提升关键技术

本项目属于电气工程领域，涉及材料分析与检测技术领域。 特高压输电工程既是我国能源输送的重要通道和大电网的核心骨架，特高压变电站设备一旦出现故障，会影响电网安全。据统计，特高压变电站故障中约37%是由组合电器开关造成的，远高于其他设备，其中开关环氧绝缘材料制造缺陷导致的放电击穿是重要失效形式，因而绝缘材料缺陷控制是电网安全提升的关键环节。绝缘材料检测表征和检测技术存在检测要求精度高、信噪比低和在用检测受限等问题。本项目通过射线显微成像、超声小波转换和大数据分析等技术手段，掌握了超特高压开关绝缘材料评价关键技术。 本项目共授权发明专利10项，实用新型专利3项，发表科技论文7篇，出版著作2部。牵头制定了GB/T24836-2018《1100kV气体绝缘金属封闭开关设备》，参编了NB/T42104-2016《高压交流气体绝缘金属封闭开关设备用盆式绝缘子》等标准。项目成果经国网信息通信有限公司国内外查新。通过对比测试，盆式绝缘子缺陷检出能力可以达到0.2mm，满足标准质量控制要求。项目通过了中电联组织的鉴定，在绝缘材料表征技术和大厚度材料检测技术方面达到国际领先水平。项目成果已广泛应用于平高集团、新东北电气、西电开关等制造企业，也已在河南、云南等14个省供电公司广泛应用。

4月6日获悉，国家电网有限公司西北分部牵头完成的“大电网频率安全新能源承载能力提升关键技术及应用”项目成果通过技术鉴定。鉴定委员会一致认为，项目明确了电网安全稳定运行边界的影响机理，提出了新能源安全承载空间的快速评估与优化拓展方法，取得了系统性创新成果并在西北电网进行了示范应用，项目总体技术处于国际领先水平。这标志着国网西北分部在大电网频率安全机理探索与防御控制方面取得了新突破。

本项目属水利水电工程领域。水利水电工程安全关系到国计民生。我国水电工程规模大、数量多、指标高，但所处地质环境复杂，加之开挖扰动、爆破冲击等影响，将不可避免遭受损伤。由于损伤难以直接辨识，对工程的潜在危害也更加突出，严重影响工程建设和运行安全，尤其是随着世界第二大白鹤滩水电站、世界埋深最大的锦屏二级水电站等一大批大型水电工程的陆续建设、完工，如何准确采集和识别岩体损伤信息成为保证工程建设与运行安全的关键。 本项目以国家重大水利水电工程建设需求为导向，以多个国家级科研项目为依托，综合运用岩石力学、非连续力学、细观损伤力学与数字图像处理技术等开展创新研究，在岩体损伤理论、评价方法、检测技术等方面取得了一系列突破。

锅炉低氮燃烧器技术大多是随锅炉主设备引进的，部分是属于借鉴国外先进技术自行设计开发的，经过国内电力生产企业和科研院所的消化吸收，目前低氮燃烧器技术大都取得了良好的应用;同时国内的锅炉生产厂家在低氮燃烧系统设计领域也正逐步由以前的单纯模仿向自主设计方向迈进。但不可否认，国内低氮燃烧领域依然缺乏独立知识产权的产品，技术实施领域主要是施工改造，设计领域存在计算模型简单、中间试验不完备、商业运行缺乏系列数据积累、模型验证过程不严密等诸多问题，给改造后的锅炉安全、稳定和经济运行带来了一定的影响。低氮燃烧器多是基于空气分级、燃料分级，对炉内燃烧状况有较大的影响，这些问题导致低氮燃烧器改造后出现了切圆炉再热汽温大幅偏低、水冷壁高温腐蚀、灰渣含碳量升高、减温水量大幅升高等问题，该课题即是为解决低氮燃烧器改造后出现的问题而设立。本课题的研究对象是低氮燃烧器普遍存在的行业性问题，所采用的关键技术及创新点具有国内首创性，且取得了明显效果，产生了显著的经济效益与社会效益。研究成果形成了一整套系统可行的方法，在无大量资金投入和较少设备改造的情况下，能够大幅提高燃煤机组低氮燃烧的安全性与经济性，为同类型机组提供了新型解决思路，有很强的市场竞争力。

变压器一且发生故障，易导致器身起火爆炸，造成大面积停电，严重威胁人身、财产安全。2008-2013年，南方电网64起变压器严重故障中，长油隙击穿、匹绝缘失效、突发短路损坏、重瓦斯误动等故障占比达70%，该类故障存在作用规律复杂、现场有效检测方法缺失、累积效应难以评估、故障预警困难的问题，严重影响变压器运行可靠性，成为函待解决的重大课题。 成果大规模应用于南网、国网近1200台变压器，成功避免2起500kV变压器重瓦斯误动、1起220ky变压器绝缘失效、1起220kV变压器短路损坏等重大故障。成果应用效果显著，南网110kV-500kV变压器故障率下降89%，500kV变压器未再发生突发破坏性故障。节支效益5.1亿元经济社会效益巨大，推广应用前景广阔。

本项目在南方电网公司及超高压输电公司重点科技项目的支持下，立足自主创新，基于鲁西背靠背异步联网工程前期面临的高电压大容量柔性直流换流阀及其控制系统设备研制、控制保护功能设计所面临的技术难题，结合并联混合直流异步联网工程新设备精细运维遇到的新问题，以及工程建成投产后在一二次设备运行维护过程中出现的问题，主要从大容量高电压柔直换流阀及阀控系统、并联混合直流控制保护系统和设备运行维护等三个方面开展技术研究。 本项目获得国家发明专利授权10 项，实用新型专利授权8 项。在核心期刊发表论文9 篇。在中国电力出版社出版专著“背靠背柔性直流输电运行维护”1 部。形成南方电网公司企业标准《柔性直流电压源换流器状态评价导则》1 份，这是国内第一个柔性直流输电工程设备状态评价标准。该项目提出的高压力均匀传递功率模块结构和精密自校正压装工艺、利用柔直无功调节优势参与常规直流无功调节的背靠背混合直流无功协调控制策略、新型快速故障检测方法以及新型换相失败预测控制策略，研制的基于压接式和塑封式大容量功率器件的柔性直流换流阀及控制保护装置、柔直换流阀多维度数据集成系统，建立的基于多元线性回归的电压源换流器状态评价体系，均已直接应用于鲁西背靠背异步联网工程、云贵互联工程、昆柳龙直流输电工程，运行效果良好，有效提升了鲁西背靠背直流工程运行可靠性，促进了我国高电压大容量柔性直流输电整体设计技术、装备制造业、试验技术的发展创新，提升了我国在柔性直流输电领域的技术水平。

特高压输电线路运行中发生盘形绝缘子金属附件腐蚀故障2.8万片，复合绝缘子护套粘接不良故障3千多支，给线路运行带来了极大的安全隐患，一旦发生断串停电事故则对电网冲击大，经济损失极为严重。因此，追切需要提升特高压线路绝缘子的机械可靠性，解决绝缘子的长期机械稳定性、复合绝缘子用于耐张串的可靠性、绝缘子制造缺陷诊断、运行故障治理四个问题。 成果在特高压工程广泛应用，全面提升了特高压线路绝缘子的机械可靠性；推广到低吨位绝缘子的质量管控，使低电压等级输电线路绝缘子缺陷率降低了33%～50%；广泛应用到绝缘子及芯棒制造商，促进了绝缘子制造行业技术进步；还推广到海外工程的绝缘子选型和采购，有力带动了中国特高压输电技术、绝缘子装备一体化走出去。

清洁能源发电和特高压输电是我国推动经济快速发展、防治大气环境污染的关键之举。新能源发电量受天气因素制约，特高压直流输电线路一旦发生闭锁故障造成大功率缺额，电力系统的频率稳定正面临严峻的挑战。目前火电仍是电网频率调整的主要手段，火电机组必须具备良好的一次调频和自动发电控制（AGC）性能。此技术领域存在以下难点：常规方案不能适应机组和电网运行变化的动态需求；火电机组不同运行方式下调频功能设计欠缺、能力不足；现场设备种类繁多、控制方式差别很大。 项目共授权发明专利11项、实用新型专利1项、发表1检索论文14篇，成果属于国内首创，经权威机构查新未见相关性报道。2018年4月通过中电联组织、陈维江院士主持的成果鉴定，鉴定意见为：“项目研制的火电机组涉网性能监测系统达到国际领先水平，建议进一步推广应用”；2014年10月通过国网山东省电力公司组织的两项成果鉴定，两项成果鉴定意见均为： “研究成果整体达到国际先进水平”。

本项日属于变电与配电领域配。配电变压器作为配电网的核心部件，其性能直接关乎配网系统的安全稳定运行。据统计，截止2018年12月仅云网范围配变台数达3万多台，通过对在运配变故障原因及南网配变抽检结果综合分析发现配变存在的突出质量问题主要集中在抗短路性能薄弱、容量虚标和绕组材质不实三个方面。目前抗短路能力提升研究主要集中于电力变压器，配变研究主要集中于智能化：容量检测主要通过标准温升等方式开展，存在耗时长现场受限等问题：绕组材质检测除吊罩拆解外，采用的电阻温度系数、体积容量比和×射线等方法主要停留在理论或实验室研究阶段，离现场实际应用存在较大差距。因此，如何有效提升配变抗短路能力，高效、准确、快速对配变的关键参数容量和绕组材质的检测己成为行业急需解决的关键共性技术问题，也是当前研究的热点问题。 本项目研究成果弥补当前技术手段不足，填补了当前技术规范空白，在云变、通变和东 产品质量监督检验中心和云南电网等制造企业和检测机构开展了大规模应用，有效指制造企业的生产工作和检测机构的检测工作，具有较好的经济效益和社会效益。

项目以国网辽宁省电力有限公司“面向有源配电网的可用供电能力提升关键技术与应用”项目为依托，在大连市长海县试点应用。项目团队针对有源配电网的新特性进行分析研究，主要技术内容为：制定有源配电网多层次多时间尺度能量平衡策略，提出一种基于条件聚类的电力网络软分区方法，实现对有源配电网的合理化分区，形成分区平衡、整体协调的多层次运行模式。提出了电力系统非线性对偶区间优化算法，解决了大规模非线性优化模型求解的难题。研究了有源配电网中分布式电源的类同步机控制方法，自动响应负荷变化引起的电压波动，解决有源配电网过电压电能质量问题。研究了含有分布式电源和电动汽车群的主动配电网市场结构，实现电动汽车群参与电力市场竞争和支撑有源配电网运行的目标，并建立基于价格激励运营模式的有源配电网主动式阻塞调度 模型，解决由高渗透率电动汽车的引入引起的配电网阻塞问题。在建立风光及电动汽车负荷自由充放电不确定性模型的基础上，提出计及负荷调度的有源配电网可用供电能力评估双侧随机优化模型，基于配电自动化重构技术，实现有源配电网可用供电能力的提升。