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一
抽水蓄能概述
抽水蓄能（Pumed hydro storage plants）是一種大規(guī)模的儲能方法，即通過電能-水勢能的轉(zhuǎn)化進行能源儲存。抽水蓄能作為目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛、壽命周期最長、容量最大、技術(shù)最成熟的一種儲能技術(shù)，其發(fā)展備受各國關(guān)注。
>>抽水蓄能技術(shù)原理及特性
1、基礎(chǔ)構(gòu)成
抽水蓄能的工作原理是利用可逆的水泵水輪機組，在電力負荷低谷時利用多余電能將下水庫中的水抽到上水庫儲存起來，在電力負荷高峰時放水發(fā)電。抽水蓄能電站由上下水庫、引水系統(tǒng)（高壓部分和低壓部分）、電站廠房和機組等構(gòu)成。理論來說，水量和落差越大，儲能就越多。
圖 抽水蓄能電站構(gòu)成
按照地理位置、結(jié)構(gòu)、功能等的不同，抽水蓄能電站可以分為各種不同的類型。按開發(fā)方式劃分，可分為純抽水蓄能電站和混合式抽水蓄能電站。按調(diào)節(jié)周期劃分，可分為日調(diào)節(jié)、周調(diào)節(jié)、季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站。抽水蓄能技術(shù)主要包括以下幾方面。
（1）施工技術(shù)
信息化管理系統(tǒng)：通過信息化系統(tǒng)對整個建設(shè)過程進行質(zhì)量、安全、進度的跟蹤，管理電站的勘測、設(shè)計、施工、檢測等的全過程。
隧洞機械掘進施工技術(shù)：可以用于地下坑道、隧洞的開挖，特點是可以一次性快速開挖成型，沒有爆破震動，進而降低對圍巖的影響，減少襯砌量，縮短施工時間，提高經(jīng)濟性。
噴錨支護等柔性支護技術(shù)：經(jīng)濟效益和邊坡穩(wěn)定效果顯著，隨挖隨支與基坑開挖同時進行。特點是適用性廣、及時、快速、不占獨立工期、可以減小占用的施工場地。
另外，還有發(fā)展應(yīng)用已經(jīng)較為成熟的全庫盆的瀝青混凝土面板防滲、適用于水庫岸邊的鋼筋混凝土面板防滲技術(shù)、混凝土岔管高HD值技術(shù)（設(shè)計水頭H與直徑D的乘積HD值超過6000 mm）等。
（2）機電制造技術(shù)
長短葉片轉(zhuǎn)輪技術(shù)：與普通的葉片轉(zhuǎn)輪技術(shù)相比，可以提高全部運行范圍內(nèi)水輪機的效率，減少部分負荷運行時的壓力脈動，改善水泵進口處空化特性，減小出力范圍內(nèi)的振動。
高水頭、大容量水泵水輪機：抽水蓄能電站揚程越高，落差越大，儲能越多，可利用的水能越大，且單位千瓦越低，綜合經(jīng)濟性越好。
可變速機組：抽水蓄能電站上下水庫水位在工作中會發(fā)生變化，導(dǎo)致發(fā)電最佳效率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速也呈動態(tài)改變，從而產(chǎn)生了對抽水蓄能機組可變速運行的需求。
（3）特殊抽水蓄能電站技術(shù)
海水、高寒、水泵水輪機短路運行技術(shù)等。
2、可變速抽水蓄能技術(shù)
（1）原理、分類及特性
風電、光伏等可再生能源的大規(guī)模利用及在電網(wǎng)中所占比例的增加，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來了挑戰(zhàn)，尤其是夜間頻率控制。另外，當工作在發(fā)電模式時，抽水蓄能電站上下水庫水位同時發(fā)生變化，水頭變化較大。而水頭不同時，發(fā)電最佳效率對應(yīng)的轉(zhuǎn)速也不同。故產(chǎn)生了抽水蓄能機組的可變速運行的需求。
除了定速抽水蓄能機組的作用之外，可變速抽水蓄能機組還具有以下優(yōu)勢：提供系統(tǒng)自動控制容量，適應(yīng)更寬水頭范圍提高運行效率，實現(xiàn)有功功率的高速調(diào)節(jié)，提高機組運行的穩(wěn)定性，可以使用變頻裝置進行水泵工況啟動，優(yōu)化土建工程的設(shè)計。
抽水蓄能電站可變速機組的變速方式分為2種，一種是分檔變速（一般為兩檔），包括變極變速和雙轉(zhuǎn)子雙定子變速等，目前應(yīng)用較多、發(fā)展較快的是另一種連續(xù)調(diào)速方式，包括雙饋變頻調(diào)速和全功率變頻調(diào)速。
（2）雙饋方式實現(xiàn)及控制
采用雙饋可變速技術(shù)的抽水蓄能電站，不僅可以快速單獨調(diào)節(jié)有功功率和無功功率來提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和快速響應(yīng)能力，實現(xiàn)機電系統(tǒng)的柔性連接，提高發(fā)電效率，還可以有效控制電網(wǎng)負荷頻率，并平衡可再生能源引起的頻率波動，改善電能質(zhì)量。有效控制電力系統(tǒng)中電壓失穩(wěn)、低頻振蕩等不穩(wěn)定現(xiàn)象，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定控制能力。同時，利用可變速機組的無功調(diào)節(jié)能力，還可以維持電網(wǎng)電壓的穩(wěn)定。目前已有大量雙饋方式的可變速抽水蓄能機組在電網(wǎng)運行中發(fā)揮重要作用。
（3）全功率方式實現(xiàn)及控制
同為連續(xù)調(diào)速可變速技術(shù)，相對于雙饋可變速抽水蓄能電站，基于全功率變流器（full-size converter，F(xiàn)SC）和同步電機的可變速抽水蓄能電站得到研究和關(guān)注的原因主要有：
1）三相交流勵磁轉(zhuǎn)子組成的大容量雙饋可變速抽水蓄能機組的轉(zhuǎn)子和啟動程序較為復(fù)雜，多級機械傳動系統(tǒng)存在附加損耗、噪聲和可靠性問題。
2）FSC將發(fā)電機和電網(wǎng)完全隔離，電機調(diào)速范圍更寬，可以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速的完全調(diào)節(jié)。
3）不管是設(shè)計安裝新的電站，還是改裝現(xiàn)有的抽水蓄能電站，F(xiàn)SC機組都具有一定的優(yōu)勢。
4）將普通的抽水蓄能機組改裝為全功率機組時，抽水蓄能電站的主要投資僅增加了2%~4%。同時還可以降低水輪機的摩擦損耗，減少水流對水輪機的損壞，從而增長機組的維修周期，降低維修時消耗的人力、物力和財力。
FSC可變速抽水蓄能機組可以補償可再生能源引起的功率波動，可在含大規(guī)?？稍偕茉吹碾娏ο到y(tǒng)控制中發(fā)揮作用。隨著控制技術(shù)的快速發(fā)展和電力電子器件價格的降低，傳統(tǒng)抽水蓄能行業(yè)的新時代特性將會得到進一步挖掘，全功率變流器將會得到更深入的研究。
3、特殊抽水蓄能技術(shù)
（1）海水抽水蓄能技術(shù)
隨著沿海核電、海上風電、太陽能、海上潮流能、潮汐能等新能源的大規(guī)模發(fā)展，以及溫室效應(yīng)的加劇和淡水資源的短缺，海水抽水蓄能電站可以幫助維持電力系統(tǒng)有功功率和無功功率的平衡，構(gòu)建安全穩(wěn)定經(jīng)濟清潔的沿海能源供應(yīng)體系。
海水抽水蓄能電站面臨的主要問題：1）上庫防滲效果和海水對地表及地下水污染的評價；2）海水中有機物質(zhì)對管道及水輪機的粘附作用以及由此造成發(fā)電和抽水效率降低的評價；3）在高壓和高速水流作用下海水對金屬材料的腐蝕作用；4）在高海浪情況下，管道進出口海水的輸入和排泄的不穩(wěn)定性對發(fā)電出力的影響；5）上庫海水因臺風等風力作用而飄到水庫周圍，對植物、動物及其他生物的影響；6）對生息在下庫出口周圍的珊瑚及其他有機生物的影響。
電站建設(shè)過程中關(guān)鍵技術(shù)問題的解決方案：1）上池采用防水性能好的EPDM（ethylene propylene diene monomers）橡膠板襯砌防滲。2）排水管采用防腐性能好的環(huán)氧樹脂噴涂鋼筋混凝土管，排水口則采用具有良好耐磨和耐腐蝕性的特殊陶瓷噴涂材料。3）水輪機轉(zhuǎn)輪和導(dǎo)流葉片采用耐氣蝕和耐腐蝕的特殊不銹鋼材料，大規(guī)模采用雙向纏繞結(jié)構(gòu)的纖維增強復(fù)合塑料（FBP）可達到預(yù)期效果。4）電氣防腐蝕裝置。采用防腐蝕電流可調(diào)的外加電源，分為陰極法和陽極法兩種，并設(shè)置氯氣排放裝置來防止海水電解產(chǎn)生的氯氣破壞不銹鋼鈍化膜。5）采用可變速的抽水發(fā)電系統(tǒng)，以適應(yīng)發(fā)電和抽水情況高效轉(zhuǎn)換。6）及時檢測和分析周圍海水濃度和動植物群生長狀況。
（2）高寒地區(qū)抽水蓄能技術(shù)
在風電大規(guī)模并網(wǎng)之前，甘肅、新疆等地已經(jīng)出現(xiàn)因為電網(wǎng)調(diào)峰能力不足而制約風電消納的情況，今后更大規(guī)模的風電、光電并網(wǎng)對電網(wǎng)調(diào)峰能力的要求將更高，因此，在這些地區(qū)建設(shè)抽水蓄能電站已變得十分必要。
西北大部分地區(qū)海拔高，新疆、青海、甘肅抽水蓄能電站基本位于海拔2000~3500m高程。因此，高寒地區(qū)的抽水蓄能電站需克服困難、依據(jù)具體情況來改進。保證過機含沙量不超標、保證電站發(fā)電用水及冰凍期電站安全運行是西北地區(qū)抽水蓄能電站設(shè)計中需要解決的重要問題。
解決方案：1）預(yù)防措施，做好選點規(guī)劃工作，盡可能將電站位置定在日照長的陽坡坡面，并在選擇渠線時盡量順直。每年冬季來臨之前對進水口攔污柵進行徹底清理，提出副攔污柵并鎖于平臺上以減少冰凌掛在攔污柵上的機會，減緩攔污柵掛冰的速度。嚴格控制庫區(qū)水位在規(guī)定區(qū)間內(nèi)變化，防止冰面上漲造成冰面與壩面底部封死或冰面下降造成庫區(qū)涌冰。2）引水渠口與渠道結(jié)合處，增加設(shè)置一個滑冰隔離板，使上游的冰塊在流入引水渠口前，就被滑冰板隔離到主干河道沖至攔河壩以下，使引水渠只進水不進冰。3）為保證發(fā)電用水，設(shè)計中考慮水損備用庫容。保證過機含沙量滿足要求的主要措施是建攔沙壩。4）加強建設(shè)管理和運行管理，建立完善的建設(shè)運行管理機制。
（3）混合式抽水蓄能技術(shù)
混合式抽水蓄能電站是指結(jié)合常規(guī)水電站開發(fā)抽水蓄能電站，既可以在常規(guī)水電站建設(shè)的同時一并開發(fā)建設(shè)，也可在已建成的常規(guī)水電站上進行擴建或續(xù)建。
混合式抽水蓄能電站主要有以下幾大優(yōu)勢：1）節(jié)省工程投資；2）能量轉(zhuǎn)換效益最大化；3）常規(guī)機組和蓄能機組可聯(lián)合調(diào)度運行；4）優(yōu)化常規(guī)梯級水電站水庫調(diào)度運行。
（4）水泵水輪機短路運行抽水蓄能技術(shù)
基于定速機組和水泵水輪機短路運行（hydraulic shortcircuit operation）方式的抽水蓄能技術(shù)，省去了工況轉(zhuǎn)換和機組的啟停過程，同時運行在發(fā)電和電動模式下，靈活可靠，更方便地隨著電網(wǎng)的功率波動而進行調(diào)節(jié)。當抽水蓄能電站有一臺機組時，該機組同時運行在發(fā)電模式和電動模式。當抽水蓄能電站有多臺機組時，可以使一部分機組運行在發(fā)電模式，一部分機組運行在電動模式。
>>抽水蓄能在新型電力系統(tǒng)中的作用
推動構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，新能源將逐漸成為電源主體，電力電子設(shè)備大量應(yīng)用，系統(tǒng)技術(shù)基礎(chǔ)、控制基礎(chǔ)和運行機理將發(fā)生深刻變化，面臨的復(fù)雜性和不確定性大幅提升，電力電量平衡、安全穩(wěn)定控制等將面臨前所未有的挑戰(zhàn)。因此，新形勢下，以新能源供給為主體，增強系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力，保障電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行和可靠供電，是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要解決的主要矛盾。
在新型電力系統(tǒng)中，抽水蓄能的作用發(fā)揮將更加全面和突出，主要體現(xiàn)在“六應(yīng)對、六提升”：
有效應(yīng)對高比例新能源為電力系統(tǒng)帶來的潛在安全影響，提升電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行能力；有效應(yīng)對高比例新能源帶來的系統(tǒng)調(diào)峰困難，提升電力系統(tǒng)大容量調(diào)峰能力；有效應(yīng)對高比例新能源的隨機性和波動性，提升電力系統(tǒng)快速調(diào)節(jié)能力；有效應(yīng)對高比例新能源出力與電力系統(tǒng)負荷需求不匹配，提升新能源利用水平；有效應(yīng)對高比例新能源電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)動慣量不足，提升電力系統(tǒng)抗擾動能力；有效應(yīng)對高比例新能源上網(wǎng)帶來的高調(diào)節(jié)成本問題，提升電力系統(tǒng)整體經(jīng)濟性。
總體來看，抽水蓄能作為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分，是新型電力系統(tǒng)中調(diào)節(jié)電源的主體、系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行的關(guān)鍵支撐、新能源大規(guī)模發(fā)展的重要保障。
二
國內(nèi)外抽水蓄能發(fā)展歷程及現(xiàn)狀
>>國外抽水蓄能發(fā)展歷程及現(xiàn)狀
1、發(fā)展歷程概覽
（1）抽水蓄能電站發(fā)展起步階段
瑞士蘇黎世奈特拉電站是第一座抽水蓄能電站，于1882年正式落成。截至1950年底，全世界建成抽水蓄能電站31座，總裝機容量約1300MW(部分混合式電站按泵工況最大入力統(tǒng)計)，主要分布在瑞士、意大利、德國、奧地利、捷克、法國、西班牙、美國、巴西、智利和日本。
（2）20世紀50年代~60年代
20世紀50年代是抽水蓄能電站開始迅速發(fā)展的起步階段，到1960年全世界抽水蓄能電站裝機容量3420MW。20世紀60年代年均增長1259MW，到60年代后期，美國抽水蓄能裝機容量躍居世界第一，并保持20多年。
（3）20世紀70年代~80年代
20世紀70年代和80年代為發(fā)展黃金時期，年均增長率分別達到11.26%和6.45%。到1990年底，全世界抽水蓄能電站裝機容量增至86879MW，已占總裝機容量的3.15%。
（4）20世紀90年代
進入20世紀90年代后，發(fā)達國家經(jīng)濟增長速度有所放慢，抽水蓄能電站建設(shè)年均增長率從80年代的6.45%猛降至2.75%，到2000年全世界抽水蓄能電站裝機容量達到114000MW。進入90年代，日本后來居上，超過美國成為抽水蓄能電站裝機容量最大的國家。
（5）2000年~2020年
進入21世紀，西方發(fā)達國家經(jīng)濟增速放緩，抽水蓄能電站的建設(shè)規(guī)模有限。隨著亞洲國家經(jīng)濟增長速度提升，特別是中國、韓國和印度，電力需求旺盛，對抽水蓄能電站的需求增加迅猛。2017年中國超越了日本達到28490MW，成為全世界抽水蓄能電站規(guī)模最大的國家。
2、主要國家抽蓄電站發(fā)展現(xiàn)狀
總體來看，目前國外在運的抽水蓄能電站中，歐美80%以上是在上世紀60到90年代之間投產(chǎn)的，主要功能是配合核電運行。本世紀以來，歐洲抽水蓄能的發(fā)展略有增長，主要為應(yīng)對上世紀90年代和本世紀初能源需求的增加，以及風電、光伏等波動性電源的高速發(fā)展。
（1）日本
在日本，電網(wǎng)充分利用抽水蓄能機組實現(xiàn)削峰填谷，抽水蓄能電站的調(diào)峰、調(diào)頻、填谷、緊急事故備用以及經(jīng)濟性蓄水等性能都得到了較好的發(fā)揮。截至2019年底，日本抽水蓄能裝機規(guī)模為27.6GW，位居世界第二。
（2）英國
在英國的能源結(jié)構(gòu)中，抽水蓄能發(fā)電已有一百多年歷史，其技術(shù)成熟、經(jīng)濟且發(fā)電量大，是目前英國普遍應(yīng)用的儲能技術(shù)。英國抽水蓄能電站相對于燃氣電站容量較小，主要承擔尖峰負荷、容量備用等任務(wù)。目前英國已經(jīng)形成發(fā)、售電市場全面競爭體制，已建成較為成熟的電力交易市場，因此其抽水蓄能電站無需被動接受電網(wǎng)公司調(diào)度指令，可以自由參與市場交易競爭。
（3）美國
美國大部分抽水蓄能電站建設(shè)于1960～1990年之間，仍在運行的抽水蓄能電站中近一半建于上世紀70年代。近幾年間，美國對抽水蓄能建設(shè)的興趣顯著增長。如今，美國多個州正在關(guān)注發(fā)展抽水蓄能的可能性，2026年前加州將新增約1GW的抽水蓄能或類似的長期儲能資源。此外，美國抽水蓄能電站的地域范圍也在不斷擴大，賓夕法尼亞州、弗吉尼亞州、懷俄明州、俄克拉荷馬州、俄亥俄州、紐約州都在探索新項目。
>>國內(nèi)抽水蓄能發(fā)展歷程及現(xiàn)狀
1、發(fā)展歷程概覽
我國抽水蓄能電站的發(fā)展歷程大致可以分為4個階段：探索與試驗階段，總結(jié)與提高階段，快速發(fā)展階段，謹慎發(fā)展階段。
（1）探索與試驗階段
1968年，我國首次在河北崗南水庫安裝了1臺從日本引進的容量為11 MW的抽水蓄能機組，1972年在北京密云水庫安裝了2臺單機容量為12 MW的國產(chǎn)抽水蓄能機組。但由于調(diào)度和機組質(zhì)量問題，加之水頭低、容量小，這些機組并未受到電網(wǎng)的重視。1984年開工、1992年投產(chǎn)的潘家口抽水蓄能電站，安裝了3臺單機容量90 MW的可變速抽水蓄能機組，在電網(wǎng)中發(fā)揮了重要作用，抽水蓄能電站首次得到電網(wǎng)的認可和重視。
（2）總結(jié)與提高階段
1980年以后，隨著核電的發(fā)展，尤其是廣東大亞灣核電站和浙江秦山核電站的建設(shè)，催生了廣州抽水蓄能電站和天荒坪抽水蓄能電站的建設(shè)。通過這2個電站的建設(shè)，培養(yǎng)了一批設(shè)計、施工、監(jiān)理和業(yè)主高素質(zhì)工程建設(shè)人才，為下一步抽水蓄能電站的迅速發(fā)展積累了經(jīng)驗。
（3）快速發(fā)展階段
快速發(fā)展階段以成立抽水蓄能專業(yè)運營公司，即國家電網(wǎng)公司成立國網(wǎng)新源控股有限公司，南方電網(wǎng)公司成立調(diào)峰調(diào)頻發(fā)電公司為標志。這2家發(fā)電公司專門建設(shè)、運營抽水蓄能電站，為電網(wǎng)提供調(diào)峰、調(diào)頻、調(diào)相等輔助服務(wù)。
（4）謹慎發(fā)展階段
“十三五”以來，中國經(jīng)濟進入新常態(tài)，由高速發(fā)展階段轉(zhuǎn)為中低速發(fā)展，經(jīng)濟增長由外延型增長轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)涵式增長，國內(nèi)經(jīng)濟對電力的需求減緩。一批抽水蓄能電站建成后一直處于虧損狀態(tài)，引起運營公司的警惕。抽水蓄能電站建設(shè)進入謹慎發(fā)展階段。
值得一提的是，在新型電力系統(tǒng)建設(shè)的大背景下，隨著2021年9月國家能源局發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃(2021-2035年)》，提出抽水蓄能2030年和2035年的裝機目標，抽水蓄能發(fā)展將進入新階段，即將迎來爆發(fā)式增長。
2、國內(nèi)在運和在建抽水蓄能情況
截至2020年，我國抽水蓄能電站投運總裝機規(guī)模3179萬千瓦，在建總裝機規(guī)模5243萬千瓦。國內(nèi)在運和在建抽水蓄能情況如表1、2所示。
表1 國內(nèi)在運抽蓄電站（截至2020年底，來源：水利水電資料庫）
表2 國內(nèi)在建抽水蓄能電站（截至2020年底，來源：水利水電資料庫）
3、抽水蓄能機組設(shè)備國產(chǎn)化歷程
（1）初步探索階段
二十世紀八九十年代，我國十三陵、廣蓄、天荒坪等大型抽水蓄能機組完全依賴國外進口。21世紀初，哈爾濱電機廠責任有限公司（以下簡稱哈電）通過回龍（2×60MW）、白山（2×150MW）等抽水蓄能項目，引進美國GE公司、日本日立公司等設(shè)計成果和關(guān)鍵技術(shù)，開始了我國抽水蓄能機組設(shè)計制造的早期探索。
（2）技術(shù)引進階段
2003年4月，國家發(fā)展改革委實施“引進技術(shù)、合作生產(chǎn)”的扶持政策，啟動了抽水蓄能機組設(shè)備國產(chǎn)化工作。此階段機組國產(chǎn)化的技術(shù)引進使我國抽水蓄能機組設(shè)計制造能力得到質(zhì)的提升。
（3）消化吸收階段
在技術(shù)引進的基礎(chǔ)上，國家發(fā)展改革委將蒲石河（4×300MW）、黑麋峰（4×300MW）、呼和浩特（4×300MW）三座抽水蓄能電站作為機組國產(chǎn)化的依托項目，堅持“國內(nèi)負責、‘必要時’國外支持”的國產(chǎn)化原則。三座抽水蓄能電站于2015年全部投產(chǎn)運行，此階段機組國產(chǎn)化的消化吸收使我國具備了獨立成套研制大型抽水蓄能機組的技術(shù)能力。
（4）自主研發(fā)階段
2007年，國家發(fā)改委將響水澗（4×250MW）、仙游（4×300MW）、溧陽（6×250MW）三座抽水蓄能電站作為機組自主研發(fā)的依托項目，標志著國內(nèi)主機設(shè)備制造商已經(jīng)掌握大型抽水蓄能機組設(shè)計制造的核心技術(shù)，打破了機組及成套設(shè)備制造技術(shù)的國外壟斷。
（5）成熟應(yīng)用階段
隨著我國抽水蓄能機組裝機容量的快速增長，國內(nèi)主機設(shè)備制造商已經(jīng)積累了豐富的設(shè)計制造經(jīng)驗，并對技術(shù)引進的大部分內(nèi)容進行了完善和二次開發(fā)，在高起點上進行再創(chuàng)新，初步具備了與福伊特、東芝、安德里茨等國外強手同臺競爭的能力。
4、國內(nèi)抽水蓄能裝備制造前沿動態(tài)
經(jīng)過多年發(fā)展，我國已經(jīng)成為全球抽水蓄能規(guī)模最大的國家。在國家政策的支持下，近幾年來我國抽水蓄能裝備的突破主要體現(xiàn)在以下方面。
（1）破解世界難題的水泵水輪機技術(shù)
抽水蓄能機組設(shè)計水頭高，且啟停機工況復(fù)雜，對水輪機各部件的剛強度及抗疲勞性能要求嚴格。為此，以哈電電機、東方電機為代表的我國電力裝備制造企業(yè)，在研發(fā)、設(shè)計、制造過程中開展了大量的創(chuàng)新工作。
國內(nèi)電力裝備制造企業(yè)的一系列技術(shù)創(chuàng)新，提高了機組運行穩(wěn)定性，實現(xiàn)了高效率和高穩(wěn)定性兼顧，特別在高水頭抽水蓄能電站機組上采用了新的控制策略，縮短了水泵水輪機發(fā)電工況啟動并網(wǎng)時間，成功攻克了水頭變幅大的水泵水輪機并網(wǎng)困難的世界性技術(shù)難題。
（2）發(fā)電電動機技術(shù)持續(xù)突破
發(fā)電電動機的設(shè)計從電磁設(shè)計、通風系統(tǒng)設(shè)計、絕緣系統(tǒng)研究、軸承技術(shù)開發(fā)、剛強度及穩(wěn)定性分析技術(shù)研發(fā)等角度取得了長足進步。
在電磁性能技術(shù)研究上，我國擁有行業(yè)通用的Ansoft、Magnet、Flux及Simsen等電磁場及電磁暫態(tài)仿真軟件；同時我國有具有世界先進水平的試驗設(shè)備和國家級大型水電設(shè)備質(zhì)量監(jiān)督檢測中心。此外，還擁有大型水輪發(fā)電機電磁結(jié)構(gòu)及性能實驗?zāi)Ｐ汀⒎謹?shù)極路比繞組抽水蓄能發(fā)電電動樣機及抽水蓄能發(fā)電電動機變頻啟動物理仿真系統(tǒng)等，能夠?qū)罄m(xù)抽蓄項目的研發(fā)提供有效模擬支撐。
在絕緣性能技術(shù)研究領(lǐng)域，哈電電機等國內(nèi)企業(yè)擁有國內(nèi)容量最大、精度最高的定子線棒冷熱循環(huán)裝置，能夠保證定子線棒擁有良好的熱穩(wěn)定性；具備電熱老化實驗、耐環(huán)境溫度、防潮、防鹽霧等試驗?zāi)芰?。此外，在高電壓等級及高海拔環(huán)境的絕緣技術(shù)方面，積累了豐富的工程經(jīng)驗，對未來大容量、高轉(zhuǎn)速抽蓄項目的研發(fā)提供了有力支撐。
在通風冷卻技術(shù)研究方面，國內(nèi)企業(yè)擁有專業(yè)的冷卻技術(shù)研究團隊，應(yīng)用國際通用的Fluent、CFX、Flowmaster等流體及熱分析軟件進行電機的流場和溫度場分析，能夠有效解決電機冷卻技術(shù)研究問題。
在軸承技術(shù)研究方面，自寶泉、惠州、白蓮花等抽水蓄能機組技術(shù)引進開始，哈電電機和東方電機就展開了對蓄能機組雙向推力軸承的瓦面材料、支撐結(jié)構(gòu)、性能計算等關(guān)鍵技術(shù)方法的研究，經(jīng)過30余年發(fā)展，各項研究內(nèi)容已經(jīng)逐漸成熟并取得了豐碩成果。
（3）其他裝備和技術(shù)
與此同時，隨著近年來技術(shù)改造及信息化進程的加速，國內(nèi)的工藝裝備發(fā)生了質(zhì)的變化。以哈電電機為代表的國內(nèi)公司早已配備了功能強勁的下料、熱處理、成型設(shè)備，類別齊全、加工范圍寬廣的系列冷加工設(shè)備，數(shù)控精大稀金屬切削設(shè)備，全自動數(shù)控加工中心、焊接機器人，以及為制造定子線棒、磁極部件、磁軛沖片等關(guān)鍵工件的專用加工設(shè)備。
經(jīng)過近二十年的高速發(fā)展，中國抽水蓄能機組裝備制造水平持續(xù)躍升、制造成就令人矚目，能夠承擔單機容量450兆瓦的抽水蓄能機組的設(shè)計和制造，水頭范圍覆蓋到800米，轉(zhuǎn)輪直徑最大可達7米，轉(zhuǎn)速從100轉(zhuǎn)每分鐘到750轉(zhuǎn)每分鐘，實現(xiàn)了單級水泵水輪發(fā)電機組水頭全覆蓋、轉(zhuǎn)速全覆蓋、容量全覆蓋，為“雙碳目標”的實施提供強有力的裝備制造支持。
可以預(yù)見，隨著抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃的落實實施，我國抽水蓄能技術(shù)和裝備制造水平將進一步躍升。
