我國電力裝備自主化創新綜述

本刊記者 李波

加快推進電力裝備自主化創新，是培育我國經濟增長新動能的必由之路，是搶占未來經濟和科技發展制高點的戰略選擇，對于推動我國制造業供給側結構性改革，打造我國制造業競爭新優勢，實現制造強國具有重要戰略意義。

我國電力裝備自主化創新綜述

本刊記者 李波

加快推進電力裝備自主化創新，是培育我國經濟增長新動能的必由之路，是搶占未來經濟和科技發展制高點的戰略選擇，對于推動我國制造業供給側結構性改革，打造我國制造業競爭新優勢，實現制造強國具有重要戰略意義。近年來，電力行業主管部門、研發、應用企業，積極建立和完善技術創新體系、夯實創新基礎、搭建創新平臺，為推動我國電力裝備自主化創新發展奠定良好的基礎，我國電力裝備自主化創新應用成果顯著。

一、智能電網設備

近年來，隨著我國智能制造業的發展，智能概念迅速席卷我國工業各行業各業。其中，我國電網與時俱進，結合智能概念，向智能電網轉化。有數據顯示，至2020年，全球智能電網市場預計達4000億美元，而中國會成為世界上最大的智能電網市場，約占全球市場的24%。隨著智能電網建設持續推進，智能化設備需求呈現強勁走勢，倒逼傳統意義上的一二次設備模糊界限，并加快走向技術融合，實現智能化蛻變。要實現融合一定需要集成技術，更多依賴于傳感技術等電力電子及芯片技術等，同時還需要實現多領域技術互聯互通。

近期，通過國家863計劃先進能源技術領域重大項目“智能電網高級分析與優化運行關鍵技術”驗收的項目，經過三年的科技攻關，在大規模間歇式新能源并網運行控制和智能調度技術、電網與電動汽車充放電設施互動技術、高效可靠的配用電與微電網技術、多元化用戶靈活互動技術等方面取得了一批具有自主知識產權的創新性研究成果，形成18個示范應用，推動了我國電網從傳統電網向高效、經濟、清潔、互動的現代電網的升級和跨越。完成了含風光儲的分布式發電接入、多特性小水電群大規模接入等關鍵技術研究，突破了含大規模新能源的交直流互聯大電網智能運行與柔性控制關鍵技術，對提高新能源消納能力和大型工業企業智能配用電、海上鉆井平臺智能配網提供了較大支持。

作為“中國制造2025”規劃的十大發展領域之一，機器人產業的發展將迎來黃金時代。以推進智能制造為主攻方向，我國電力工業正在進行著一場由“機器人”主導的智能化革命。不久前，國內首套“線路故障指示器全自動機器人檢測流水線”通過專家驗收，正式投入運行。針對配電線路故障指示器點多面廣、質量保證難度大的難題，運用人工智能技術，在減員增效的同時，實現了配電設備到現場的“即插即用”，提高了施工效率，并實現了配網設備的全壽命周期信息追溯，提升了對設備和供應商的管理水平，充分發揮了先進技術和管理理念的引領作用。國網冀北電力多角度照相測距無人機巡檢試飛成功，巡檢測量誤差不超過20厘米，搭載雙相機，每架次每小時可對20至30公里線路通道進行數據采集，效率是傳統人工作業的百倍以上，是旋翼無人機搭載激光設備巡檢的20至30倍。適用于冀北地區山區地形復雜、微氣候氣象異常的線路巡查需求。

近年來，各大電力公司在特高壓輸電、智能電網、新能源并網、大電網運行控制等領域積極探索新技術、新裝備和新理念在電網建設運維中的應用融合，不斷突破，提升電網的自動化、信息化和智能化水平，推動傳統電站向智能型電站、傳統企業向智慧型企業的轉型升級。不久前，世界首套地區級“智能電網動態防雷系統”在國網江蘇蘇州供電公司成功上線運行，是目前世界上覆蓋面積最廣、控制功能最強、性能指標最高的“動態防雷系統”。基于動態防雷的智能電網動態拓撲調節技術、潮流優化控制技術、支撐節點抗擾動協調控制技術、基于廣譜微分時域鑒別的雷電傳感技術等方面取得了一系列進展，使雷電防護從傳統的“靜態被動模式”步入“智能動態模式”，大幅度提高電網抵御雷電災害的能力，預計可減少當前80%由雷電而造成的停電損失。

解密“車輪上的發電廠”的神奇結構

二、燃氣輪機發電設備

多年來，燃氣輪機因其應用領域廣泛，且功率密度大、效率高、啟動快，燃料適應性強、污染排放水平低等諸多優勢，在提供能源和節能減排等諸多方面發揮著極其重要作用，已成為國家軍用動力和民用能源動力的主力軍。

國家發改委發布的《加快推進天然氣利用的意見》明確指出逐步將天然氣培育成為我國現代清潔能源體系的主體能源之一，預計到2020年，天然氣發電裝機規模達到1.1億千瓦以上，占發電總裝機比例超過5%。近年來，從“兩機專項”到兩部力推的《依托能源工程推進燃氣輪機創新發展的若干意見》，國家多項支持燃氣輪機產業及各地區天然氣發電市場的政策陸續出臺，天然氣發電裝機量持續高速增長。與此同時，今年閔行發電廠國產H級重型燃氣輪機首臺示范項目獲批，國產中小型燃氣輪機也可實現批量生產，國產燃氣輪機不斷突破技術困難漸行漸近。隨著我國艦船制造業、石油管道運輸等多個燃機應用領域的健康快速發展，燃氣輪機需求量持續增長，面對良好的市場機遇，國產燃機攻堅克難，突破高端裝備制造業技術難題。8月22日，我國首批五臺國產35兆瓦移動式燃氣輪機發電設備TM2500，于華電通用輕型燃機設備有限公司(以下簡稱“華電通用”)順利下線。TM2500快速發電解決方案搭載了LM2500系列航改式燃機。LM2500是全球最暢銷的、服役時間較長的經典燃氣輪機之一，目前已經有超過2000臺機組投入世界各地運轉。重型燃氣輪機經過幾十年的發展，先后經歷了E級、F級和H級幾代產品，目前西門子的SGT-8000H重型燃氣輪機已經是世界上最先進的重型燃機產品之一，而西門子打算進一步衍生其技術，推動下一代HL級燃氣輪機技術的研發，聯合循環發電效率將達63%，中期目標達到65%。

三、風機制造設備

“十三五”時期，我國風電保持良好發展態勢，裝機容量繼續領跑世界。截止今年6月底，全國風電新增并網容量601萬千瓦，累計并網裝機規模1.54億千瓦，已接近去年底發布的“十三五”規劃提出的2.1億千瓦的預期目標。上半年，風電棄風電量235億千瓦時，同比減少91億千瓦時，棄風率同比下降了7個百分點，棄風限電形式明顯好轉。5年來，技術裝備水平顯著提升，讓我國逐步從可再生能源利用大國向可再生能源技術產業國邁進。起初我國風電制造業設備主要靠進口，風機價格高企。隨著技術進步及生產規模擴大，我國陸上風電建設成本已處于世界最低水平，與此同時，一個涵蓋了技術研發、整機制造、開發建設、標準和監測認證體系的具有全球市場競爭力的完整產業鏈體系已基本形成，風電設備的技術水平和可靠性不斷提升，5-6兆瓦大型風電設備已經試運行。

目前，我國海上風電發展仍處于初期，規?；瘧脳l件初具，海上機組技術與可靠性、風電場設計、風電工程等多方面需進一步完善。今年8月，在江蘇省南通市舉行的“2017海上風電領袖峰會”上，南通市副市長陸衛東表示，南通將努力打造全國規模最大的風電裝備制造和維護基地。大數據、能源物聯網等技術體系是引領海上風電提速的主要力量。近年來海裝風電不斷在技術上取得突破，5MW海上風電機組從研制初期的H128型、H151型、到H171型，始終處于行業領先地位。在未來進一步創新突破中，將著力于推動建設“智慧海洋”，研制10MW級海上風電機組和浮動式海上風電，大力支持海裝風電零部件研發、裝備研制、工程運維和服務保障等獨特的資源優勢進一步鞏固和優化。

明陽智慧能源運用大數據中心，建設起了高效的海上運維體系，利用數據來管控風機狀態，使機組的可用率和發電量得到保障，大數據平臺建設的機組健康檔案也能及時對風機的運行情況進行更新和改善。遠景能源制造的基于能源物聯網云計算的智能風機在風機內安裝眾多傳感器，參數信息通過本地電源，傳遞到工廠設施，再到遠程的云計算，可靠性得到了保證。以往的風機面臨著一系列的不確定性，比如風況的不確定性等問題，而通過大數據分析，風機狀態得以量化，進一步通過數據來驅動運維，把葉片等關鍵部件的狀態量化，做好預防，避免部件的大規模損傷，智能協調。由此可見，智能風機技術將為風電的可靠性增加更多的保障，能源物聯網在一定程度上降低了海上風電的運維成本，保證風機的可利用率，能源物聯網也是保障投資回報率的有效措施。海上風電的技術創新，促進海上風電的和諧發展，在“智慧+”、“互聯網+”的推動下，為能源轉型開辟出了一條新的發展路徑。

鹽城市大豐區風電產業園已形成了較為完整的風電裝備制造產業鏈。產品質量標準和國際接軌，風電整機已經出口國外，“大豐風電制造”正闊步走向國際舞臺。

作為風電裝機世界第一的運營商，國電集團在加拿大投資建設了中國發電企業在海外第一個風電項目龍源德芙琳9.91萬千瓦風電項目在南非，擊敗眾多國際知名開發商，成功中標德阿風電項目，成為首家入駐非洲開發風電項目的中央發電企業……國電集團向世界遞上了一份來自中國的“綠色名片”。在南非德阿項目中，讓人印象深刻的不僅僅是國電集團世界領先的風電開發能力，還有163臺產自中國的風機——由國電聯合動力生產的優質1.5MW機組?？梢哉f，通過龍源南非德阿項目，國電集團深化國際產能合作，成功實現了中國資本帶動中國裝備、技術、標準、服務“走出去”。

四、太陽能發電設備

2017年被業內看做是分布式光伏發展的元年，發展潛力巨大，已具備較強國際競爭力。2017年上半年，全國新增光伏裝機量超到24GW以上，其中分布式將達到7GW以上，同比增長近3倍，值得一提的是，6月份全國新增光伏裝機量達到13.15GW，超過1-5月新增裝機量之和，其中集中式10.07GW，同比減少8%；分布式3.08GW，同比增長8倍。

為了進一步促進光伏產業技術進步，國家能源局、工業和信息化部、認證認可監督管理委發布了關于提高主要光伏產品技術指標并加強監管工作的通知。依照《關于促進先進光伏技術產品應用和產業升級的意見》中提出的光伏產品技術指標建立循環遞進機制要求，決定適當提高多晶硅電池組件和單晶硅電池組件光電轉換效率市場準入門檻和“領跑者”技術指標。自2015年我國啟動光伏“領跑者”計劃以來，通過鼓勵建設先進光伏發電技術示范基地、新技術應用示范工程等，在拉動光伏產業技術進步和產業轉型升級等多個方面發揮了關鍵作用。截止目前，我國共實施了兩批光伏“領跑者”計劃。與前兩期相比，第三批“領跑者”項目電池組件轉換效率提高近1%，據測算，光伏系統成本能降低6%左右。隨著光伏“領跑者”計劃的實施，光伏主要設備商紛紛大力推進技術創新和先進產能建設。近期光伏市場先進技術的產業化速度明顯加快，市場需要高效率產品，催動了黑硅技術、PERC電池、N型電池、HIT電池等快速產業化。在最近五年，電池片、組件、硅片、硅料四個主要制造環節的成本都下降了一半或接近一半。隆基樂葉單晶PERC組件已成為主流，60型組件率先進入“300瓦+”時代，是唯一一家將P型PERC組件首年衰減做到2%以內的企業，單晶PERC電池量產平均效率在21.2%～21.5%，最高可達22.17%。同時今年還推出了Hi-MO2雙面組件，其優異的發電能力和高性價比將獲得更多的客戶口碑與市場份額。東方日升通過不斷的技術攻關，形成了多項核心技術。如在電池片生產工藝方面，采用了濕法黑硅添加劑制絨技術，增大了太陽能電池片的表面積，減少了對太陽光的反射，提高了對太陽光的吸收，從而提高了轉換效率。并采用先進的高透光率玻璃及高品質EVA，配合變溫調節層壓工藝，做出高效率組件。保利協鑫通過黑硅、PERC、和MBB、金剛、雙面雙玻等高效組件技術，效率更高，產品已完全達到“領跑者”技術指標要求。逆變器作為整個電站的最核心的設備，古瑞瓦特攜最新技術的光伏逆變器全系列產品及分布式智能管家云平臺為光伏產業帶來一股新風潮。