依托重大工程帶動我國水電設備制造業(yè)水平升級

　　三峽工程充分發(fā)揮國家重大工程對技術創(chuàng)新的帶動作用，堅持以自主創(chuàng)新提升我國水電產(chǎn)業(yè)整體技術水平，通過引進、消化吸收、再創(chuàng)新，在短短7年左右的時間里，取得了一大批自主知識產(chǎn)權成果，實現(xiàn)了從生產(chǎn)32萬千瓦機組的技術水平，到70萬千瓦機組的重大突破，使我國水電設備制造業(yè)一舉跨越與國外30年的差距。國產(chǎn)三峽機組達到了國際同等水平，自主研制的840MVA水輪發(fā)電機全空冷技術達到了國際先進水平?！叭龒{模式”以重點工程帶動自主創(chuàng)新，是國內自主創(chuàng)新的新標志。

　　文 中國長江三峽工程開發(fā)總公司黨組成員、副總經(jīng)理 曹廣晶

　　中國長江三峽工程開發(fā)總公司科技與環(huán)保部主任 孫志禹

　　三峽水利樞紐規(guī)模宏偉、效益巨大、技術復雜、影響深遠，是舉世矚目的跨世紀工程。三峽工程是當今世界上最大的水利樞紐，無論其建設規(guī)模還是技術難度均居世界前列。

　　科技是整個三峽工程的先導和基礎。三峽工程所使用的機電設備關系到整個樞紐工程的安全可靠運行和綜合效益的實現(xiàn)，因此，對機電設備的參數(shù)、性能、質量和可靠性要求，一直是三峽工程的關鍵問題之一。三峽機組無論在尺寸、重量和技術參數(shù)方面，均達到或超過當時世界水平，加之電站運行水頭變幅大，又擔任調峰任務，負荷變化大，性能參數(shù)高，保護與監(jiān)控自動化程度高，是當時設計、制造、安裝、運行難度最大的機組設備。這給水輪發(fā)電機組的設計選型帶來極大的難題，同時，也給機組的安全穩(wěn)定運行帶來極大的挑戰(zhàn)。當時，國內大型水輪發(fā)電機組設計、制造的廠家僅為哈爾濱電機廠和東方電機廠兩家，國內同類型的水輪發(fā)電機組轉輪直徑最大為8m，功率為320MW，而三峽水輪機轉輪直徑卻達10m，單機容量達700MW。

　　其設計和制造難度之高，讓世界著名的水輪發(fā)電機廠商也頗感棘手。如果僅靠自力更生，立足于國內廠家制造，由于當時缺乏設計、制造巨型水電機組的成熟技術和經(jīng)驗，不僅三峽工程要冒工程進度和質量的風險，而且，國內制造企業(yè)也難以獲得世界先進技術，追趕世界技術進步的潮流；如果僅僅靠采購國際一流制造廠家的先進設備，雖有利于三峽工程如期投產(chǎn)和實現(xiàn)一流質量目標，但要花費不菲的大量外匯，增加工程成本，更重要的是永遠擺脫不了對國外的技術依賴。因此，為了既確保三峽工程的質量達到一流，又不失時機地扶持民族工業(yè)，黨中央、國務院果斷決策：三峽左岸電站機組實行國際采購，走“技貿結合、技術轉讓、聯(lián)合設計、合作生產(chǎn)”之路，明確提出了依托三峽工程，走自主創(chuàng)新與技術引進相結合的道路，通過技術引進，消化吸收，自主創(chuàng)新，逐步實現(xiàn)三峽工程裝備國產(chǎn)化。

　　技術引進 消化吸收 自主創(chuàng)新

　　以自主創(chuàng)新為原則，國家統(tǒng)一協(xié)調技術引進

　　在三峽工程中，我國政府不僅投入了巨額的技術引進資金，而且成立了國務院三峽工程建設委員會及其辦事機構——國務院三峽辦，負責三峽工程的全面協(xié)調及實施。構建法人化的運作主體，成立三峽總公司。三峽總公司是一個自主經(jīng)營、自負盈虧的法人實體。它不是行政指揮者，而是項目法人，對工程籌劃、籌資、組織施工、生產(chǎn)營運、技術創(chuàng)新、還貸等進行全程管理，有效地把責、權、利統(tǒng)一起來，有利于控制工程進度、質量和投資。在技術引進招標的過程中，我國政府將三峽工程左岸水輪機組整體作為招標標的進行招標，使得此次招標合同金額規(guī)模非常大，對任何公司都有很強的吸引力，而且以獲取先進技術為招標和進行下一步右岸機組施工的導向，果斷地拒絕了一批拒絕轉讓技術企業(yè)的投標申請，使得我國企業(yè)在技術引進過程中占據(jù)了有利的地位，最終使得本次技術引進取得了成功。

　　以巨大的市場需求為籌碼，迫使國際廠商轉讓核心技術

　　堅持對外開放，運用市場競爭機制，在引進一流機電產(chǎn)品的同時全面引進關鍵技術。三峽電站單機容量70萬千瓦，是世界上容量最大、直徑最大、重量最重的機組。同時，總金額為7.4億美元的三峽左岸14臺水輪發(fā)電機組的一次性采購合同是當時世界上最大的水電機組采購項目，在全球水電行業(yè)處于低谷的情況下，對跨國公司無疑很有吸引力。1996年6月，中國三峽總公司對外宣布左岸電站一次采購14臺70萬千瓦水輪發(fā)電機組。消息發(fā)布后，一下吸引了全球著名水電設備制造廠商和跨國公司，組成了6個投標體競爭投標，形成了激烈的競爭局面。最終，阿爾斯通和 ABB(后并入阿爾斯通發(fā)電公司)組成的供貨集團，挪威克瓦納(后并入 GE 水電)負責水力設計，中標8臺，與哈電合作；加拿大 GE 和德國伏依特、西門子(VGS)聯(lián)合體中標6臺，與東電合作。其中，國內兩家制造企業(yè)分包份額大于合同總價的30%。

　　三峽總公司充分發(fā)揮業(yè)主統(tǒng)籌協(xié)調的主導作用，以市場為導向，搭建了國際化競爭的平臺。在左岸14臺機組招標文件中三峽總公司明確提出了“三個必須”：投標者必須與中國制造企業(yè)聯(lián)合設計、合作制造；必須向中國制造企業(yè)全面轉讓核心技術，培訓中方技術人員；中國制造企業(yè)分包份額不低于合同總價的25%，14臺機組中的最后2臺必須以中國企業(yè)為主制造。為確保核心技術轉讓完全到位，三峽總公司支付了1 635萬美元的技術轉讓費。通過上述舉措，哈爾濱電機廠和東方電機廠(以下簡稱哈電和東電)等國內企業(yè)完整地引進了核心技術，大大提高了設計制造能力，在三峽左岸機組制造中的實際份額達到50%以上，后4臺機組以哈電和東電為主制造，投產(chǎn)后各項運行指標均達到設計要求。同時，國內企業(yè)通過引進技術形成了自主創(chuàng)新能力，為自主設計制造70萬千瓦特大型水輪發(fā)電機組奠定了基礎。

　　通過引進、消化吸收、再創(chuàng)新，實現(xiàn)重點跨越

　　三峽左岸機組制造時我國企業(yè)沒有這種能力，全部都是買別人的東西。但是，因為我們有這塊市場，在跟別的國家引進技術、引進設備時多了一個籌碼，以“市場換技術”，可以要求他們與中國的企業(yè)進行技術轉讓和技術合作，讓國內制造廠能參與部分零部件的配套，以此進行先進技術的消化吸收和再創(chuàng)新。所以，到了右岸之后，情況就已經(jīng)發(fā)生了很大變化，中國的企業(yè)可以獨立參與投標，在許多重要技術參數(shù)上甚至還超過了國外企業(yè)。

　　三峽工程通過追求國產(chǎn)化的目標，實現(xiàn)了國內相關技術的重點跨越。三峽機組追求的國產(chǎn)化是“三自”的國產(chǎn)化，即自主設計、自主制造、具有自主知識產(chǎn)權。在三峽工程機電設備國產(chǎn)化的廣度和深度上，三峽機組從分包制造到獨立制造，制造份額的提高體現(xiàn)出國產(chǎn)化的寬廣度；從轉輪鑄件、蝸殼鋼板等關鍵材料的完全進口到國內采購，原材料的逐步國內采購，展現(xiàn)出國產(chǎn)化的深度。

　　三峽左岸14臺機組制造中，哈電、東電參與了所有關鍵部件的分包制造并各自為主制造了一臺機組，上海福伊特西門子(原上海希科)、天津阿爾斯通承擔部分設備制造任務，水電八局承擔水輪機埋件制造任務。合同簽訂時國內分包份額達到38.6%，機組制造過程中發(fā)生變更，實際國內分包份額超過50%；三峽右岸12臺機組制造中，哈電、東電和ALSTOM各自承擔了4臺機組的設計制造任務，天津阿爾斯通參加了ALSTOM合同中關鍵部件的制造，水電八局和葛洲壩承擔了水輪機埋件制造任務。國內合同份額占2/3，國內制造份額超過了70%；與左岸相比，右岸國內制造份額得到了大幅提高，充分體現(xiàn)出我國大型水電設備國產(chǎn)化推進的寬廣度。

　　三峽左岸蝸殼高強鋼板完全依賴從日本進口，通過國內企業(yè)的積極努力，鞍鋼和寶鋼分別研制出了性能完全相同的高強鋼板ADB610D、B610CF，三峽右岸蝸殼鋼板完全由鞍鋼和寶鋼供貨。左岸水輪機轉輪的鑄件基本上依靠從韓國斗山、法國等少數(shù)國外鑄件廠進口，為減少此類重要原材料對國外進口的依賴，國內機械制造行業(yè)從左岸就開始了轉輪鑄件的試制，目前，鞍鋼、大重、二重、一重、哈電、共享等國內企業(yè)已具備量產(chǎn)能力。通過國家政策支持和行業(yè)合作與相互促進，國內企業(yè)從科研攻關開始直至量產(chǎn)，逐步實現(xiàn)了核心部件的關鍵材料國內制造，展現(xiàn)出了我國大型設備國產(chǎn)化推進的深度。

　　國產(chǎn)化程度決定了機組招標方式；國產(chǎn)化水平和產(chǎn)能決定了分配方案。如，三峽總公司向家壩、溪洛渡的國際招標結果是：19臺由哈電、東電國內企業(yè)制作，7臺由天津阿爾斯通、上海福伊特西門子合資廠制造。因為，向家壩、溪洛渡機組招標時，哈電、東電在三峽機組國產(chǎn)化上已取得了實質性成果，天津阿爾斯通和上海福伊特西門子也通過許多大型水電項目的實踐檢驗，在其母公司的技術支持下具備了700MW級機組的設計制造能力。從三峽左岸的全部國際公開招標，至三峽右岸4臺國際公開招標，再到向家壩、溪洛渡全部國內公開招標，不同的招標政策反映出不同的國產(chǎn)化水平，國產(chǎn)化程度的提高促進了招標方式的改變。同時，在溪洛渡、向家壩投標方各家的模型同臺對比試驗結果表明，各家的水力設計處于同一高水平上。通過三峽工程國產(chǎn)化成果的實踐，哈電、東電均具備了完全的自主設計制造能力，天津阿爾斯通和上海福伊特西門子在水力設計和電磁設計等核心技術方面需要其母公司提供技術支持，部分核心部件的國內生產(chǎn)還需實踐檢驗。在向家壩、溪洛渡機組招標過程中，我們發(fā)現(xiàn)從三峽左岸至三峽右岸，再到向家壩、溪洛渡，每一次招標都帶來技術的進步：無論水力設計的提升，還是在全空冷發(fā)電機的推廣，發(fā)電機電壓等級的選取，每一步都成為了行業(yè)技術進步最好的見證。

　　經(jīng)濟與社會效益

　　三峽工程充分發(fā)揮國家重大工程對技術創(chuàng)新的帶動作用，堅持以自主創(chuàng)新提升我國水電產(chǎn)業(yè)整體技術水平，通過三峽左岸機組的技術引進、消化，設計水平實現(xiàn)了飛躍。

　　水輪機方面，右岸電站招標過程中，國內廠商自主設計的水輪機模型試驗在同臺對比試驗中，哈電、東電的模型試驗成果與國外廠商站到了一個平臺上，效率、穩(wěn)定性達到了國際先進水平，水輪機水力學設計實現(xiàn)了自主設計而且有所創(chuàng)新突破。發(fā)電機方面，發(fā)電機全空冷技術在大容量水輪發(fā)電機應用上取得重大突破。哈電在引進技術的基礎上，自主研制成功目前世界上容量最大的840MVA全空冷水輪發(fā)電機，突破了原有機組容量對全空冷技術采用的限制，開辟了巨型水輪發(fā)電機組全空冷技術應用的廣闊前景。此外，三峽右岸的主變壓器、GIS、勵磁調速系統(tǒng)及計算機監(jiān)控系統(tǒng)等重大裝備通過左岸的引進消化吸收，國內廠家的設計制造能力和技術水平都提升了一個高度，達到國際先進水平。在引進消化吸收的同時，各制造廠家擁有了具有自主知識產(chǎn)權的原始創(chuàng)新，如應用于700MW級大型水輪發(fā)電機的蒸發(fā)冷卻技術。2008年12月，在三峽召開的“三峽電站水輪發(fā)電機組性能評審會”上，經(jīng)曾經(jīng)參與三峽工程機電設備論證、科研、設計、制造、安裝、運行等工作的40多位專家評審認為，國產(chǎn)三峽機組在水力設計、電磁設計、冷卻方式、絕緣技術等方面都達到了國際同等水平，三峽右岸電站機組總體性能優(yōu)于左岸電站機組。哈電自主研制的目前世界上單機容量最大的840MVA水輪發(fā)電機全空冷技術達到了國際先進水平。

　　分析與啟示

　　“三峽模式”以重點工程帶動自主創(chuàng)新，是國內自主創(chuàng)新的新標志。“三峽模式”成功實施帶給我們有益的啟示：

　　以重大工程帶動自主創(chuàng)新能力提升需要體現(xiàn)國家意志。

　　在技術引進招標的過程中，正是我國政府將三峽工程左岸水輪機組整體作為招標標的進行招標，才使得此次招標合同金額規(guī)模巨大，成為談判的重要籌碼。自主創(chuàng)新不僅是企業(yè)自身發(fā)展的需要，更是提高國家整體科技水平和綜合國力的要求，是企業(yè)承擔的重要社會責任。因此，國家對企業(yè)自主創(chuàng)新要給予必要的引導和支持。在三峽工程建設初期，我國不具備生產(chǎn)70萬千瓦特大型水輪發(fā)電機組的能力，國家從全局和長遠考慮，提出了“技貿結合、技術轉讓、聯(lián)合設計、合作生產(chǎn)”的方針。正是這一重大決策，奠定了三峽機組引進消化吸收再創(chuàng)新的基礎，堅定了國內企業(yè)勇于創(chuàng)新、躋身世界一流的信心和決心，從而推動了我國民族制造工業(yè)的發(fā)展。

　　該模式實施需要具備和充分利用國際和國內條件。

　　國際水電發(fā)展的一個趨勢是：大型水電設施在亞洲發(fā)展最快，而在北美地區(qū)近些年來基本沒有發(fā)展，進入21世紀后還有下降的趨勢。例如，北美水電的開發(fā)率有的達到了80%~90%，因此，不可能有大幅增長，再開發(fā)需要的成本投入太大。而中國目前水電開發(fā)率僅有20%多，并且具有良好的成長空間。因此，我國水電開發(fā)工程對于國際大公司具有巨大的誘惑力。三峽創(chuàng)新模式的成功實施從一定程度上是充分利用有利的國內、國際條件，適時地把握了通過合作再創(chuàng)新的機遇。

　　國內必須提前具備一定的技術積累。

　　國家對三峽工程自主研發(fā)的長期支持和技術積累，為引進技術的消化吸收再創(chuàng)新奠定了堅實基礎。在三峽工程開工前，相關部門圍繞三峽機電設備國產(chǎn)化、對民族工業(yè)的扶持政策等，制定了切實可行的支持鼓勵政策及措施。三峽工程的重大裝備科研攻關項目，列入“六五”到“十五”連續(xù)5個國家“五年”計劃，我國相關科研機構、院校及機電設備制造廠為此做了充分準備。從1983年可行性審查會到國家正式批準三峽工程開工的十余年論證中，三峽工程的重大裝備前期科研攻關一直沒有停止。在上個世紀80年代進行三峽工程論證時，原國務院重大裝備領導小組辦公室將三峽工程機電設備，列入國家重大技術裝備研制項目，組織各大制造廠、設計院、高校和科研院所等有關單位開展科技攻關。先后建立了高水頭水力試驗臺進行水輪機水力設計與模型試驗的研究；建立了1 000噸級、3 000噸級推力軸承試驗臺；進行6 000噸級推力軸承的計算與試驗研究；總結了國內設計制造大型水電機組的經(jīng)驗；配合設計部門和論證小組提出了三峽工程的水輪機和水輪發(fā)電機的參數(shù)方案；在制造能力方面，國家通過技改計劃，投入近8億元資金，支持哈電和東電進行技術改造，為立足于國內自主設計制造做了大量的準備。

　　需要以企業(yè)為主體，建立產(chǎn)學研合作平臺。

　　自主創(chuàng)新必須發(fā)揮企業(yè)的主體作用。自主創(chuàng)新只有堅持以企業(yè)為主體，才能在面向市場、面向應用中取得實效。三峽工程建設有效地利用市場手段，發(fā)揮業(yè)主的主導和協(xié)調作用，組織參建各方建立了科研、設計、制造聯(lián)合創(chuàng)新的團隊，形成了聯(lián)合創(chuàng)新的機制，集中力量在一些關鍵領域取得了重大的技術突破。一大批企業(yè)通過參與三峽工程建設，提升了自主創(chuàng)新能力。同時，自主創(chuàng)新要創(chuàng)建廣泛合作的平臺，充分利用國內外的各種技術資源，在更高的起點上更快地提升我國企業(yè)的自主創(chuàng)新能力。在三峽工程建設中，我們開展了廣泛的國際技術交流與合作，引進世界一流的施工機械和機電設備，學習借鑒全球最先進的施工技術與管理經(jīng)驗，聘用國際一流的專家開展工程咨詢，使三峽工程成為一個面向全球全方位開放的工程，成為代表當今世界最高建設水平的水電工程。