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尼姆连森图片:國家電網:以科技創新推動能源電力跨越發展

尼姆鲁兹 www.yqinit.com.cn 來源: 中國電力新聞網      日期:19.09.26

  堅持創新驅動,以科技創新推動能源電力跨越發展

  ——壯麗70年能源電力回顧與展望之科技創新篇

  開欄的話:70載時光流轉,70年見證發展?;厥墜?,70年能源電力發展歷程凝聚起怎樣的精神力量?展望未來,70年的行業經驗如何轉化為前行的動力,推動“中國號”巨輪繼續前行?今起,國家電網有限公司黨組宣傳部會同國網能源研究院,在中電傳媒推出“壯麗70年 奮斗新時代——能源電力回顧與展望”系列文章,從能源戰略、 供需形勢、 科技創新、深化改革、 為民服務、國際合作、“三型兩網”等方面展現能源電力行業輝煌成就,昭示中華民族闊步邁向偉大復興的光明前景。

 

1972年,中國電科院參與中國第一個330kV劉家峽-天水-關中交流輸電工程調試。劉家峽—天水—關中超高壓輸變電工程,是我國自行設計、制造、施工建設的第一項330千伏超高壓輸變電工程。

  科技興則民族興,科技強則國家強。縱觀歷史,創新始終是一個國家、一個民族發展的重要力量。放眼國際,大國之間的競爭,本質上就是生產力之爭,其核心是科技創新能力之爭。電網是國家重要的基礎設施,是關系國家能源安全、服務國民經濟社會發展的重要組成部分。新中國成立70年以來,我國電網始終堅持科學技術是第一生產力,從世界首個特高壓示范工程成功運行到主導制定世界標準,從實現14億人口戶戶通電到“走出去”成為全球知名品牌….,取得一次又一次巨大飛躍。國家電網有限公司作為特大型國有重點骨干企業,聚焦國家重大戰略需求,把握世界能源發展趨勢,面向世界電力科技前沿大力推動創新驅動發展,在特高壓輸電、智能電網、大電網安全控制、新能源并網等核心技術和關鍵領域率先取得突破,為我國電力工業實現從小到大、從弱到強、從“跟隨時代”到“引領時代”的偉大跨越,為推動我國“四個革命、一個合作”能源安全新戰略加快實施作出了積極貢獻。

  一、搶占全球電力技術制高點,實現輸電領域世界引領

  我國能源資源與能源需求逆向分布,決定了必須發展特高壓電網,以解決能源的遠距離、大規模輸送與配置問題。但我國發展特高壓交流、直流輸電工程面臨一系列世界級技術難題,國際上沒有成熟的經驗,創新難度極大。為解決特高壓輸電的重大共性關鍵技術問題,在國家科技部等有關部委和兩院院士的指導下,國家電網有限公司牽頭,聯合科研、高校、設備制造等160多家單位協同合作,圍繞特高壓試驗研究、規劃設計、設備研制、工程建設和運行管理,組織開展了全方位的科研攻關,在技術、裝備、標準及工程建設、運行等方面取得了全面創新與突破。

2010年,“電力系統潮流分網并行計算方法”獲得中國專利金獎,周孝信院士代表項目團隊領獎。

  核心技術方面,國家電網有限公司開展了300多項基礎理論課題研究,攻克了特高壓交流過電壓、潛供電流抑制、雷電防護及特高壓直流外絕緣、電磁環境控制、大截面多分裂導線等世界難題,全面掌握了特高壓交直流輸電核心技術,在特高壓交直流混合大電網安全控制領域達到世界領先水平。關鍵設備方面,國家電網有限公司聯合國內裝備企業研制了包括特高壓變壓器、電抗器、斷路器等主設備在內的近百項首臺首套特高壓關鍵設備,如世界首臺單體式1500MVA/1000kV單相特高壓交流變壓器、世界首臺特高壓氣體絕緣金屬封閉輸電線路(GIL)產品等,帶動了我國電工裝備制造業的全面升級和國際競爭力的全面提升。重大工程方面,國家電網有限公司建成了世界上電壓等級最高、輸電能力最強的1000千伏晉東南—南陽—荊門特高壓交流試驗示范工程,研制完成了世界首個±1100千伏特高壓直流穿墻套管并應用于±1100千伏昌吉—古泉特高壓直流工程,支撐我國成為世界首個全面掌握特高壓交直流技術并實現商業化運行的國家。

2015年8月國家電網公司啟動“新一代特高壓交直流電網仿真平臺”研發。2017年底,該平臺通過了由盧強等11位院士和多名專家的驗收,得到高度評價。

  國家電網有限公司在特高壓交、直流輸電領域不斷創新突破,不僅獲得了2012年、2017年國家科技進步特等獎,還在世界上率先建立了全套特高壓技術標準體系,徹底扭轉了我國電力工業長期跟隨西方發達國家發展的被動局面,實現了“中國創造”和“中國引領”。截至2018年底,國家電網有限公司已建成“八交十直”特高壓骨干電網,為推動我國能源資源大范圍優化配置和清潔能源大規??⒂τ?,促進清潔低碳、安全高效的現代能源體系建設奠定了堅實的基礎。

  二、加強電網運行關鍵技術突破,確保電網長期安全穩定運行

  大電網安全是國家安全的重要組成部分。近20多年來,美國、加拿大、俄羅斯、印度等世界上許多國家和地區先后發生大面積停電事故,給經濟社會發展造成很大影響。國家電網有限公司自成立以來,始終圍繞電力安全相關技術展開大力攻關,在電網穩定性理論、仿真分析、安全防御等領域取得了一系列原創性成果,推動國家電網成為世界上近20年來唯一沒有發生大停電事故的特大型電網。

2010年7月2日,由中國電科院負責系統調試的公司首條特高壓直流工程——±800kV向家壩-上海特高壓直流示范工程極1直流線路短路試驗成功。

  系統運行方面,國家電網有限公司研發了具有完全自主知識產權的大電網智能調度控制系統,開展了柔性輸電技術攻關,解決了在高電壓、大電流運行條件下直流故障電流可靠關斷的技術難題,顯著提升了駕馭復雜大電網的能力;大力開展源網荷儲友好互動技術攻關,在江蘇建成世界首個“大規模源網荷友好互動系統”,實現了毫秒級用電負荷控制;建成全球規模最大、覆蓋用戶最多的用電信息采集系統,安裝智能電能表超過4億只,有效增強了電網應對故障能力和互動水平。故障防御方面,國家電網有限公司攻克“三道防線”關鍵技術,構建了以《電力系統安全穩定導則》為基礎的技術標準體系和國際領先的大電網安全防御體系,實現了故障精準識別、快速切除、智能處置,有效防止大面積停電事故。仿真技術方面,國家電網有限公司突破了大電網調度運行、廣域動態監測、交直流系統多時間尺度全過程仿真等重大技術難題,自主研發建成了仿真能力最強、計算效率最高、模擬精度最準確的新一代仿真系統,大電網安全運行技術達到全球領先。

2011年,1000KV長治—南陽特高壓串補工程投運,該工程師世界上首個特高壓串補工程,其串補裝置由中國電科院集成供貨。劉之方 攝

  這些成果支撐了我國電網的不斷升級,為三峽輸電系統、特高壓交直流電網等國家重大工程提供了強有力的理論和技術支撐,保障了電網長期安全運行,為我國電網發展為世界上電壓等級最高、規模最大、安全運行紀錄最長的特大型電網作出了突出貢獻。

  三、加強新能源并網與運行技術創新,推動我國能源清潔低碳轉型

  隨著新一輪能源革命的深入推進,新能源在全球范圍內快速發展。由于新能源具有隨機性、間歇性、波動性的特點,其高比例接入將改變電網的運行特性,對電網資源配置能力提出更高要求。國家電網有限公司一方面加快電網互聯互通,加強統一調度,提升系統平衡調節能力和跨區跨省輸電能力,有力支撐新能源大規??⒂氪蠓段渲?,另一方面積極推動新能源發電并網、運行控制相關技術與工程的研究與開發,全力推進新能源綜合開發與利用。

2013年,中國電科院完全自主建立了我國1kV-1000kV工頻高電壓全系列基礎標準裝置,使我國在工頻高電壓計量領域技術由跟隨者一躍成為領跑者。該裝置經國家質檢總局授權,成為我國法定最高等級社會公益計量標準。宋鼎 攝

  國家電網公司建成了世界上規模最大、運行方式最靈活、綜合控制水平最高的新能源綜合利用項目——張北國家風光儲輸示范工程,集風電、光伏發電、儲能、智能輸電于一體,為新能源發展提供了新的“中國方案”。建成了國際領先的新能源發電預測體系,初步實現新能源并網可預測、可調度、可控制。建成了新能源生產模擬系統、新能源優化調度控制系統,并在省級以上電網得到廣泛應用。建成投運世界上容量最大的全釩液流電池儲能系統,為探索儲能系統配套風電場的運行模式和推廣奠定了堅實的基礎。主導建立了適應我國新能源發展模式和電力系統特征的新能源并網技術標準體系,實現了新能源規劃設計、試驗檢測、功率預測和調度運行全環節標準化,并達到世界先進水平。

  新能源并網及運行相關技術的研發,大大緩解了我國新能源消納的難題。2018年,在新能源并網裝機同比增長22%的情況下,新能源利用率提高5.2個百分點 。2017年6月,在青海首次實現連續7天100%清潔能源供電;2019年6月,青海 “綠電15日”創新實踐,實現了青海全省連續15天360小時用電零排放,遠超過2016年5月葡萄牙連續4天全清潔能源供電的紀錄,推動我國能源在清潔低碳轉型的道路上邁出了堅實的步伐。

2018年,中國電科院研發的調控云平臺利用云計算相關技術,打破了孤島式建設方式,實現了數據標準化、應用服務化與資源虛擬化,強力支撐公司“三型兩網”的建設。崔燦 攝

  四、推動能源技術與數字技術深度融合,助推新時代能源發展再上新臺階

  根據國家電網公司相關研究,預計到2050年我國非化石能源占一次能源的比重將超過50%,電能在終端能源消費中的比重將超過50%?!傲礁?0%”的實現,意味著一半以上的能源生產和消費都將依靠電力系統來完成,必將帶來電網功能形態的革命性變化,對加快電網轉型升級提出了前所未有的要求。隨著人工智能、物聯網、5G等新一代信息技術的突破發展,數字技術正滲透到各行各業,傳統產業進入數字化發展周期已成為必然。新一代信息通信技術在能源電力行業的廣泛應用,也將給電力技術與生產管理帶來新的變化,為效率提升、價值創造開辟新的廣闊空間。在能源革命和數字革命深度融合的必然趨勢下,國家電網有限公司提出了加快建設“三型兩網”世界一流能源互聯網企業的戰略目標,建設和運營好堅強智能電網和泛在電力物聯網,打造具有樞紐型、平臺型、共享型特征的現代企業,推動電網和公司發展的全面升級,努力在推動“四個革命、一個合作”能源安全新戰略展現新作為,在新一輪的全球能源變革中搶占新的制高點。

2018年7月2日,蘇通工程GIL帶電考核樣機(1100kV/6300A、63kA/3s)在特高壓交流試驗基地成功通過交接試驗(920kV/1min),是國際上首次針對特高壓等級GIL設備開展的交接試驗工作,為蘇通GIL管廊工程特高壓交流GIL設備的結構設計、安裝、交接試驗和長期可靠運行提供重要技術支撐。郭慧浩 攝

  為全面支撐“三型兩網”建設,推動我國能源電力事業實現高質量發展,國家電網有限公司聯合其他央企和國際國內上下游企業、高校、科研院所等社會各類創新主體,在研究資源、科技項目、示范工程、技術研發等方面開放合作。核心技術方面,積極承接國家“科技創新2030”重大項目,聚焦堅強智能電網和泛在電力物聯網建設,加強能源互聯網關鍵核心技術攻關,在大電網安全、大規模新能源并網控制、智能傳感及智能終端、電力芯片、用電能效與綜合能源等領域加快研究,爭取盡快取得一大批重大原創性成果,引領能源互聯網技術創新發展。產品研發方面,集中突破特高壓套管、分接開關、電力芯片、大功率器件等核心技術與產品,提升核心產品的自主研發能力,在關鍵設備、核心元器件等方面逐步實現自主可控。商業模式方面,主動將傳統的電力實體經濟與新經濟模式有機結合起來,以新理念、新技術改造傳統業務,加快布局能源管理、智能生產、智能檢修等專業服務,積極推動綜合能源服務、新能源云網、車聯網、電商平臺、大數據征信等平臺建設,帶動產業鏈上下游企業快速發展,推動我國能源生態體系的健康發展。

2010年,中國電科院在世界上首次建立了真型特高壓GIS(氣體絕緣金屬封閉開關設備)的VFTO(特快速瞬態過電壓)試驗回路;2013年以來,研制的全過程、寬頻帶VFTO測量系統開始在皖電東送等特高壓工程的10余個變電站獲得應用。王浩 攝

  推動堅強智能電網和泛在電力物聯網融合發展 ,以數字技術為傳統電網賦能,將不斷提升電網的感知能力、互動水平、運行效率,有力支撐各種能源接入和綜合利用,持續提高能源效率,為能源生產和消費革命的深入推進作出積極貢獻。

2015年11月,中國電科院自主研發的電力系統全數字仿真裝置(ADPSS)成功在中國國家電網公司-葡萄牙國家能源網公司能源研究中心部署并順利完成調試。ADPSS是由中國電科院研發的基于高性能PC機群的全數字仿真系統,實現了大規模復雜交直流電力系統機電暫態和電磁暫態的實時和超實時仿真以及外接物理裝置試驗,獲2009年度國家科學技術進步一等獎。項祖濤 攝

  “百舸爭流,奮楫者先?!泵娑孕亂宦幟茉錘錈?、科技革命和產業革命的新態勢、新局面,國家電網有限公司將一如既往地牢牢把握科技創新這個根本動力,不斷提升自主創新能力,加強“三型兩網”世界一流能源互聯網企業建設,為推動能源電力高質量發展貢獻更大的力量。

責任編輯:李梁  投稿郵箱:網上投稿

 

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