水電工程清潔能源裝備、系統(tǒng)與冷卻技術(shù)研究

目前，我國(guó)正在進(jìn)入能源轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，為扎實(shí)推進(jìn)落實(shí)“雙碳”目標(biāo)，黨的二十大確定加快建設(shè)新型能源體系，把碳達(dá)峰、碳中和納入生態(tài)文明建設(shè)整體布局，加快清潔可再生能源開發(fā)利用，著力構(gòu)建清潔低碳安全高效的能源系統(tǒng)。

根據(jù)中國(guó)工程院測(cè)算，預(yù)計(jì)到2060 年我國(guó)全社會(huì)用電量將達(dá)到16 萬(wàn)億～18 萬(wàn)億kW·h，電能消費(fèi)比重達(dá)到70%，非化石能源消費(fèi)比重超過(guò)80%，清潔能源發(fā)電量比重達(dá)到90%，這就意味著能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)屆時(shí)將發(fā)生根本性改變。隨著裝備集成度、功率密度的提高，其冷卻問(wèn)題將不可避免地成為技術(shù)發(fā)展的重要瓶頸。

為促進(jìn)行業(yè)交流、推動(dòng)技術(shù)發(fā)展，中國(guó)水力發(fā)電工程學(xué)會(huì)清潔能源裝備冷卻技術(shù)專業(yè)委員會(huì)于2018 年底成立。專委會(huì)為清潔能源裝備研制、冷卻技術(shù)研究和設(shè)備研發(fā)制造等相關(guān)從業(yè)人員搭建了技術(shù)交流、資源共享、產(chǎn)學(xué)研協(xié)作發(fā)展的平臺(tái)，致力于持續(xù)推動(dòng)“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)下的清潔能源裝備冷卻技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展。

2023 年10 月，第三屆（2023）清潔能源裝備冷卻技術(shù)論壇在西寧召開。經(jīng)過(guò)遴選，共有7篇會(huì)議論文受邀在會(huì)議中匯報(bào)和交流，其中5 篇被推薦至《水電與抽水蓄能》雜志。這5 篇論文分別從發(fā)電電動(dòng)機(jī)軸承損耗分析與冷卻、蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)安裝技術(shù)與絕緣電阻測(cè)試方法的分析研究、含抽水蓄能在內(nèi)的多能互補(bǔ)優(yōu)化研究等方面進(jìn)行了階段研究成果的分享。

劉杰杰等人撰寫的論文《基于雙層多情景的風(fēng)光抽水蓄能混合系統(tǒng)多目標(biāo)隨機(jī)優(yōu)化研究》獨(dú)辟蹊徑，從風(fēng)光抽水蓄能混合系統(tǒng)多能互補(bǔ)優(yōu)化策略的實(shí)際需求入手，采用雙層多場(chǎng)景隨機(jī)優(yōu)化模型，以一次能源節(jié)約率、年均成本節(jié)約率以及二氧化碳減排率作為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)混合系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)以及環(huán)境性能進(jìn)行了優(yōu)化分析，得到了混合系統(tǒng)的最優(yōu)容量配置和運(yùn)行策略。

歐陽(yáng)寧東等撰寫的《抽水蓄能機(jī)組油槽液位與推力軸承損耗關(guān)系試驗(yàn)研究》論述了一種抽水蓄能機(jī)組低損耗推力軸承系統(tǒng)，通過(guò)降低推力油槽內(nèi)潤(rùn)滑油的液位，減少油槽內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)部件的攪油損耗，最終能夠降低總損耗約30% 以上。論文以某機(jī)組參數(shù)為例，進(jìn)行了理論計(jì)算，同時(shí)開展了驗(yàn)證性試驗(yàn)。一致的試驗(yàn)和理論計(jì)算結(jié)果證明了低損耗推力軸承設(shè)計(jì)原理的正確性。

鐘海權(quán)等撰寫的《大型水輪發(fā)電機(jī)推力軸承熱邊界層隔離降溫技術(shù)及工程應(yīng)用》則分析了熱油邊界層對(duì)推力軸承性能的影響，介紹了熱邊界層隔離降溫技術(shù)的原理、熱油隔離裝置的結(jié)構(gòu)及工程應(yīng)用效果。模擬試驗(yàn)和工程應(yīng)用結(jié)果表明，熱邊界層隔離降溫裝置能夠明顯提高推力軸承承載能力，運(yùn)行瓦溫可降低5 ～20K。

熊舟等人撰寫的論文《大型蒸發(fā)冷卻發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻測(cè)試及分析》提出不接屏蔽端和接屏蔽端兩種測(cè)量發(fā)電機(jī)定子繞組絕緣電阻的方法，依托三峽地下電站所安裝的2 臺(tái)700MW蒸發(fā)冷卻機(jī)組對(duì)定子繞組絕緣電阻測(cè)量試驗(yàn)方法進(jìn)行了探討和分析。

藺旭東等撰寫的論文《400MW 蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)定子帶繞組整體吊裝技術(shù)應(yīng)用》則詳細(xì)介紹了發(fā)電機(jī)定子帶繞組吊裝流程，并通過(guò)有限元計(jì)算完成了定子帶繞組吊裝變形情況校核。文中所述采用蒸發(fā)冷卻技術(shù)的李家峽水電站5 號(hào)機(jī)已于近期通過(guò)72h 試運(yùn)行，而文中詳細(xì)闡述的這一工藝設(shè)計(jì)也減輕了機(jī)電安裝對(duì)土建工期的依賴，對(duì)合理優(yōu)化工期極為有利。

本專題收錄的5 篇論文主題鮮明，研究成果具有重要的實(shí)際應(yīng)用指導(dǎo)價(jià)值。

科技創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動(dòng)力。水電作為清潔可再生能源的主力軍，必將在我國(guó)推進(jìn)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)中當(dāng)仁不讓地繼續(xù)擔(dān)綱重任，與多種清潔能源一起共同構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。