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記2020年度國家科學技術獎國網成果

技術攻關 勇攀高峰
發布日期: 2021-11-19 信息來源: 楊明麗

 

日前,國家科學技術獎勵大會在北京隆重舉行,國家電網公司共6個項目獲2020年度國家科學技術獎。近年來,國家電網公司認真貫徹落實黨中央、國務院關于科技創新的系列決策部署,著力加強核心技術攻關,優化科研機制體制,構建良好創新生態,在特高壓、智能電網、新能源并網、大電網安全等領域取得了一批國家級重大原創性成果,為加快構建新型電力系統、建設具有中國特色國際領先的能源互聯網企業提供強大科技支撐。

 

國家技術發明獎二等獎項目:復雜電網差動保護關鍵技術及應用

 

  由南瑞集團(國網電科院)牽頭完成。作為電網安全第一道防線中的主保護,差動保護設備擔負著第一時間快速切除故障的重任,是電網和各類電氣設備的“貼身保鏢”。隨著電網電壓等級不斷提升、規模和復雜度持續加大,線路分布電容電流成倍增長、故障暫態電流幅值大衰減慢等特征逐步呈現,多次造成差動保護誤動或慢動,導致電網事故擴大和設備損壞,差動保護精準快速辨識故障難度愈加凸顯,面臨嚴峻挑戰。

 

技術攻關 勇攀高峰:記2020年度國家科學技術獎國網成果

復雜電網差動保護裝備應用于扎魯特±800千伏換流站

 

  針對上述問題和挑戰,在國家科技攻關計劃、自然科學基金等多個項目的支持下,南瑞集團成功突破輸電線路、大容量變壓器、發電機、母線等成套保護裝置關鍵核心技術,大幅提升故障識別能力,縮短動作時間,提升動作可靠性,推動我國電網完成以差動保護為主保護的升級換代。項目構建了復雜電網差動保護技術體系,自適應于不同保護對象、不同應用場景、不同故障演化過程,解決了差動保護快速性、靈敏性、可靠性難以兼顧的難題。

 

  目前,項目成果已廣泛應用于我國220千伏~1000千伏各電壓等級電網,涵蓋新一代調相機組工程、海上風電工程以及川藏聯網工程等重要工程,對不滿足我國復雜電網要求的進口保護進行了批量替換,帶動我國高壓電網新投運設備100%配置國產差動保護。產品還出口至數十個國家和地區。

 

國家科學技術進步獎二等獎項目:含高比例新能源的電力系統需求側負荷調控關鍵技術及工程應用

 

  由國網浙江省電力有限公司牽頭完成。電力需求側調控是實現新能源高效就近消納、保障電網安全經濟運行的重要途徑,但長期以來還存在側重保生產的負荷固有運行模式與提能效、保消納的電網調控目標失配,分散式負荷單體容量小、數量龐大,廣域負荷與高比例新能源雙重強不確定性疊加等瓶頸。

 

技術攻關 勇攀高峰:記2020年度國家科學技術獎國網成果

分布式新能源及靈活負荷分層協調調控示意圖

 

  針對新能源高效消納和高比例新能源電力系統安全運行這一國家重大能源戰略需求,國網浙江電力聯合浙江大學、源牌科技、清華大學等產學研用團隊歷時7年完成“含高比例新能源的電力系統需求側負荷調控關鍵技術及工程應用”科技攻關。該成果解決了集中式負荷消納新能源、分散式負荷聚合調峰、源荷互動防控風險三大技術難題,首創了大容量集中式負荷跟隨新能源的平滑調控技術,突破了海量分散式負荷穩定調峰的聚合控制技術,構建了源荷多重不確定性條件下的電網運行風險控制體系。

 

  成果在國際上首次實現了吉瓦級集中工業冶煉負荷秒級平滑控制參與調頻,吉瓦級分散商業空調負荷集群持續小時級穩定調峰。成果應用在分布式光伏發展迅猛的浙江電網,保障了新能源電量100%就地消納下的電網安全運行。成果現已規?;瘧弥琳憬?、上海等11個?。ㄖ陛犑校?,覆蓋中國尊、浦東機場等657棟大型建筑及上海世博園等48個園區,并推廣至吉隆坡、迪拜等地的海外工程中,取得了顯著的經濟和社會效益。

 

國家科學技術進步獎二等獎項目:±800kV換流變壓器自主化研制與應用

 

  由中國電力科學研究院牽頭完成?!?00千伏換流變壓器是特高壓直流輸電系統的“樞紐”,長期處于交直流電場等復雜應力作用下,運行工況苛刻,是難度最大、價值最高的核心設備。其技術長期被國外壟斷,迫切需要開展自主化研制。

 

  中國電科院聯合國內頂尖制造企業、高校,采用產學研用聯合攻關,歷時十年完成了關鍵技術研究及工程應用,立足于國產原材料電、磁、熱、力等基礎特性研究,解決了主絕緣結構設計、閥側出線裝置研制、溫升控制、工藝體系研發等難題。采用本項目技術的±800千伏換流變壓器在靈州—紹興、滇西北—廣東等特高壓直流輸電工程中應用43臺。首臺套2015年投運,全部投運變壓器安全穩定運行至今。

 

技術攻關 勇攀高峰:記2020年度國家科學技術獎國網成果

巴西美麗山二期特高壓工程換流變壓器安裝現場

 

  項目使我國成為繼瑞典、德國之后,世界上第三個掌握±800千伏換流變壓器全套知識產權的國家。我國變壓器行業硅鋼片、絕緣材料、電磁線、出線裝置等相關組部件整體水平得以提升,并形成了完整產業鏈。項目中標±800千伏巴西美麗山二期特高壓直流工程,首次實現了自主化特高壓換流變壓器裝備走出國門,對于推動我國“一帶一路”建設和電工裝備“走出去”具有重要意義。

 

國家科學技術進步獎二等獎項目:網源友好型風電機組關鍵技術及規?;瘧?/span>

 

  由中國電力科學研究院牽頭完成。項目聯合金風科技、運達風電、華北電力大學等組成產學研聯合攻關團隊,針對大規模風電電網友好型主動支撐能力不足造成的高比例風電系統并網安全穩定問題展開攻關,歷時8年,突破了風電機組故障穿越與暫態支撐、主動調頻調壓、諧波諧振主動抑制、復雜工況載荷優化等網源友好關鍵技術,首次研發了網源友好型風電機組,實現風電由“被動適應”到“主動支撐”的跨越式升級。這是我國風電裝備實現自主化、大型化后的又一重大突破。

 

  項目成果廣泛應用于我國主流風電整機廠商,在29個?。ㄗ灾螀^、直轄市)安裝超過2.6萬臺,占近三年風電新增裝機的83%。網源友好型風電機組出口到美國、德國、澳大利亞等30余個國家。核心技術與成果推廣應用于我國“三北”地區400余座風電場的網源協調技術改造中,總容量超過3500萬千瓦,助力這些風電場年利用小時數共增加300小時以上,年多發電量總計超100億千瓦時,保障高比例風電系統的并網安全穩定運行。

 

國家科學技術進步獎二等獎項目:有載調容配電變壓器關鍵技術、系列裝備及規?;瘧?/span>

 

  由中國電力科學研究院牽頭完成。2006年,有載調容變壓器研制前,相關技術國內外均無可借鑒成果,技術團隊面臨有載調容暫態建模與切換過電流抑制難、有載調容開關切換可靠滅弧難、調容過程自適應協調控制難三大難題。在國家科技支撐計劃等項目的持續支持下,團隊經過10年技術攻關,建立配電變壓器調容暫態模型和有載調容切換關鍵參數配置方法,發明研制了立柱式和盤式兩種有載調容調壓一體化切換開關,攻克了自適應協調控制關鍵技術,研制出調容定值優化配置方法和綜合控制裝置。該項成果突破了有載調容配電變壓器的三大關鍵技術,研發了系列化產品。

 

  目前,項目成果已廣泛應用于北京、河南電網等20多個省級電網中,累計應用安裝有載調容變壓器7萬余臺,降低電能損耗20多億千瓦時,服務農村電網低電壓治理、“精準扶貧”光伏發電升壓并網等國家重大項目,保障了電網安全高效供電。同時,成果還推廣應用于石油、石化、工商企業等,并遠銷非洲及印度、印尼等國家和地區。

 

國家科學技術進步獎二等獎項目:特高壓高能效輸變電裝備用超低損耗取向硅鋼開發與應用

 

  由全球能源互聯網研究院參與完成。超低損耗取向硅鋼是制造特高壓高能效變壓器及電抗器“心臟”的核心材料,對支撐“西電東送”和節能減排具有重大意義。立項初期,我國多個特高壓工程中的變壓器用取向硅鋼材料全部依賴進口,價值數十億元,技術受制于人,且對我國限量供應。

 

技術攻關 勇攀高峰:記2020年度國家科學技術獎國網成果

超低損耗取向硅鋼產品

 

  在重大需求牽引下,國網聯研院與寶山鋼鐵股份有限公司、東北大學等單位共同組建了產學研用聯合攻關團隊,開展超低損耗取向硅鋼開發與應用技術攻關。其中,聯研院電工材料研究所自主開發了特高壓復雜工況取向硅鋼及鐵心服役應用評價體系,建立了取向硅鋼產品對標及數據庫系統,主持制訂了特高壓直流換流變壓器鐵心材料專用標準,推動了超低損耗取向硅鋼在特高壓變壓器中的規?;瘧?,目前該產品國產化率達100%。

 

  項目共獲國家授權發明專利37項、實用新型專利授權15項,軟件著作權1項,發表論文29篇,核心技術秘密235件,整體達到國際領先水平。超低損耗取向硅鋼產品應用于±800千伏巴西美麗山等13項特高壓直流工程,近三年國內市場占有率達98.7%,實現了我國取向硅鋼技術全球引領,徹底解決了我國在相關技術領域“卡脖子”問題。

 

  信息來源:國家電網公司網站

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