電力科技信息

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厲害了！電網體檢引入高科技X射線

10月31日，在合肥市220 kV竹溪變電站，工作人員成功對GIS電氣設備進行X射線檢測，這是安徽電網首次運用這種技術手段，對進一步提高供電可靠性有著重要意義。

該技術基本原理與醫院體檢大致相同。運行中的電力設備無需停電，工作人員只需在GIS檢測部位加裝平板探測器，通過控制器傳輸，數分鐘后，一張GIS內部的清晰X射線圖就躍然電腦屏幕上。通過這張圖，工作人員可以直觀了解設備內部情況。

這種電網高科技適用于目前幾乎所有的GIS電氣設備，在對電力用戶無任何影響的情況下，設備就能順利進行全面的“體檢”。以這種“黑科技”為代表，近年來，合肥供電公司革新生產手段、推行工廠化“大檢修”新模式、引進先進檢測技術，這一系列工作的全面開展使得合肥市用戶平均停電時間較2014年下降高達51.7%，城市電網供電可靠率由2014年的99.920%提升至99.962%。

來源：合肥日報

南海島礁“充電寶”來啦！首個海上核反應堆將建成

此前，為促進海洋核動力裝備產業化，中國核電、上海電氣等5家企業擬共同出資10億元，于8月份在上海成立中核海洋核動力發展有限公司（暫定名）。隨后，多家外媒紛紛予以報道和解讀，稱“中國擬斥資10億，為南海島礁打造‘充電寶’”，分析認為中國展現其增強海上核能力的雄心，該重大項目可能成為南海浮動核電站的孵化器。時隔近3個月，該項目進展的如何了？英國路透社10月31日發表一篇題為“中國接近完成首個海上核反應堆”的文章，文章援引有關技術人員透露，中國第一座海上浮動核電站即將建設完成。

在10月召開的一次會議上，中國船舶重工集團的技術人員張乃亮稱，中國的相關技術已經“十分成熟”，并表示將在2020年前完成準備工作，并且將在渤海鉆探基地進行第一次測試。

報道稱，測試工作由CSIC（中國船舶重工集團）、CNOOC（中國海油），以及CNNC（中國核工業集團）和CGN（中國廣核集團）的調查團隊共同完成。

報道分析稱，通過建設海上浮動核電站，中國不僅可以開發新市場，還可以對南海的諸島以及石油、天然氣的開發提供穩定的電力補給，進而助力中國“海洋強國”戰略。

中方曾在此前關于成立中核海洋核動力發展有限公司的公告中稱，新公司的設立符合國家“建設海洋強國”和“一帶一路”重要戰略，有助于推動船舶核動力軍民融合發展，有利于多元產業合作，整合資源，促進公司未來經濟增長。根據公司章程，中核海洋核動力發展有限公司的經營范圍包括海洋核動力裝備開發、建造、運營和管理，生產、銷售電力、熱力、淡化水及相關產品等等，經營期限為60年。

中核集團官方微信也曾發表一篇題為“深度能源觀察：我國將在南海島礁建造20座海上核電站”的文章，隨著中國海上民用核動力技術成熟，中國正在全力建造海上核動力平臺及破冰船。中船重工未來將批量建造近20座海洋核動力平臺。

據悉，海洋核動力平臺是海上移動式小型核電站，是小型核反應堆與船舶工程的有機結合，可為海洋石油開采和偏遠島嶼提供安全、有效的能源供給，也可用于大功率船舶和海水淡化領域。

海洋核動力平臺將為中國南沙島礁提供能源保障及淡水保障。長期以來，由于電力供應問題，南沙島礁駐島官兵淡水供應得不到保障，只能通過小船往島嶼上送桶裝水，遇上極端海上天氣，可能官兵們就得依靠雨水生活。因為缺少淡水，官兵們可能很長時間不能洗澡。

海洋核動力平臺的建造將支撐起中國對南海地區進行實際控制、商業開發的能力。預計，未來，得益于南海電力和能源系統建設力度加強，中國將加快南海地區的商業開發。

來源：央廣軍事

風電機組關鍵部件葉片檢測新技術問世

據最新預測，到2030年全球風電總產能將達到2 110 GW，占電力總供應量的20%。因此，需要效率更高、更可靠、壽命更長的風電機組。葉片是風電機組關鍵部件之一，其造價占整機造價的15%～20%，同時，葉片也是風電機組中最容易受到損傷的部件之一。一旦受損，常額外造成數百萬元的運行維護費用。

據業內人士介紹，風電葉片的故障源頭有3個：原材料問題；制造或者工藝缺陷；設計因素。而就故障種類來看，則是以結構脫落占主體。

“風電機組葉片運轉5年左右，起到外固合保護作用的膠衣已被風沙抽磨至最低固合力點，原始葉片粘合縫從外觀上已清晰可見，此時葉片完全依靠內粘合來運轉。由于原始葉片彎曲、扭曲的內粘合受粘合面不均勻、受力點不均，風電機組的每一次彎曲、扭曲和自振，都可能造成葉片的內粘合縫處自然開裂。尤其是葉片的迎風面葉脊處，是葉片受損最嚴重的部位，自然開裂率最高。”一位風電場運維人員表示，“如果風場巡視未發現開裂現象，風電機組繼續運轉，葉片折斷、摔落現象極有可能發生，造成嚴重事故。”

對于風電葉片故障來說，最好的運維方式就是提前預防。這不僅體現在風場后期的定檢、巡檢，更重要的是要在葉片的生產制造環節就要杜絕原材料的缺陷。

德國弗勞恩霍夫應用IAF（固體物理研究所）日前開發了1個用于葉片材料質量控制的掃描檢測裝置，就可以更好地為葉片材料把關。

據介紹，該裝置具有3個方面特點：

（1）可以檢測識別復合材料的缺陷。

在葉片制造中，需將近百層玻璃纖維有序層疊，層間多用環氧樹脂粘接。質控難點在于，在粘接之前，玻璃纖維層要保持平整光滑、沒有起伏。采用紅外熱成像儀可進行大面積表面檢測，而IAF研制的裝置則可以更精確地進行深層檢測，且可用于檢測超聲方法不適用的部位。

（2）橫截面檢測精度達到毫米級。

材料掃描器的核心是一個高頻率的雷達，專用軟件可將發送和接收信號處理為可視化結果，從而能夠識別葉片橫截面毫米范圍內的缺陷，比傳統方法更準確。這個雷達模塊采用砷化銦鎵半導體技術，重量輕、結構緊湊，體積只有香煙盒大小，可通過互聯網輸出測量情況。

（3）通過縮短停機時間，降低維護成本。

目前，主要通過專家敲擊來判斷葉片是否受損。用這種自動化的雷達技術輔助，可以顯著減少停機時間，從而節約開支，尤其適用于人工維護難度大、耗時費力的海上風電機組。據稱，這種雷達掃描裝置同樣可以用于采用輕型復合材料的波音787、空客A350等新型飛機制造的檢測中。

來源：中國檢測網

我國重大水電裝備制造迎來歷史性跨越國產百萬千瓦機組領跑世界水電

預計2022年底投產的世界最大在建水電工程白鶴灘水電站，將首次采用100萬kW的水輪發電機組，并首次全部實現國產化。“兩個首次”意味著，我國重大水電裝備制造將迎來歷史性跨越，“中國水電”引領世界水電發展。

資料顯示，在三峽工程之前，我國尚不具備制造35萬kW以上水電機組的能力。但20多年來，從三峽工程的單機70萬kW，到向家壩電站的80萬kW，再到如今白鶴灘電站“沖刺”100萬kW，中國水電裝備從跟隨到超越，現在實現全面引領。

“我們走了一條‘市場換技術’的道路。在三峽左岸開發階段，中國三峽集團要求國際設備廠商簽訂技術轉讓合同，國外企業必須與中國企業聯合設計、合作制造，并具體明確中國企業總分包的比例，由三峽集團向企業總分包支付技術轉讓費。”中國三峽集團機電局有關負責人介紹，三峽集團提出自己的技術需求，與設備企業聯合組成技術攻關團隊，聯合攻克了多項關鍵技術，實現70萬kW裝備國產化，形成了水電行業的“三峽模式”。

20多年來，三峽集團和哈爾濱電氣集團、東方電氣集團攜手，依托三峽工程和金沙江溪洛渡、向家壩電站等重大項目，創造了一條獨具特色的“引進、消化、吸收、再創新”的成功之路，取得了我國70萬kW機組從無到有的歷史性突破，并推動我國重大水電裝備由“中國制造”向“中國創造”轉型升級。

坐落于川滇交界處金沙江下游的向家壩電站，是目前世界上已投運單機容量最大的水電站。到9月22日，電站投運5年來已累計生產清潔水電1 369億kWh，為國家經濟社會發展注入了強勁的“綠色”動力。

從向家壩發電廠獲悉，8臺80萬kW機組中，有4臺由哈電設計、制造，全部實現“首穩百日”，表明在這一領域國內廠家的研發制造能力已處于國際“第一梯隊”，也為我國自主生產制造更大容量機組奠定了基礎。

然而，從80萬kW跨越到100萬kW并非易事。80萬kW的水輪發電機高達5層樓，旋轉部分重達3 000多t，但它有數萬個部件，一些指標要以0.01 mm的精度來考量——那僅僅是1根頭發絲直徑的1/6。“相比之下，百萬千瓦機組的技術難度和復雜性更是史無前例的。”參與百萬千瓦機組研發的東方電機相關負責人介紹說，百萬千瓦機組的設計制造已超出了現有的技術水平和規范，是中國水電向世界水電“無人區”的一次探索。

對此，白鶴灘水電站的業主方中國三峽集團，組織國內設計院及機組廠家開展了百萬千瓦機組的全面研究工作，對關鍵技術進行重點攻關。經過近8年努力，國內有關企業相繼完成了100萬kW級大型混流式水輪發電機組結構、水力開發、發電機通風模擬試驗、局部通風及溫升模擬試驗、推力軸承、絕緣技術及機組總體設計等科研攻關。

“水輪機模型同臺對比試驗表明，國產百萬千瓦機組與國際廠商產品相比性能相當，部分指標甚至優于國外廠商。”中國三峽集團機電工程局局長張成平對記者說。

中國三峽集團董事長盧純表示，在全球水電發展進入新階段背景下，三峽集團正與東電、哈電等國內外裝備制造企業強強聯手，建立平等合作、互利共贏模式，為中國水電裝備制造“走出去”創造良好條件，共同推進技術進步、打造世界品牌，在海外平臺實現中國水電、中國裝備制造的第二次飛躍。

北極星電力網新聞中心

國內聚合物太陽能電池取得重大突破

11月2日，中國科學院科技戰略咨詢研究院、中國科學院文獻情報中心與科睿唯安公司聯合向全球發布了《2017研究前沿》報告和《2017研究前沿熱度指數》報告。報告顯示，中國在25個研究前沿領域表現卓越，約占18%。其中，中國在植物基因組編輯技術、華北克拉通、聚合物太陽能電池、粲物理等前沿主題做出了突出貢獻。

現如今，能源問題已經成為全球關注的共同話題，各國也在不斷嘗試和發展新能源及再生能源，如太陽能、地熱能、潮汐能、核聚變能等。其中，太陽能作為新能源的一種，由于技術相對成熟，廣受各國青睞，而中國已經成為全球最主要的太陽能市場。因此，今天就來說說此次入選《2017研究前沿》的聚合物太陽能電池。

（1）聚合物太陽能電池原理。

聚合物太陽能電池基本原理是利用光入射到半導體異質結構或金屬半導體界面附近產生的光生伏打效應。光生伏打效應是光激發產生的電子空穴對-激子被各種因素引起的景點勢能分離產生的電動勢的現象。

當光子入射到光敏材料時，光敏材料被激發產生電子和空穴對，在太陽能電池內建電場的作用下分離和傳輸，然后被各自的電極收集。在電荷傳輸的過程中，電子向陰極移動，空穴向陽極移動，如果將器件的外部用導線連接起來，這樣在器件的內部和外部就形成了電流。

作為關鍵器件，聚合物太陽能電池性能參數直接決定了其應用領域。為此，各國研究人員在其性能改進方面投入了大量研究，包括改善光吸收、提高遷移率、新型材料及理論探索等。

（2）聚合物太陽能電池發展歷程。

1977年，艾倫·黑格等3位科學家共同發現碘摻雜可使聚乙炔的電導率提高上千萬倍，即在一定的條件下，聚合物可以像金屬一樣導電，從而開創了一個全新的應用領域，并因此獲得2000年諾貝爾化學獎。

1982年，溫伯格等人通過研究聚乙烯的光伏性質，制造出了第1個具有真正意義的太陽能電池，當時轉換效率僅為（3%～10%）。隨后，哥勒尼斯等人制作了聚噻吩太陽能電池，但都沒有突破轉化率問題。

1992年，薩利奇夫奇等人發現2-甲氧基-5-（2-乙基-乙氧基）-1， 4-苯乙炔（MEH-PPV）與C60復合體系中存在快速光誘導電子轉移現象，隨之共軛聚合物/C60復合體系在太陽電池中的應用得到迅速發展。

2004年，Alam等人利用MEH-PPV為電子供體，BBL為電子受體制作的純聚合物雙層太陽能電池器件的能量轉換效率達到4.6%，這在當時也是最好紀錄。

2005年，Heeger課題組采用新穎的器件制作方法，制作出的聚（3-已基噻吩）P3HT與PCBM（富樂烯衍生物）摻混的本體異質結電池薄膜經150℃退火后，所得電池器件轉換效率高達5%。

（3）國內聚合物太陽能電池新進展。

中國科學院化學研究所高分子物理與化學實驗室侯劍輝課題組研究人員持續圍繞疊層有機光伏電池關鍵材料和器件制備開展了大量研究。研究人員圍繞基于聚合物-富勒烯的有機光伏電池，系統優化了寬帶隙和窄帶隙的光伏活性層材料以及相應的疊層器件制備方法，在2015年和2016年分別實現了10%和11%的光伏效率，達到國際領先水平。

建物構所結構化學國家重點實驗室鄭慶東課題組首次將不對稱茚并噻吩作為構筑單元用于系列新型聚合物太陽能電池材料的設計與合成。基于所合成的聚合物材料，該團隊成功制備了9.14%的高轉換效率的太陽能電池。

來源：人民日報