广州从化南昆山脉北侧，绿水青山相映成趣。这里建有我国首座大型抽水蓄能电站——广州抽水蓄能电站。今年，该电站投产30年后新添了个“第一”——第一次用上了“国产大脑”。

12月7日，我国自主研制的首套抽水蓄能核心控制系统在广州、惠州两座抽水蓄能电站投运以来，安全启动已超过1500次、累计运行超过1.7万小时。这标志着抽水蓄能电站4类核心控制子系统均成功实现了全面国产化。

这个“国产大脑”是我国抽水蓄能电站长期以来的短板

虽然我国在抽水蓄能主机设备领域已经实现了全面国产化，多项技术国际领先，但核心控制系统的关键部件一直依赖进口，备品备件更新困难，控制程序如同“黑匣子”，核心功能优化存在盲区。

因此，南网储能牵头组建的研发团队选取广州、惠州两座抽水蓄能电站为平台，开展四大系统的“元件级”国产设备研发。

经过两年多的艰苦努力，研发团队逐一取得了40项重大技术创新，21项技术填补国内空白。

其中调速系统和励磁系统已通过成果鉴定，设备性能达到国际领先水平。这个“国产大脑”的成功研制和应用，意味着我国抽水蓄能电站已经突破了“大脑”瓶颈，实现了核心控制系统的全面国产化。

坚信“中国制造”一定能彻底打破“卡脖子”现状

据统计，抽水蓄能机组四大类核心控制系统，涵盖核心控制器、调节器等206种设备，包含各类元器件近12万个。研发我国完全自主可控的抽水蓄能核心控制系统是一项“工程浩瀚”的集成创新。设备选型是整个研发工作的第一步，也是后续研发环节顺利实施的关键一步。

“整个攻关不是别人要我们做，而是我们主动要做，总得有人迈出这一步，支撑我们前行的动力是坚信抽水蓄能领域的‘中国制造’最终一定能彻底打破‘卡脖子’现状”，项目攻关团队总负责人、南网储能检修试验分公司副总经理巩宇感慨地说到。调研技术领域的制造业现状，选择能达到研发合作要求的设备供应商，成为研发初期各攻关小组的共同任务。

计算机监控系统方面，团队对国内可编程控制逻辑器产品的核心处理单元、信号输入输出模块、核心应用服务器等部件进行全方位比选，最终选择了基于龙芯2K1000芯片的NJ600系列可编程控制逻辑器，确保关键元器件充分满足抽水蓄能机组监控系统响应需求。

调速系统方面，面对我国新能源大规模加快并网对抽水蓄能机组提出的更高调速要求，团队聚焦“频率采样精度”这一影响系统核心功能的关键要素，开发研制出比现有进口“0.001Hz”分辨率调速器更高精度等级的“0.0001Hz”分辨率国产调速器。而这“精度前移一个小数点”的背后，是团队解析测频回路解析、设计采样方案、理论验证、比选元器件、设备配合组装及工程验证等历时500余天的技术攻关。

励磁系统方面，直流灭磁开关是励磁系统的核心部件，而此前国内并没有适用于300MW抽水蓄能机组的开关产品。团队协同上海立新电器公司组建生产联合攻关小组，从开关绝缘材料选取、模具制作、生产工艺运用等方面全环节把控产品质量，最终研制出LXDM9型开关，各项试验数据达标。

继电保护系统方面，为了让抽水蓄能继保设备芯片依赖进口成为历史，团队成员联合设备厂家深入开展自主可控保护装置的可靠性验证，经过性能测试、动模测试、型式试验、模块化设计，研制出搭载国产自研芯片的PCS-985GM-G自主可控抽水蓄能发电机继电保护装置。

走进巩宇的办公室，国家杰出贡献科学家钱学森的相片醒目入眼，而钱老那句“外国人能搞，我们中国人就不能搞？”也成为了两年多来他与团队成员共勉最多的“加油令”。正是基于“这口气”，核心技术攻关不断取得突破，关键技术部件从无得有，产品核心性能迭代升级。

以技术路线创新保障系统性能可靠

相比于常规水电站，作为灵活调节电源的抽水蓄能电站，其核心控制系统的工况更为复杂，起停更加频繁，需要实现的功能更多，对整套系统可靠性的要求更高。

如果把整个攻关过程比作盖一座高楼，设备选型仅仅是完成了建造的“施工选材”，功能研发则要求全面系统完整地制定“施工方案”，其难度不言而喻。面对四大类系统的不同职责功能，团队“因地制宜”地采取不同技术手段，确保“不同类系统，同一样可靠”。

计算机监控系统方面，团队自主建立了基于混合连接的高效组网方式和边缘协同的高效数据采集网络，研发可多线程并列运行的机组流程控制程序和基于全量SOE设计的数据采集策略，同时自主设计了成套控制软件程序，其中创新开发了40余种功能，优化了320个控制模块性能，实现了机组监控系统功能的有效输出。

调速系统方面，团队深入研究系统导叶动作的同步控制及不同步可靠监视功能，提出满足高精度数据控制、完整PID闭环调节、多工况启停及稳定运行等要求的系统设计，在控制上具备高度的完整性，以实现各功能高效协同，避免误调误控。2023年4月18日，由中国工程院院士张勇传领衔的评审专家委员会对团队研发的调速系统进行科技成果鉴定，认定产品基于云边端协同的数智调速系统状态智能分析与故障预警、多接力器同步协调控制技术等达到国际领先水平。

励磁系统方面，团队严格把关成套励磁设备采用国产芯片后的采样精度和运算速度，严苛依据国标要求完成全套控制模型测试，创新性地采用全柜TCP传输，数据采集和检测性能得到了大幅提高。2023年9月2日，由中国电力科学研究院等9家单位（机构）的专家组成的评审专家委员会对团队研发的励磁系统进行科技成果鉴定，认定产品核心技术达到国际领先水平。

继电保护系统方面，为确保研发保护装置与其他保护装置互不干扰，实现主要模块可与现有保护装置兼容，团队对保护配置及参数定值整定功能深入研究，设计出自主可控的保护装置单独组屏功能。

整个功能研发的历程，也是研究成果不断涌现的过程。“一种蓄能机组监控分析设备”“适用于抽水蓄能机组的调速模拟系统”“一种励磁系统的可控硅支路电流测量装置及方法”“蓄能电站继电保护功能校验软件”等25项知识产权成果相继形成。

那么，这个“国产大脑”到底有什么作用呢？

首先，它提高了抽水蓄能电站的运行效率。

抽水蓄能电站是一种利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。在这个过程中，核心控制系统的性能直接影响着电站的运行效率。

而“国产大脑”的成功应用，则意味着我国抽水蓄能电站的运行效率得到了大幅提升。

其次，“国产大脑”的应用降低了抽水蓄能电站的运营成本。

过去，由于核心控制系统的关键部件依赖进口，备品备件更新困难，导致电站的运营成本居高不下。而现在，“国产大脑”的成功研制和应用，则意味着我国抽水蓄能电站可以自主生产关键部件，备品备件更新更加便捷，从而降低了运营成本。

此外，“国产大脑”的成功应用还提高了我国抽水蓄能电站的安全性。

过去，由于控制程序如同“黑匣子”，核心功能优化存在盲区，导致电站存在一定的安全隐患。而现在，“国产大脑”的透明化和可优化性，使得电站的安全性能得到了大幅提升。

总的来说，“国产大脑”的成功研制和应用，是我国抽水蓄能电站发展的一大里程碑。

它不仅突破了长期以来的技术瓶颈，实现了核心控制系统的全面国产化，而且还提高了电站的运行效率、降低了运营成本、提高了安全性。这无疑为我国抽水蓄能电站的未来发展奠定了坚实的基础。

展望未来，“国产大脑”将继续推动我国抽水蓄能电站的创新与发展。它将带领我们走向一个更加绿色、高效、安全的能源未来。在这个过程中，我们期待着更多的科技创新成果涌现出来为我国的能源事业贡献力量。

文章来源： 光明网，中国能源报，科技众神上观新闻