1.2 中国水电设备产业发展的规模和取得的成就

1.2.1 中国水电设备产业发展的规模

我国水电设备制造企业发展迅速，基本构成比较完整的、居世界前列的水电设备制造体系，其中包括2家大型企业（哈尔滨电气集团哈尔滨电机厂有限责任公司、东方电气集团东方电机有限公司），3家外资控股企业[天津阿尔斯通水电设备有限公司、上海福伊特水电设备有限公司、东芝水电设备（杭州）有限公司]，全国各地的中小型企业及40家附属设备企业。哈电、东电两家大型集团公司已具备一定的产业集聚能力，基本掌握了水电机组的核心技术，能进行水电机组主机及辅机成套设备的系统集成设计，拥有先进的试验条件和超强的设备制造能力，具备较强的自主研发和试验能力，目前研制的大型水电机组的性能和质量已达到国际先进水平，全年产值约占全行业总产值的60%。

1. 哈尔滨电气集团哈尔滨电机厂有限责任公司

哈尔滨电气集团哈尔滨电机厂有限责任公司（原哈尔滨电机厂，简称哈电）是我国生产大、中型发电设备的重点骨干企业。水轮机、水轮发电机及电站辅助设备的研制是其主要的业务之一。该公司哈尔滨厂区生产厂房面积达25.2万m2，拥有精、大、稀设备300余台。公司还拥有两大水电加工基地：葫芦岛水电大件加工基地和昆明中小水电开发基地。水轮发电机组的年生产能力达到10000MW，最大单机容量达到800MW，并具备制造单机容量1000MW水轮发电机组的能力。该公司制造的大型水电机组，约占国内生产的大型水电机组总装机容量的1/2，产品遍布全国各地，并出口到美国、印度、巴西、俄罗斯等多个国家。

哈电科研设施完备，技术装备精良，拥有目前国内最大的水力机械试验室，共有7座水力机械模型试验台，可进行各种型式水轮机、水泵水轮机模型试验；有多套可分析真机通风系统情况的通风模拟试验模型试验台，可用于大型水轮发电机组全空气冷却研究；有世界上最大的3000t推力轴承试验台，可进行大负荷推力轴承的多种转速和多种负荷工况试验；有800MW蒸发冷却试验台，可对700MW以上容量或更高转速的大型机组进行冷却方式研究；在绝缘研究方面，有可进行高低压线圈各种绝缘、机械性能研究的高压试验大厅；在金属材料研究方面，有岛津精密万能试验机、奥林巴斯PMG3型倒置式金相显微镜、30kW高温箱式电阻炉和高温台式电阻热处理炉、WEW-2000型拉力试验机；在加工装备方面，有UCP-1350型数控加工中心、MAHO-700C型数控镗铣床、XHAE2425×40型数控龙门加工中心、BMC-R2型数控镗床、MAR-630H型卧式加工中心、MAR-500H型卧式加工中心、VB-610型立式加工中心、3.5m数控立车等多台大、精、尖数控设备。为了不断提升水电设备的综合研制水平，与世界先进水平接轨，哈电正在不断加强科研基础设施建设。

2. 东方电气集团东方电机有限公司

东方电气集团东方电机有限公司（简称东电）也是国内发电设备制造的大型骨干企业之一，其最主要的业务之一是研制水轮发电机组及电站控制设备、电站辅机设备等。“十一五”期间，为适应发电设备市场的快速发展，该公司加大投资、技改力度，装备了一大批性能优良、业内领先的重要设备，产品制造能力和水平迅速提高，装备制造能力已达世界一流水平。目前，公司拥有精、大、稀、重型设备数百台，包括国内第一、国际领先的22m多功能数控立车、6.9m×14.5m×4m五轴数控天桥铣床、φ260mm五轴落地数控镗床、350t重型数控卧车、英赛数控转子铣床、16m数控重载卧车、1600t冲床、400t自动冲片生产线、大型数控激光切割机、大型工业退火炉、大型喷丸室、VPI系统及550t起重机等设备，已具备年生产水轮发电机组500万kW的制造能力。“十一五”期间，东电完成了水力机械模型试验室高水头试验台二段独立运行的改造，并完成了新水力台的建设，形成了2个试验工位的试验能力，进一步提高了水力开发能力；针对三峡地下厂房发电机和百万千瓦发电机的蒸发冷却结构，建设了蒸发冷却大型试验台。一大批实验室装备的更新和完善，使该公司的实验研究能力得到有效提高。大电机试验台、轴承试验台、特种电机试验台、焊接研究、强度振动研究、通风研究、绝缘研究、永磁材料研究等关键核心技术研究实验室正在扩建和新建之中。经过“十一五”的建设，该公司已经实现了二维CAD全覆盖，三维设计也在逐步提升，部分关键零部件实现了数字仿真设计，极大地缩短了新产品的开发周期，制造技术信息化水平快速提升。CAM已经在制造中逐步得到应用，产品工艺准备时间和制造周期进一步缩短，科技管理信息化快速发展。“十一五”期间，东电研发投入占产品销售收入的比例逐年提高，由2006年的3.38%跃升到2010年的5.1%。截至2010年年底，东电拥有精、大、稀设备578台，综合产量达到2.64亿kW，其中水轮发电机组5013.61万kW。

3. 上海福伊特水电设备有限公司

上海福伊特水电设备有限公司（简称上海福伊特）由德国福伊特水电集团和上海电气集团于1994年12月合资成立，其中德方占80%股份并负责管理。上海福伊特可以直接使用德国福伊特水电集团最新技术开发成果，采用集团统一的国际化质量标准和管理系统，并得到集团全面的支持。上海福伊特提供从设计、制造、安装监管直至运行的全方位服务，成为服务于中国乃至全球水电市场的合作伙伴。上海福伊特的代表性业绩有三峡、龙滩、拉西瓦、小湾、溪洛渡等水电站的水轮发电机组。

4. 天津阿尔斯通水电设备有限公司

天津阿尔斯通水电设备有限公司成立于1995年，是法国阿尔斯通电力集团在全球范围内最大的加工中心，为客户提供包括设计、生产、项目管理、现场服务和相关辅件设备等各项活动在内的全套水轮发电机组的产品与服务。公司自成立以来，完成了法国阿尔斯通对其进行的全面技术转让，掌握了阿尔斯通在水轮机、发电机、阀门与闸门、调速系统、励磁系统、控制系统等领域开发的先进技术。截至2005年，公司先后赢得包括三峡、尼娜、彭水等国内外大中型水电项目40余个，是中国水电设备市场上全面掌握世界最新技术的水电设备供应商之一。

5. 东芝水电设备（杭州）有限公司

2005年，日本的东芝集团与中国水利水电建设集团公司以股权转让的方式将富春江富士水电设备有限公司变更为东芝水电设备（杭州）有限公司（简称东芝水电）。东芝水电凭借东芝强大的水力、电力设备设计、制造技术后盾，成为我国综合能力较强的水电设备制造商。公司设有金加工、电气、结构、铸造等生产制造工厂，拥有各类大中型先进设备300余台（套），形成了满足大型成套水轮发电机组制造所需的从铸造、焊接、加工、组装到试验的完整制造工序。在金加工方面，装备了20m大型数控立车、14m重型数控卧车、五轴联动数控铣镗床、导叶加工专机等一批现代化加工设备；在电气方面，配备了具有恒温、恒湿功能的全封闭大型定子线圈作业防尘室，有全自动定子线圈包装机、计算机全自动控制热压机、激光切割机、线棒真空加热加压处理设备等；在结构方面，拥有大型数控切割、焊接、卷板设备等国内外先进设备；在铸造方面，拥有大型电弧炼钢炉、工频炉、离心浇注机、理化检测分析实验室及力学机械性能试验室，已具备700MW水轮发电机组的制造能力。

6. 其他中小型水电设备企业

我国有中小型水电设备企业约90家，其中30多家是有着40多年生产历史的老企业，但都不具备水轮机转轮模型开发能力，主要依靠从其他企业转让引进转轮模型技术进行机组设计制造，部分企业仍采用20世纪70年代计划经济时期的水轮机转轮型谱，技术进步缓慢。虽然部分企业已进行技改，增添了大型加工设备，有一定的设备制造能力，但由于技术水平限制，多数只能生产10万kW级及以下的产品。其余企业多为近年进入中小型水电设备市场的民营企业，尽管部分企业生产设备很先进，设备制造能力也比较强，但多数设计和创新能力不足，制约了技术进步和能力提升。有的企业通过各种非正常途径获得水轮机转轮模型资料并进行生产，基本技术数据不全，有的甚至使用未经正规模型试验台试验的“黑转轮”，性能和质量更难以保证。

在附属设备企业中，哈电、东电的附属设备厂是其水电机组成套设备的重要组成，其他主要是独立的专业厂。虽然有的企业在功能设计技术方面与国外差距逐步缩小，但在工艺质量和可靠性方面尚待提高，很多关键元器件依靠进口，且企业规模小、集中度低，需要调整与提高。

为应对经济危机，尤其是全球气候变化，各国进一步加大了对水电的投入力度。目前世界上有165个国家已明确将继续发展水电，其中110个国家规划建设规模达3.38亿kW。中国为应对气候变化已制定了明确的减排目标，为兑现这一承诺，我国需要采取的关键措施之一就是大力发展可再生能源和核能。为了达到2020年非化石能源在一次能源中占比15%的目标，水电将承担9个百分点，预计到2015年我国水电装机容量计划达到3亿kW，到2020年我国水电装机容量达到3.8亿kW。

由此可见，21世纪的前20年将是水电开发的“黄金时期”。随着全球范围内水电的大规模开发，水电设备市场需求很大，前景较好，水电设备产业也将得到相应的发展。广阔的水电设备市场，对企业提出了大型水电机组设计、制造的要求。我国水电设备产业还应当继续升级，提高大型水电设备的研发技术水平和加工制造能力，建立健全的质量保证体系和科学的管理制度，使我国水电设备产业得到大规模、全面的发展。

1.2.2 中国水电设备产业取得的成就

1. 推动了中国水电建设事业的科学发展

我国水电设备产业的发展和水电的建设发展是相辅相成的，水电大开发为水电设备产业带来了发展和技术进步的动力及机遇，水电设备产业的技术进步、能力提升也为水电建设提供了技术保障，为水电大发展奠定了良好的基础。

20世纪80年代以来，在认真执行国家水电发展规划、吸收国外先进技术的基础上，我国大型水电设备国产化取得新进展。在设备选型、参数设计和枢纽机电布置上，我国已具有容量达84万kV·A、推力轴承负荷达5500t、转轮直径达10.6m的三峡水电站混流式机组；最大水头达189.2m、单机容量最大出力达61万kV·A、空冷每极容量达14.57MV·A、转轮直径达6.247m的二滩水电站混流式机组；额定容量达20万kW、转轮直径达8m、推力轴承负荷达4100t的世界单机容量最大、水头最高的轴流机组（水口水电站）；最大水头达637.2m、额定出力达12万kW、转轮直径为2.6m的冶勒水电站冲击式机组；采用世界最先进的蒸发冷却技术、单机容量达40万kW的李家峡水电站水电机组。正是这些巨型水电设备的逐渐国产化及我国水电设备产业的技术进步，坚实了我国水电建设事业的前进步伐，推动了我国水电的可持续发展。

2. 具备了制造巨型水电设备的能力，为三峡等巨型水电工程提供了高性能水电设备

三峡水电站机组的额定功率70万kW，是目前世界上容量最大的混流式水电机组，它的技术性能代表当今世界最高水平。三峡工程对国内企业消化吸收引进技术，培养年轻的技术骨干，形成老中青相结合的技术队伍，建立健全质量保证体系和科学的管理制度，均起到很大的促进作用。三峡水电站机组的技术引进、消化吸收与再创新，实现了大型混流式水电机组的跨越式发展，使我国大型混流式水电机组的性能和质量达到世界先进水平，并在很多重大技术、关键问题上取得了突破与创新。

引进消化吸收与再创新，大大提升了国内水电设备制造企业的研发和制造能力，目前国内60万kW及以上的大型混流式机组在招标竞争中多数中标者为国内制造企业。三峡工程之后，我国先后建造了单机容量70万kW的小湾、龙滩水电站，其后又对单机容量达80万kW的向家坝水电站以及单机容量为77万kW的溪洛渡水电站水轮机进行模型同台对比试验及以此为基础的招标，中标者仍然以国内企业为主。

龙滩水电站是我国于21世纪开工建设的第一座巨型水电工程，在水轮发电机组等关键设备生产制造上带头走出了一条依靠民族工业并在工程实践中大胆采用新技术、新工艺和进行不断创新的模式。龙滩水电站总装机容量为6300MW，共安装了9台700MW混流式水轮发电机组。2002年年底，经过激烈的市场竞争，东电（包括分包方上海福伊特水电设备有限公司）获得了9台水轮机的制造标，哈电获得了9台水轮发电机的制造标。

龙滩水电站水电机组设备在设计制造中突破了多项技术难关。

1）700MW水轮发电机组首次采用全空冷冷却方式。哈电与合作方阿尔斯通公司密切协作，成功地将定子铁心高度降为3.3m，减小了发电机的制造难度；而在发电机电磁设计和结构设计以及推力轴承设计中，均采用当今世界最先进的技术成果，使得龙滩水电站发电机设计制造技术在哈电已有成功经验的基础上又上一个新台阶。

2）设计制造水头变幅巨大（最大水头与最小水头之比高达1.85）的水轮机转轮。

3）首次在工地现场工厂化制作700MW机组水轮机转轮。在龙滩工程之前，尚没有500MW以上机组的水轮机转轮在工地现场整体制作的先例。但考虑到龙滩水电站的运输条件、运输成本、运输安全和交货工期，决定在龙滩工地现场制作转轮。转轮出厂验收证明，龙滩水电站工地现场制造的水轮机转轮各项指标优良。同时，龙滩水电站转轮第一次系统地测试了转轮焊接前后的残余应力，转轮退火后的残余应力均为180MPa左右，只占材料屈服强度的1/3，达到了世界先进水平。龙滩水电站及其地下厂房如图1-8和图1-9所示。

小湾水电站机组是当今世界上水头最高、转速最高、铁心尺寸最大、技术难度最高的700MW空冷机组，技术难度高于三峡水电站。哈电作为投标联合体的主承包方，与合作伙伴法国阿尔斯通公司，共同签订了小湾水电站6台700MW空冷水轮发电机的设计制造合同，标志着哈电在空冷巨型机组的设计、制造上已达到了世界先进水平。

金沙江溪洛渡、向家坝水电站的26台水电机组全部在国内制造，哈电中标10台，东电中标9台，天津阿尔斯通中标4台，上海福伊特中标3台。溪洛渡水电站18台机组单机容量为77万kW，向家坝水电站8台机组单机容量为80万kW，而目前世界上其他已投入运行的水电机组最大单机容量为70万kW。向家坝水电站机组单机容量刷新了世界纪录，机组技术含量也达到目前世界最高水平。

3. 水电设备研发与制造技术已达国际先进水平

经过几十年几代人的艰苦奋斗、改革开放和创新发展，包括产业链上下游各界的共同努力，我国以水电设备制造业为核心的水电设备产业已取得长足进步。

（1）混流式水轮发电机组 我国混流式水轮发电机组除部分特殊高水头尚有差距外，整体已达国际先进水平。70万kW混流式机组已具备独立设计、制造能力，80万kW、100万kW混流式机组正在论证和研发，国产化率已达100%。在市场占有率方面，根据对近年投运及建设中的14座大型水电站80台60万kW及以上机组的统计结果，国产机组的市场占有率为62%，其中三峡水电站70万kW机组的国产占有率为50%。“十一五”期间，溪洛渡和向家坝水电站机组的国产占有率为73%。到2010年，我国制成和研制中的550MW 及以上的混流式水轮发电机组见表1-1。

（2）轴流式水轮发电机组 我国轴流式机组除最高水头尚有差距外，也已达国际先进水平。轴流式机组国产化率为90%，市场占有率为90%。到2010年，我国历年研制的典型轴流式水轮发电机组见表1-2。

（3）灯泡贯流式水轮发电机组 我国灯泡贯流式机组接近国际先进水平。哈电、东电都具备了大型灯泡贯流式机组的设计制造能力，已分别向四川红岩水电站（单机容量为3万kW）、广西长洲水电站（单机容量为4.2万kW）、广西桥巩水电站（单机容量为5.7万kW）提供了具有国际一流水平的大型灯泡贯流式机组设备。灯泡贯流式机组已实现国产化，大容量机组多采用国外转轮技术，国产化率为70%，市场占有率为80%。到2010年，我国制成和研制中的40MW及以上灯泡贯流式水轮发电机组见表1-3。

（4）抽水蓄能机组 20世纪90年代以后，我国加快了抽水蓄能电站的建设步伐。但是，大型抽水蓄能机组全部依靠进口，我国水电设备工业并没有形成相应的大型抽水蓄能机组的研制能力。为了促进抽水蓄能机组研制水平的提高，2003年我国决定仿效三峡机组国产化模式，实现抽水蓄能机组的国产化。截至2010年8月，我国建成和在建的抽水蓄能电站共36座，装机总容量达到29278MW，见表1-4。经过多年的努力，2011年年底，我国首台100%国产化抽水蓄能机组在安徽响水涧水电站并网发电。

（5）冲击式水轮发电机组 我国的冲击式水轮发电机组与国际先进水平差距也比较大。冲击式水轮发电机组已实现国产化，高水头机组多采用国外转轮技术，国产化率为70%，市场占有率为90%。到2010年，我国历年制成的典型冲击式水轮发电机组见表1-5。

4. “走出去”占领国际水电设备市场

借助于我国水电开发的强劲东风，我国水电设备走了一条“引进来，走出去”的道路。刚开始是“引进、落后，再引进、再落后”，然后转变成为“引进、消化吸收、再创新”，再到现在已经开始向海外积极输出“中国制造”的水电机组产品和技术，投标海外水电项目。据统计，我国大型水电设备产品2009年出口额达61679.5万美元，同比增长86.6%。2010年，中国水电机组制造商签下了埃塞俄比亚吉布Ⅲ水电站10×18.7万kW水轮发电机组及其附属设备供货和技术服务的合同，该项目是非洲在建水电项目中装机容量最大的一个。这也表明我国大型水电机组的设计制造进一步获得国际认可，在国际水电机组项目的招标中可与发达国家一争高下。