南方電網：瞄準前沿技術 鍛造電力重器

2022年中央經濟工作會議指出，“加快新能源、人工智能、生物制造、綠色低碳、量子計算等前沿技術研發和應用推廣”。近年來，中國南方電網有限責任公司（以下簡稱：南方電網公司）深化落實國家能源科技重大戰略部署，重點瞄準能源電力前沿引領技術，聚焦數字電網、柔性構網、人工智能、新型儲能等領域，加大前沿技術攻關，舉全網之力，為國鍛造“電力重器”。2024年7月，南方電網公司發布《關于組織開展公司科技創新戰略方向實施方案編制工作的通知》，聚焦無線電通信、量子精密測量、電力機器人等35個戰略技術方向，推動前沿領域理論和技術創新。南方電網公司一路砥礪奮進，在探索量子技術、具身智能、新型儲能等前沿技術方面取得了亮眼成果，技術創新范式儼然成形。

攻關量子技術，開辟電力設備創新賽道

行業發展的“燃眉之急”，亟須前沿科技創新成果紓解。以精準的業務需求痛點，作為前沿技術研發的靶點，成為近年來南方電網公司加速前沿技術攻關的重要路徑。

2023年12月，南方電網公司積極響應國家發展量子科技號召，聯合中國科學院上海微系統與信息技術研究所等多家外部單位，依托國家重大項目“寬溫域高精度量子電流敏感元件及傳感器”，率先向量子電流傳感器發起攻關。項目研發團隊采用鉆石系綜氮一空位（NV）色心磁測量技術，充分利用金剛石內部獨特的量子特性，通過檢測電流產生的磁場實現非接觸電流測量，并針對電力系統寬溫域、強電磁場、高電壓的復雜環境開展工程化設計與改造。經過一年的研制，項目團隊掌握了全國產化鉆石系綜NV色心材料的制備技術，并基于鉆石系綜NV色心的磁測量系統，研制出世界范圍內最小尺寸1立方厘米的量子電流傳感芯片用于電流測量。南方電網傳感科技（廣東）有限公司先進傳感研究中心研究員呂前程介紹：“該傳感器是世界首個可以應用到±800 千伏特高壓直流輸電線路的量子電流傳感器，解決了傳感器在電網強磁高壓環境下的非侵入電流測量技術難題。\"

2025年4月，在昆柳龍直流工程廣西柳州換流站內， ±800 千伏特高壓直流量子電流傳感器完成掛網試運行。“量子技術能為電流測量提供新思路。”據呂前程介紹，通過調控和觀測微觀粒子系統，量子測量可以提升物理測量和信息獲取的精度、分辨率、穩定度等性能指標。相較于傳統電流傳感器測量精度不足、量程受限、抗干擾能力差等短板，量子傳感器在面對寬溫域、大量程的復雜電力應用場景更具優勢。

這僅僅是南方電網公司探索量子技術的冰山一角，關于量子傳感項目的研發還在持續精進。“現有傳感器的調理電路不是一體化的，相當于將各個模塊已有的成熟芯片組裝在一塊板卡電路上。這種非集成式的構造，體積大、功耗高，響應速度也會相對較慢。”貴州電網電力科學研究院辛明勇說。

在貴州電網電力科學研究院，量子電流敏感元件的閉環調理ASIC芯片技術也在同步加緊研發，研制的芯片將在0.1立方厘米內實現多功能模塊的高度集成，實現芯片帶寬調頻范圍性能比國內外同類芯片高 50% ，為量子電流傳感器的量程、帶寬等核心指標提供有力支撐。目前，項自團隊已完成調理芯片內部數字電路、模擬電路和鎖相環、混頻器等獨立模塊的版圖設計與仿真驗證工作。辛明勇介紹：“2025年起，量子電流傳感器計劃在南方電網公司昆柳龍直流、新東直流等工程項目相繼投運，將為芯片研發提供更多的實際應用數據反饋，進一步指導調理芯片的突破性發展。\"

搶占具身智能前沿，拓展機器代人作業新領域

當今世界已進入大科學時代，緊跟具身智能等前沿技術發展趨勢，深度探索未來科技與能源行業的結合點，成為南方電網公司以科技創新尋求高質量發展的主陣地。

人形機器人打開柜門進行箱體內部檢查，手握紅外測溫儀測量溫度，在變電站巡視巡檢在南方電網，這些曾經遙不可及的場景正在逐步變成現實。它們身高1.71米，擁有強壯的四肢、靈巧的雙手，“與其他形態的機器人相比，人形機器人具有更好的環境適應性。理想情境下，人能做的事情它也能順利完成。”廣東電網機巡管理中心經理張英說，“因此，在復雜的電力作業場景下，人形機器人具有更好的通用性，能實現更大范圍內的機器代人。\"

近年來，以電機、電控、電池及具身智能為基礎的人形機器人技術發展迅猛。如何實現人形機器人在電力行業的深度應用，是南方電網公司探索具身智能技術的重要課題。2024年初，廣東電網公司組建跨專業、跨部門、跨層級的柔性研發團隊，就人形機器人在電力行業的應用展開探索。

目前，市面上生產的人形機器人多是通用型產品，一般只具備基本的下肢行走及上肢活動能力，不具備在具體場景中作業能力。張英介紹，以“上臺階”這一個動作為例，電力場景中基本是工業臺階，高度高于民用臺階，那么在民用場景可以完成該動作的機器人，一旦進入電力場景，便顯得有些吃力。同時，目前市面上的人形機器人以下肢訓練為主，對于上肢訓練存在不足。對此，研發團隊花費了近一年的時間，根據電力場景作業任務需求，開展首代電力場景人形機器人全身運動控制、適用于電力作業的靈巧手及末端執行器技術研究。目前，該人形機器人已經可以完成開柜門、轉旋鈕、撥空氣開關等電力場景的基礎性操作。

以上還遠遠不夠，從一名機器人“小白”成長為專業的“電力人”，需要開展大量的電力場景任務訓練。目前，廣東電網公司正在著手打造行業內首個電力作業標準行為具身數據庫，通過數據訓練進一步提升機器人對電力場景及任務的感知、認知、決策及執行能力。2025年，廣東電網公司還將建成專門的電力機器人實驗室，更好地支撐電力垂直領域機器人技術研發及人才培養，爭取在2025年11月第十五屆全國運動會召開前，完成電力場景人形機器人技術研發，實現在變電站保供電工作中的示范應用。

破局新型儲能，發展鈉離子儲能產業集群

技術發展的根本在于落地，切實服務產業發展。南方電網公司以前沿技術突破引領戰略性、展鈉離子電池的商業價值。”高立克說。

規模加大，困難也在加倍。在無人耕耘的領域持續前進，并不是一件易事。“幸運的是，在平衡系統能量轉化效率和系統可用率、熱失控安全防控設計等方面，一期工程的實踐經驗讓我們少走了不少彎路，加快了研究進展。”高立克介紹，二期工程的電芯制備和鈉離子電池儲能系統集成技術研究已接近尾聲，電站預計將于2025年7月底完成增容迭代。

引領性、前瞻性新興產業發展，以場景為牽引，貫通研發與應用，加快產業化進程。

隨著新能源接入比例不斷提升，長壽命、寬溫區、高功率、低造價的鈉離子電池作為新型儲能技術之一，備受國內外關注。在廣西伏林鈉離子電池儲能電站，一臺臺白色“集裝箱”樣式的電池艙、變流器艙和升壓艙排放整齊。這是全國首個大容量鈉離子電池儲能電站，由廣西電網公司牽頭建設，隸屬國家重點研發計劃“百兆瓦時級鈉離子電池儲能技術”項目一期示范工程。

“廣西伏林鈉離子電池儲能電站基于我們研發的具有自主知識產權的鈉離子電池制備及儲能系統集成技術建成。我們成功開發了210Ah大容量高性能的鈉離子電池，首次將應用于電力儲能系統的電池容量提升20倍以上。”廣西電網電力科學研究院副總經理高立克介紹，自2024年5月投運以來，廣西伏林鈉離子電池儲能電站已累計充電放電近1GWh，參與電網調峰近200次，標志著鈉離子電池已經進入規模化商業應用階段。

“集中式儲能只是技術應用的其中一個場景。在國內，還存在大量來自生產一線中低壓配電網運行的儲能需求。”高立克說。對此，項目團隊緊扣新能源接入受限、配網運行不透明等堵點，面向新型配電系統開展分布式鈉離子電池儲能應用技術的針對性改造。目前，快速部署、少維護、移動分布式的鈉離子電池儲能系統已在廣西南寧賓陽、桂林兩地相繼并網應用，有效解決了配電網重過載、低電壓、分布式光伏反向過載、中低壓轉供電等難題，驗證了此項技術在不同工程環境下的優良性能。

“我們同步在對廣西伏林鈉離子電池儲能電站進行擴容升級，目標是將電站規模從10兆瓦時擴容至50兆瓦時，更好應對激增的電力、新能源消納需求，拓

國家重大項目只是南方電網公司關于鈉離子電池儲能技術研究的一個開端。下一步，廣西電網電力科學研究院還會進一步研發更低成本、更高性能的鈉離子電池儲能系統，持續探索鈉離子電池在分布式儲能、低速電動車、戶用儲能、“光 + 儲”等場景的應用價值，加速鈉離子儲能產業集群發展。

能源電力行業集成了新能源、新材料、新一代信息技術等諸多變革性技術，在技術迭代持續加速、風口周期顯著縮短的當下，電力企業在前沿技術研發、應用和商業轉化上，面臨著比其他行業更大的挑戰。未來，南方電網公司將緊盯世界能源科技前沿，緊抓制約能源轉型發展的深層次矛盾，在事關未來發展、可能顛覆行業的戰略性領域，部署更多顛覆性變革性技術，持續發掘新的科技賽道，在“換道超車”和“錯位競爭”領域進行突破，搶占新興技術領域先機，以科技硬實力支撐公司高質量發展，加快建設世界一流企業 （責任編輯：楊梅）