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春季电力报告丨科技实力进步跃升 服务国家发展大局

发布日期:2021-03-02 浏览次数:434

科技实力进步跃升 服务国家发展大局

——自主创新的三代核电技术全球首堆建成运行,全球电压等级最高柔性直流电网工程创12项世界第一


  2月19日,南方电网公司发布:历时五年研制、验证的电力专用主控芯片“伏羲”实现量产!作为国内首个基于国产指令架构、国产内核的电力专用主控芯片,其量产标志着我国电力工控领域核心芯片从“进口通用”向“自主专用”转变,电力二次设备核心元器件做到了自主可控。

  “伏羲”的出现绝非偶然。近年来,我国电力行业持续加强关键技术攻关和重点装备研发,走在科技创新前沿。

  回顾刚刚过去的2020年,多项电力重大创新成果涌现。我国完全自主知识产权的三代核电技术——“华龙一号”并网商运;迄今为止世界上规模最大的水利枢纽工程和综合效益最广泛的水电工程三峡工程完成整体竣工验收;世界首个具有网络特性的±500千伏张北柔直工程建成投运,并创造了12项世界第一……

  电力行业的科技创新,不仅践行了国家绿色发展战略,也为提升具有自主知识产权核心技术的国际竞争力提供了有力推手。

  发电技术国际领先

  促进能源产业转型升级

  青海省的官方数据显示,截至2020年底,青海电网总装机4030万千瓦。其中,清洁能源发电装机容量达到3638万千瓦,占比超9成;新能源装机占比超6成,风电发电利用率为97%,光伏发电率为95%。

  清洁能源在青海得以大规模开发利用,除了省内风、光、水等自然资源优厚这一有利条件,电力技术的突破是不可或缺的重要因素。

  “十三五”以来,我国在可再生能源技术、储能技术等方面后发优势明显,能源新业态加速兴起,有效促进了我国能源产业转型升级。

  看光电——晶硅电池、薄膜电池最高转换效率多次创造世界纪录,逆变器、数据采集与远程监控系统等关键设备均已实现自主化,有力支撑我国光伏产量及装机规模世界第一。塔式、槽式、菲涅尔式等太阳能热发电技术进入商业化示范阶段,基本建立了完整的太阳能热发电技术产业链,达到国际先进水平。我国的光伏发电技术,已当之无愧地处于世界“领跑”地位。

  看风电——陆上风电技术整体达到国际先进水平,开发了与国情相适应的低风速、低温、高原等兆瓦级新型风电机组并实现广泛应用,有力支撑我国风机产量、装机规模世界第一;海上风电技术攻关及示范有序推进,自主研制的10兆瓦级海上风电机组并网发电。

  看储能——我国已初步建成包括储能电池、电池管理系统、功率转换系统、能量管理系统等在内电化学储能装备产业链;已初步建立工程设计、工程施工、接入调试、运行维护、设备检修等应用产业链;初步建立了电力储能标准体系。

  在科技探索的征途上,传统能源领域亦齐头并进。“十三五”以来,我国在燃煤发电、水电等行业推动持续创新,确保相关领域持续保持国际领先水平。

  在煤电方面,我国超超临界机组技术水平、装机总量和机组数量均居世界首位。建成世界最高参数的百万千瓦超超临界二次再热机组、世界首台60万千瓦超临界循环流化床发电机组。目前,我国正在有序推动建设具有自主知识产权高温合金材料的630℃超超临界二次再热机组、66万千瓦等级超超临界循环流化床发电机组。煤电超低排放机组占比超过85%,煤电大气污染物排放水平已经进入世界领先行列,已经建成世界上最大的清洁煤电供应体系。煤电节能提效改造、灵活性改造技术进一步成熟推广应用。

  在大型水电方面,依托白鹤滩水电站,水电机组单机规模提升到100万千瓦。自主研发的百万千瓦水轮机模型稳定性、可靠性指标进一步提高,运行效率达到96%,是我国大型水力发电技术装备的又一重大突破。水电工程建设能力世界第一,大型水电机组成套设计制造能力领跑全球,掌握了世界单机容量最大的百万千瓦水轮发电机组和三十万千瓦级抽水蓄能机组设计和制造技术,支撑我国成为全球最大水能利用国家。

  核电方面的成绩更是可圈可点。在借鉴国际先进技术理念和成熟经验基础上,我国核电行业自主研发了百万千瓦级三代核电华龙一号和国和一号,主要技术和安全性能指标均达到世界先进水平。

  目前,我国核电已形成了较完备的产业体系,自主成套能力达到10套/年左右,压力容器、蒸汽发生器、数字化仪控系统(DCS)、超大型铸锻件等重大装备和关键材料实现国产化,国产化率达到85%以上。自主研发的世界首台具有四代特征的高温气冷堆商业示范堆、首台快中子堆示范项目已分别在山东石岛湾和福建霞浦开工建设。模块化小型堆、海洋核动力平台等先进核反应堆技术也具备示范应用条件。先进核燃料元件实现自主制造,建成了乏燃料后处理中试厂。

  输电技术攻关克难

  为世界提供“中国方案”

  2020年6月,张北可再生能源柔性直流电网试验示范工程宣布竣工投产。这意味着,每年将有140亿千瓦时的清洁能源将通过这条“空中高速路”输送出去。这对贯彻落实我国能源转型与绿色发展决策部署,构建清洁低碳、安全高效的能源体系将起到科技引领示范作用。

  作为我国重大科技试验示范工程,该工程是世界首个真正具有网络特性的直流电网工程,核心技术和关键设备均为世界首创。工程应用了最先进的电力生产、传输、存储、消纳和运行控制技术,创造了12项世界第一,并成功实现了“突破柔性直流电网构建难题、突破柔性直流容量提升难题、突破柔性直流可靠性提升难题”三大突破,为破解新能源大规模开发利用这一世界级难题提供了“中国方案”。

  对大容量远距离输电领域技术的不懈探索,有力支撑了相关重大能源工程建设。“十三五”以来,我国自主研发、设计、制造并建设了一批世界电压等级最高、输送距离最长、输送容量最大的特高压输电工程,全面掌握了1000千伏交流、±1100千伏直流及以下等级的输电技术。

  柔性直流输电技术占领世界制高点,自主研发建设的世界首个多端柔性直流输电工程已在广东南澳投运;世界上容量最大、电压等级最高的统一潮流控制器(UPFC)工程落户苏南;全球电压等级最高的乌东德水电送出±800千伏特高压多端直流示范工程已开工建设,将有效推动风电、光伏、水电大范围输送消纳并提升大电网安全水平。超导输电技术、先进电力电子器件等前瞻性技术和核心设备也获得长足进步。

  回望2020年,我国不仅持续加快跨省跨区电力通道建设,充分发挥大电网综合平衡能力,多项核心技术攻关更是取得新成效,新技术应用成果丰硕。

  国家电网公司的诸多科技成果,勾勒出了2020年的创新图集——国产±800千伏换流变用干式套管、±535千伏直流电缆、126千伏无氟开关研制成功,3300千伏IGBT、电力工程芯片等核心零部件研制取得重大进展,远海风电柔性直流并网送出成套设计技术取得全面突破。投运1171座北斗地基增强站,初步建成电力北斗精准位置服务网。数据中台、物联平台和业务中台建设加快推进,网上电网、新能源云、基建数字化、现代智慧供应链等应用成效明显。

  南方电网公司成功研制国内首台40.5千伏新型含氟烯烃环保气体绝缘电气设备并一次性通过试验,标志着我国在环保气体绝缘技术领域形成了全新的自主技术路线,打破了国外在绝缘替代气体行业的垄断地位,实现相关产品的国产化,对促进国内气体绝缘设备升级换代、助力实现我国碳达峰、碳中和目标等具有重大意义。同时,该公司以超导、柔性直流穿墙套管、波浪能发电装置等一批关键核心技术为突破口,加快关键核心技术攻关专项行动,实施关键核心技术攻关项目达83项。

  累累硕果为“十三五”画上完满句号,崭新的“十四五”业已启程。科技征途永无止境,我国电力行业必将开拓前沿,促进创新活力竞相迸发,推动科技实力进一步跃升,服务国家发展大局。(转自中国电力新闻网  记着 莫非)

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