术转让全面深入。改革开放以来鲁布革、清江隔河岩、二滩、五强溪等大型水电项目的多次技术转让，都只停留在国外厂商设计、提供设计图纸给受让方，让受让方仅能进行相同机型的制造的阶段。三峡左岸项目的技术转让全面深入，不仅买图纸，还要求将设计中涉及的计算分析软件、设计思想和最终的结果全部转让，受让方能利用转让的技术独立进行新机组的设计制造。三峡左岸机电设备采购的技术引进成果显著，通过技术改造，设计制造能力提高，国内企业的技术引进、消化吸收和科研攻关相结合，进行自主创新，已经

13、逐步拥有自己的自主知识产权，能够在三峡右岸项目中独立承担设计制造70万千瓦机组的工作。也使国内企业的开发水平和在关键核心技术方面具备了国际竞争力。在此基础上的一些自主创新的成果居世界领先地位。从1996年三峡左岸电站机组招标开始，到2003年三峡右岸电站机组招标采购，我国的哈电和东电从分包的配角发展到作为独立的承包商参与70万千瓦大型机组的竞争主体，只用了7年时间。三峡工程的成功实践证明，重大工程是我国企业实现自主创新的主战场。通过引进消化吸收，中国水电装备已经具备了国产化水平，具备了自主创新的能力。国内业界权威人士称，从一定意义说，我国自主研发或自主设计、制造、安装巨型水轮发电机组的时代已经

14、到来。（二）三峡机电设备招标采购为提高重大装备国产化程度取得令人瞩目的成果。通过三峡左岸电站的引进技术、合作设计、合作制造、消化吸收的过程，国内企业不仅掌握了以引进的技术、提高了水电设计和制造水平、工艺水平，并较好地按期完成分包任务。三峡机组采购在重大技术装备国产化方面取得令人瞩目的成果，采购一流的设备为三峡机组安装打下了坚实的基础。哈电和东电共同努力，由国内两家制造企业为主制造的三峡左岸最后两台机组成功安装投产或即将投产发电，两台机组都在国内制造，各项指标均达到设计要求，国产化率分别达到71%（14号机组）和85%（9号机组）。此外，上海福依特西门子公司、天津阿尔斯通公司等具备生产三峡工程水

15、轮机转轮、发电机定子机座等大型部件的能力。齐齐哈尔第一重型集团公司和四川德阳第二重型集团公司，先后完成了三峡水轮机所用大型毛坯件的研制，大型水电机组的大型毛坯件可立足国内为主生产。太原重工股份完成了自行研制的1200吨桥式起重机，并成功应用于三峡工程。北京机械工业自动化研究所完成三峡枢纽泄洪闸控制系统。除发电机组外，三峡工程还在550千伏GIS（550千伏全封闭组合电器简称GIS）、主变压器、离相母线、调速系统、励磁系统、电站计算机监控系统和信息管理系统等方面，通过技术引进使国内企业都具备了独立制造和自主创新能力。三峡工程左岸电站升压站和直流送出工程成套设备的技术引进成效显著。在三峡工程升压站

16、输变电设备和直流送出工程成套设备的国际采购中，国家也给予国内制造企业的扶持政策，让他们参与与外商的合作设计合作制造，并引进关键技术。保定天威变压器股份公司（保变）、沈阳变压器厂、西开、沈高等输变电制造企业在这次技术引进中，充分发挥了多年积累的技术基础，全面消化了引进技术，出色的完成了引进技术的消化吸收工作和合作制造任务。承担三峡直流换流站设备的制造企业全面完成了引进的技术的消化吸收和分包制造任务。西安电力机械设备制造公司利用引进技术，设备的国产化率达到50%以上；西安电力电容器厂承担的组装任务中，组件的国产化率达到100%；西安电力电子研究所也生产的晶闸管质量都达到引进公司的水平，为我国今后大

17、功率直流电源设备上台阶提供了国际一流的产品。直流输电工程中的大型成套设备用的关键设备可以立足国内生产。三峡工程通过技贸结合的方式，使国内企业可以独立开发、设计和制造70万千瓦以上的大型混流式水轮发电机组，可以制造交直流500千伏输变电成套设备了，我国的水电制造业和输变电制造业已逐步进入国际先进行列。所有承担三峡工程设备制造的国内工厂、企业都严格履行合同，对产品进度、质量层层把关，产品质量和水平有了很大的提高。四、三峡机组安装取得成功，机组投产发电台台顺利三峡工程成功采购全球一流的机电设备，为确保三峡机组顺利投产发电奠定了坚实的基础。按照最早提出的设计方案，从2003年到2006年，三峡左岸电站

18、机组安装将按照“2444”的步骤投产发电。2001年，三峡左岸电站机组进入大规模的安装阶段，中国三峡总公司召集土建单位和设备供货方代表讨论，把原来提出的投产发电计划进行优化，三峡首批发电机组定为4台，确定了“4442”的投产方案。2003年初，根据整个机组安装的进展，结合土建和供货的情况，已具备了年内实现6台机组投产的基本条件。原方案修改后，重新确定了“653”的投产发电方案。通过这样的“两次优化”，等于把三峡左岸电站安装从原来的四年压缩为三年，安装工期减少一年。2003年，三峡工程首批投产6台机组，这一年比原定计划多投产4台。机组投产安装创下了世界纪录，成功创下了一年内一个电站连续投产6台7

19、0万千瓦大型机组，单个电站装机容量达到420万千瓦的世界纪录，当年发电86亿千瓦时，日发电量也居全国发电厂第一。按照三峡左岸电站“653”的投产发电顺序，接下来的2004年，中国三峡总公司对新投产的机组安全稳定运行提出更高要求，创造性地提出“首稳百日”的要求，这个标准远远高于国家规定的30天的考核期标准。为此，参与机组设计、制造、安装、监理等方面的技术人员，把每一台机组的安装都当作首台机组看待，严格管理，精益求精。2004年，全年实现安装5台70万千瓦机组的新目标，并且在机组安装中坚持“首稳百日”和“无缝交接”的方式。7月16日，10号机组一次性通过“首稳百日”运行，这是三峡工程当时投产的国产

20、化程度最高的机组。安装工期仅用了307天，比原计划工期提前了180天。7月26日并网发电的11号机组转子质量优良率达到100%，11月22日投产的12号机组的各项指标优良率都达到100%。12月26日，三峡电站7号组机成为我国发电装机突破4亿千瓦时的标志性机组。2005年6月、7月，先后又有两台机组建成投产，左岸最后一台机组将于9月中旬并网发电。五、三峡机组产生巨大效益，70千瓦大型机组制造的影响深远2003年7月10日1时31分，三峡工程第一台发电机组装机容量70万千瓦的2号机组实现并网发电，比计划提前20天。三峡机组从此源源不断地向华中、华东和广东电网输出巨大的电量。2003年，三峡左岸6

21、台机组投产发电，共发电86亿千瓦时。2004年，三峡工程投产5台机组，全年发电391.6亿千瓦时。2005年，三峡工程投产3台机组，全年计划发电486亿千瓦时，由于机组提前投产，预计三峡左岸电站到今年年底可比原设投产计划多发电300亿千瓦时。三峡左岸电站14台70万千瓦的大型机组安装整体提前一年完成，已经产生巨大的经济效益和社会效益。三峡机组提前投产发电和安全稳定运行，也为缓解全国部分地区用电紧张的局面作出了贡献，并促进了三峡到广东直流输电工程的投运，实现了国家南北东西电网的互联。在电站管理上，三峡总公司通过引进、消化、吸收国内外先进技术和先进的管理理念，在三峡电站筹建初期就提出“建管结合，无

22、缝交接”的管理模式，大力推进信息化建设，不断提高机组稳定运行水平。保证了特大型水电机组的顺利交接和稳定运行。三峡电站还投资联合开发了目前世界上最庞大水电厂计算机监控系统（CSCS）。同时借鉴国内外先进经验，按照企业资源规划系统（ERP）的软件要求，联合开发了俄ePMS生产管理信息系统，并独创性地自主开发完成了运行管理模块。另外，三峡总公司还不断创新，跟踪全球70万千瓦机组技术的前沿科技，保证水轮发电机组的各项指标创造国际一流的水准。2003年，有针对性地制定了50多项反事故预防措施，并在国内首次组织70万千瓦机组的稳定性试验。2004年，三峡总公司与有关单位协作研制的“双输入信号加速功率型电力

23、系统稳定器”达到国际先进水平，开发的“发电机定子水冷状态监测及故障诊断专家系统”，填补了国内空白，达到国际领先水平。三峡工程全面贯彻国家确立的通过技贸结合，实现“引进、吸纳、转让、自强”的重大设备装备政策，最终实现大型机组制造国产化，意义重大而深远。一个我国自主设计、制造、安装巨型水轮发电机组的时代已经开始。按照规划，三峡总公司还将在长江上游的溪洛渡、向家坝、三峡地下电站这三大电站中采购安装32台7075万千瓦大型机组，其中有8台的单机额定容量超过三峡机组，将成为全球21世纪第一批超70万千瓦水轮发电机的“排头兵”。这就要求机组制造尽早立足国产化的同时，要求国内外水电制造商紧跟大型机组的研究步

24、伐，不断拿出最新的技术成果和优化设计方案。六、三峡工程成功实现特大型水轮发电机组国产化带来的启示2004年，三峡右岸电站12台70万千瓦机组招标采购，并在投标阶段进行水轮机模型同台试验，参加竞争的各家都做了全新的水力设计，其水力特性均优于左岸机组，结果，阿尔斯通公司总体评价第一，哈电和东电紧随其后，在一些单项技术指标上，哈电和东电还优于阿尔斯通。国内研发的水力模型效率接近甚至部分超出国外厂商的制造水平，机组的稳定性达到了当前的国际水准。其他参与过左岸电站机组投标的厂商落选。哈电、东电中标分别承担4台三峡右岸电站机组的制造任务。同时，我国企业利用三峡工程引进吸收和自主创新的技术，生产出性能优良的

25、转轮，已经或将在盐锅峡、东江、福堂、乌江渡、公伯峡、水布垭、三峡右岸、瀑布沟、构皮滩、戈兰滩、居甫渡和越南宣光等电站中投入使用。三峡工程建设按照科学发展观的要求，统筹国内发展和对外开放，将吸收引进国外先进技术和国内自主创新有机结合起来，既缩短与世界先进水平的差距，又通过消化、吸收先进技术提升国内水电设备的制造水平。三峡工程促进了我国机电装备制造产业的发展。三峡工程的水轮发电机组、高压电气设备、升船机和船闸设备、直流和交流输变电设备的技术参数、容量、规模大都达到或超过世界现有水平。国家制定的国产化政策，确保三峡工程的质量达到一流，又抓住机遇，提升了民族工业制造水平。三峡机组实现国产化意味着什么？

26、首先，确保了三峡电站的机组运行性能。其次，大大降低了制造成本。第三，三峡总公司在长江上游的金沙江流域正相继建设溪洛渡、向家坝、白鹤滩、乌东德等四个梯级电站。这四个电站都将采用70万千瓦及以上的机组，总装机容量达3800万千瓦。而这些电站的机组制造都将有国内企业参与竞争，其成本自然会因竞争而大大降低。三峡机组国际采购带来3个好处：第一个是：吸引全球知名企业参与广泛的竞争，从国外采购精品设备。第二个是：通过引进先进技术，带动我国工业快速发展。通过国际竞争，增强国内企业的紧迫感，促进我国制造业通过技术改造形成了强大的生产能力。第三个是：通过国际招标实现技术和经济“双赢”，既引进了先进技术，又筹集到设

27、备采购所需要的资金，降低工程筹资成本。各中标者都与中方厂商签订了技术转让协议，承诺转让关键的设计、制造技术。中标者提供的优惠的出口信贷和商贷总融资额达11.2亿美元，资金覆盖率达100。中国工程院院士梁维燕评价说，三峡工程水轮发电机组的单机容量和部件结构尺寸是世界最大的，引进了世界著名制造厂家的先进技术，培养了一批年轻的技术骨干，形成了一支老中青结合的技术队伍，具备自主开发设计制造大型水轮发电机组的能力。同时，三峡机组按照国际先进技术标准和材料标准进行设计制造，国内制造企业进行了相应的技术改造，建立了质量保证体系和科学管理制度，使我国水轮发电机组制造水平和能力具有国际竞争力。目前，东方和哈电通

28、过三峡机组引进技术引进、消化和吸收，逐步实现了自主创新的能力，已开始在相关项目上应用。东方和哈电在大型水轮发电机组的水力设计、推力轴瓦、冷却方式、定子绝缘技术和线棒制造等方面，达到世界先进水平并获得了一些自主创新的成果。他们的水轮机转轮设计和试验成果已运用到云南小湾、广西龙滩等70万千瓦机组的研究开发中，取得良好的效果。重庆ABB变压器有限公司承担了550千伏主变压器及其附属设备的制造任务，新东北电气高压开关有限公司和西安西开高压电气股份有限公司承担了550千伏GIS和附属设备的制造任务。这些都标志着我国水电设备制造业水平已经有了跨跃式的提高。通过三峡工程的建设，不仅我国水电制造业、输变电制造

29、业得到了提高和发展，培养了一大批有真才实学的技术人才、管理人才和庞大的科技管理队伍。同时，也大大地推动和促进了世界水电事业的提高和发展。通过不断向国外有经验的、技术先进的公司学习交流，一方面学到了新东西，提高了我们的认识水平、技术水平；另一方面，国外公司研究三峡、解决问题的过程也是他们不断学习、不断提高认识的过程，提高和升华全球超大型水轮发电机组技术的进步。三峡工程让世界水电设备重大技术掀开了新的一页，更为水电设备的国产化掀开了崭新的一页。四、三峡引进技术特点与技术创新问题通过三峡技术引进，哈电的研究与开发能力得到了很大的提高，在许多领域的研究已接近或达到世界先进水平。我们的研究手段和试验设备

30、、采用的软件和计算分析成果，使近期来公司参观考察的用户对我们的科研实力有了切身的感受和新的认识，综合起来有5个方面的特点：一大批先进的软件的应用，极大地提高了科研开发能力和水平象三维粘性流动分析软件Tascflow，大部件刚强度计算软件ANSYS，轴承轴系设计分析软件MADYN和通风冷却计算软件flowmaster等先进的商业软件的配置和使用再加上ABB、KE、Alstom公司自开发的各具特色的专用软件，使我们的综合能力得到了提高。有一批引进技术填补了国内空白如水轮机模型试验流态观察成像系统；推力轴承试验中采用激光光纤测量技术；开发ANSYS软件功能用于转轮子模型分析技术和疲劳强度分析；凸级同

31、步电机电磁计算软件功能的扩展等。新的设计思想、设计理论的引入开调了视野，拓宽了思路如多支柱支撑双层瓦推力轴承的设计与结构特点；水力设计思想和优化方法以及由此方法产生的“X”型叶片；发电机定子机座、转子支架、上支架、下支架四大部件采用的斜支撑结构等。许多方面的计算软件功能得到改进和提高如强度计算中Alstom自开发的用Excel编写的实用性很强的各部件应力计算程序；flowmaster与现有程序相比解决的问题更普遍，易于使用功能更强。拓宽了软件的使用范围如水力设计不仅用于混流式，在轴流式也得以应用；刚强度轴系软件应用于汽轮发电机；通风冷却软件Flowmaster应用于贯流式水轮发电机等。但是，我们也应清醒地认识到，技术的先进性是相对的有时效性的。今年我们所说的先进在明年就可能相对落后。即使在三峡技术引进期间，电力系统与电机仿真计算软件SIMSEM就已更新了三次。同样其它的商业软件也存在这类问题。因此，要想保持技术的领先就应不断地进步，进步的前提就是技术创新。（一）对技术创新的理解近二年来，大家都在谈创新，都认识到各方面要发展都离不开创新。企业一个很重要的方面是技术创新，但如何搞好