用关键技术

一、技术需求 二、技术原理 三、应用实践 四、总结展望

本成果涉及燃料特性、锅炉设计、运行优化、环保等较宽技术领域。 煤炭高效梯级综合利用是国家重要发展战略之一。半焦是烟煤或褐煤经热解，脱除部分水分及挥发分形成的固态物质，属于煤化工的副产品之一，产量较大，但在冶金等传统行业利用不足 40%，严重阻碍该产业持续健康发展。电站煤粉锅炉及工业炉可消纳半焦产能，且半焦具有高热值、低硫、低氮等优点，是洁净可靠的发电燃料，但其挥发分低、磨损性结渣性强，易引起燃烧不稳、设备损耗、结渣沾污重等问题，制约其在电站煤粉锅炉及工业炉的规模化应用。 本成果可拓宽火电行业燃料选择范围，提升企业燃料安全性与企业竞争力，实现发电、煤炭与化工等企业的共赢，同时对国家煤炭综合利用具有积极的推动作用，并为我国其它超低挥发分燃料的研究与利用提供可靠的技术支持和手段，对电力行业的科技进步具有推动作用。

他提到5G作为新一代信息通信技术和经济发展重要方向，已成为当前国际通信技术竞争的制高点。报告首先通过讲述无线移动通信的发展历程引出和概述5G通信技术，对5G网络架构和组网方式，以及网络切片、边缘计算、同步定位等5G网络关键技术作出简介，之后分享5G在电力典型业务的应用场景设计和已开展的试验验证工作，最后梳理电力5G应用研究工作待突破的任务。

变电

本项目属高电压与绝缘技术领域。六氟化硫（SF6）是高压电力设备中应用最为广泛的气体绝缘和灭弧介质，也是目前人类已知最强的温室气体之一。按照《京都议定书》等国际公约要求，各国应履行减排义务，逐步限制甚至禁止使用SF6。开展SF6替代技术研究、开发新型环保气体绝缘电力设备对于支撑我国达成温室气体减排目标，实现电力行业“绿色、低碳”发展意义重大。 当前研究工作尚未打通“气体评价-设备开发-工程应用”全技术链条。项目组历时七年研究，通过产学研用协同攻关，解决了气体性能评价、混合组配原则、制备与检测方法、环保电力设备开发等关键理论与技术难题，取得了以下创新成果：（1）揭示了氟化腈和氟化酮等环保气体微观物性参数与宏观绝缘性能的关联机制，发现了电场不均匀系数对击穿电压的强敏感、强非线性影响规律，为复杂结构大分子气体研制及其多元混合物绝缘强度评价提供了理论基础；（2）首创了饱和蒸气压与临界击穿场强约束下的混合气体组配原则，提出了环保混合气体在电力设备中的配比和压力优选方法，解决了不同使用条件下、不同品类电力设备中气体组配与绝缘性能最优化设计的技术难题；（3）提出了含氟不饱和化合物作为新型环保气体的合成工艺，突破了氟化腈、氟化酮等典型环保气体制备的关键技术，工艺和原材料整体国产化，建立了系统性的应用测试和安全性评价检测方法，解决了气体使用中的纯度、水分等关键指标的检测问题及关键材料相容性测试的难题。（4）建立了电磁-热-流-强度等多物理场耦合仿真模型，形成新型环保气体绝缘电力设备研发技术体系，自主研发了6大类、电压等级覆盖10~220kV的新型环保气体绝缘电力设备，并在国内首次实现工程应用，取得“从0到1”的重大突破。 项目开发的系列化环保气体绝缘电力设备，已在浙江、陕西、云南等地实现规模化生产，填补了我国在该领域的长期空白。项目首次面向全球发布新型环保气体物性参数数据库，并写入CIGRE A3.41工作组报告，极大地提升我国在本领域的国际影响力。提出的电力行业SF6替代技术方案已被生态环境部采纳，为我国制定相关控温减排政策提供坚强技术保障。出版中英文专著3本；发表论文37篇（SCI检索19篇、EI检索13篇）；授权发明专利11项（含欧洲专利1项、浙江省专利金奖1项）；参编团标1项；培养国家/省部级高层次人才3名。经邱爱慈院士、颜德岳院士领衔的同行专家鉴定认为：项目实现了新型环保混合绝缘气体关键技术突破，创新性强、工程示范性好，整体技术达到国际领先水平。

储能是新一代能源系统的重要组成部分。随着电化学储能技术性能持续提升、成本快速下降，规模化应用前景广阔。然而，电化学储能在电网侧规模化应用仍亟待突破部分关键技术。一是规划方面，目前缺少针对电网侧储能多种应用功能的选址定容方法。二是设计方面，现有储能安全防护设计体系薄弱，缺少电站级的储能集成优化设计技术。三是设备方面，现有储能关键设备多应用于动力和新能源领域，缺少适应电网侧规模化应用的模块化并联与快速响应控制技术。四是运行方面，现有储能电站未直接接入调度管辖，储能集中聚合调度控制技术在国内外仍处于空白。 项目立足破解电网侧规模化储能应用技术瓶颈、提升电网灵活运行水平的现实需求，在电网侧规模化储能优化规划、安全防护、关键涉网设备性能提升、聚合调控等关键技术方面取得技术突破。首创统筹不同时间尺度和多重应用效益的电网侧储能规划及效益评估方法，实现对含百兆瓦级储能系统的建模分析及稳定性、灵活性、经济性、可靠性评估，解决了电网侧规模化储能的选址定容规划难题。建立储能系统电池舱、防火分区、水消防系统的防消结合三级防护体系，实现电池管理系统与消防系统的有机联动及储能电站消防隔离设计，革新了储能电站安全防护设计技术。提出适于电网侧应用的基于自适应无迹卡尔曼滤波法的 SOC 估计方法及大容量储能变流器多级并联优化提升方法，有效提升设备控制的响应水平。首创基于电网断面与储能电池荷电在线状态的储能电站站间功率优化分配方法，实现电网侧储能聚合调控及快速精准控制，经现场实测 AGC 调节时间最快 1.62 秒、参与紧急功率控制的整体响应时间小于 350 毫秒。 项目授权发明专利 12 项，授权实用新型专利 10 项；发表论文 20 篇，其中 SCI 检索 8 篇；取得软件著作权 4 项；发布国家标准 1 项、行业标准 2 项、国家电网有限公司企业标准 3 项；编写专著 1 本。由中国工程院院士周孝信等组成的鉴定委员会认为，项目研究成果整体达到国际领先水平。项目整体应用于镇江电网侧储能项目及江苏第二批电网侧储能项目（10 座储能电站，合计40 万千瓦），镇江储能项目是目前全球容量最大的电网侧储能项目，构成了全球首套毫秒级响应的“源网荷储”系统，此外部分关键技术应用于无锡、长沙、顺德等地的储能项目，具有较高的普适性和广阔应用前景。

随着可再生能源的发展、自然环境的恶化以及互动性负荷占比扩大，传统的可控电源平衡可预测负荷的模式必将会打破，需要积极研究面向不确定性电源和互动性负荷的调度运行技术，以保证电网的稳定可靠运行。本文分别分析各种不确定性因素对电网的影响机理，归纳了不确定性问题的研究情况，并讨论了调度运行中的新应用关键技术。

本文紧密结合输变电设备状态评估领域的电力大数据应用关键技术问题，以实现感知互动、自治高效和安全可靠的输变电设备状态评估为目标，探寻输变电设备状态评估相关信息，实现集合多源、异构、海量数据而形成的电力大数据平台，研究多源、异构海量数据的应用关键技术，形成适应性更强、更为高效的数据融合方法。提出应用电网关键设备大数据的聚合与数据挖掘方法，实现为输变电设备的状态评估提供充分的数据准备和信息服务。最终实现基于大数据分析的输变电设备状态评估。

新型电力系统的构建亟需先进信息通信网络等数字化技术手段强力支撑，由于电力业务涵盖源、网、荷、储等各个环节，广泛分布的电力系统设备的通信环境和条件差异性巨大，我们需要构建以地面网络为基础、空基和天基网络为补充的广域泛在先进通信能力。中国电科院基于电力物联网业务需求和能源互联网的发展方向，研究了空天地一体化网络架构以及无线通信、光通信、卫星通导遥电力应用关键技术，提出了5G网络切片管理编排和高精度空口授时方案、光网络带宽容量自主调整方案以及卫星通导遥数据组合协同应用整体框架，研制了电力5G模组、无线专网超窄带低功耗原型样机和一体化定位授时原型样机，开发了光传输网仿真平台和卫星大数据应用平台原型系统，并在典型应用场景开展试点验证，为实现空天地一体化网络演进奠定基础。本文对研究情况进行了简要总结汇报，并对新型电力系统建设过程中，“天地互备多域融合、公专互补有无结合、感传算通导遥一体、数字孪生AI赋能”的一体化网络演进进行了展望。

项目以“应用理论→技术方法→工程实践”为框架，采用了理论分析、现场调查、对比试验等手段和方法，主要针对激光雷达应用的新技术、新方法、新理论及艰难环境工程应用实例进行系统地归纳总结与分析研究，主要应用在点云数据获取、数据误差分析与处理、地质结构面产状解译、地质测绘、变形监测、地形图与复杂异形构筑物复原测量、滑坡与泥石流地质灾害调查、隧道地质编录、狭小空间暗涵污水口排查与渗漏水检测、地铁盾构隧道内型面检测、风电场风机塔筒垂直度检测等方面，旨在完善并提高激光雷达技术的方法理论深度，提升该技术的操作能力和应用水平。 项目围绕激光雷达在狭小空间、复杂条件下工程应用关键技术，系统开展了点云数据获取与处理，暗涵、地铁盾构、风电塔筒垂直度检测以及滑坡变形监测等相关理论和方法体系研究，为艰难环境工程应用提供了理论与技术支撑。 研究成果获各类知识产权32件（发明专利8件、实用新型专利5件、外观专利1件、软件著作权10件、获得工法和专有技术8件）、申请并公开发明专利8件，出版科技专著4部，制定标准行业5部，发表SCI/EI检索论文33篇，获得省部级科技进步奖5项。关键技术已取得工程应用证明和经济效益证明共16件，在果卜倾倒体、深圳大空港片区黑臭水治理、杭州地铁5#线、甜水堡风电场等典型工程中成功应用，社会和经济效益显著，应用前景广阔。